0 引言

地震是给人类造成重大灾难的自然灾害之一。在人口密集、产业集中的特大城市，一旦遭受地震袭击，损失将更为严重，即使遭遇较小地震，哪怕只有轻微破坏，也容易引起社会秩序混乱，势必造成一定损失。

国际上为了减轻地震灾害，通常做法是，避开不利建筑场地，增强建筑物自身抗震设防能力，并加强强震观测，通过增加观测点等手段获取帮助。如，作为地震多发国家，在20世纪90年代初，日本强震观测通过以下布设来监测强震动情况：按发生6.5级以上地震可记录烈度为Ⅴ的地震动，确定全国强震观测布置基本网格间距为50 km；按发生6.0级以上地震可记录地震烈度为Ⅴ的地震动，确定全国强震观测布置强化网格间距为25 km（周雍年，1990）。因此，地震震级越小，要准确获取一定地震烈度范围，要求强震台站布置的网格间距越小。

上海市土地面积约6 340 km²，其中市区面积为670 km²，作为中国最大的经济中心，人口密度集中，常住人口和流动人口总数达2 400余万，中心城区人口密度超10万人/km²。目前，上海已布设一定数量的强震观测点，由于强震仪器不同于测震仪器，受其自身频带范围的限制及触发记录设置等因素影响，尽管一些强震台站记录到来自汶川8级强地震及中国台湾附近区域6.5级以上强震，但对于上海及邻近周边震级较小的地震，强震台站能记录的仍相对稀少。为记录到更小地震，提升城市防御地震灾害的能力，有效开展防震减灾工作，有必要对上海强震观测点进行加密，缩小强震台站布设间距。

文中根据上海市地貌类型及地层特点，在已有强震台站布置基础上，提出新增布置点构想，为上海市新增强震观测点合理布置提供参考。

1 上海强震观测点布置现状

自“九五”期间上海市建立强震观测系统开始，经“十五”项目、“区县新建”“区县改造”“世博保障项目”等建设，目前上海强地震动观测台网已建成并正常运行的地表自由场强震台站有61个，结构强地震动观测台阵有3个，深井强地震动观测台阵有2个。布置强震观测点的台站分布见图 1。

2 上海地貌类型与地层特点 2.1 上海地貌类型

上海市位于长江三角洲前缘南部，三角洲沉积物自镇江向东逐渐变厚。上海境内，除松江西北部有高出地面数十米至百米的零星弧丘外，整体地势较为平坦。

据地貌特征，上海地形大致可分为4个不同地形特征的地区，见图 1，其中：Ⅰ区为泻湖、沼泽平原区，Ⅱ区为滨海平原区，Ⅲ区为河口、砂嘴砂岛区，Ⅳ区为潮坪区。上海市区及郊区大部分位于滨海平原区（Ⅱ区），该区以东沿海及长江口包括崇明、长兴、横沙等岛属河口、砂嘴砂岛区（Ⅲ区），沿海岸为潮坪区（Ⅳ区），以西为泻湖、沼泽平原区（Ⅰ区）（上海岩土工程勘察设计研究院有限公司，2012）。

2.2 上海地层特点

上海地层总体呈现了土层厚度的不均匀性及表土层的软弱性。根据地貌及三角洲沉积物特点，上海西部第四纪覆盖层较东部薄（其中西部覆盖层厚100多米，东部的长江入海口处最厚达400多米），沿东西方向，第四纪地层剖面出现明显的不均匀性，见孙莉（2011）绘制的湖沼平原区—滨海平原区剖面（图 2），明显揭示了土层的不均匀性及不同地层顶底埋深存在起伏。

3 地质构造不同对地震动的影响 3.1 基岩与土层对地震动的影响

分布在不同分区地貌类型上的上海强震台站，在部分重大地震中获得一些强震记录。如：在2008年汶川8.0级强地震中，距震中1 500 km的上海，在西南部的秦皇山（基岩）与东部的张江（土层较厚）等强震台站均有记录。秦皇山与张江台地貌类型不同，记录的汶川M_S 8.0强震地表三分量加速度值见表 1，加速度时程曲线及加速度反应谱见图 3、图 4。由表 1、图 3、图 4可知，2个强震台站记录的汶川8.0级地震地表峰值加速度较小，其中基岩台站最大值为1.2 Gal，土层基底台站最大值为3.6 Gal，加速度时程形态有明显差别，加速度反应谱差异更大。

3.2 土层不均匀变化对地震动的影响

上海基岩埋深整体呈西高东低，位于基岩之上的土层，同样的土层，在东西剖面上呈一定角度的不均匀变化，整体趋势是东部地层较厚、西部相对较薄（图 2）。由于河口历史演化，上海不同分区的地貌类型反映在下部土层结构上也不同。即使在沉积环境相同区域，在地表下一定深度的土层，由于属性不同（砂土、粉土、粘性土等），结构也不同。因此，土层的不均匀变化将引起土层地震动参数值的变化，如峰值加速度与反应谱值的变化等。

杨建强（2017）将峰值为300 Gal的加速度作为地震动输入，利用二维有限元法，设土层倾角分别为5°、10°、15°、20°、25°、28°，建立不同角度的土层分界面模型，从5个不同点计算土层对地震的反应谱变化，研究横向土层不均匀性场地对地震反应的影响，见图 5。由图 5可见：当土层倾斜角度为5°时，峰值变化相对较小，当倾斜角度在25°时，峰值范围发生较大变化，说明相同地震动对土层界面起伏的地震反应存在差异。

4 强震动观测点布设构想

上海西南部秦皇山台基为基岩，上海东部张江台基为深厚土层，台基分别代表不同地貌类型，根据汶川地震时实际强震记录，地表加速度在基岩中较小，在土层中较大。杨建强（2017）研究表明，土层的不均匀变化将引起土层地震动参数值的变化，如峰值加速度与反应谱值的变化等，说明不同地貌类型与土层结构的变化，引起的地表峰值加速度值将不同。

由上海市强震动台站布置现状（图 1）可知，强震台站集中在上海北部，南部相对较少，且在与周边省交界地区，强震观测点明显不足。其中，位于Ⅳ区的强震动台只有3个，在Ⅰ区和Ⅲ区的强震动台相对较少，位于Ⅱ区的强震动台较多。

根据历史记载与地震监测记录，上海的陆域与海域地震活动具有明显差异性。海域中的南黄海区域活动性强，沿长江破坏带分布的NE向条带次之，陆域相对较弱。据历史记载，上海陆域最大地震为1624年发生的4.75级地震；在海域与长江口一带，5级以上地震发生达数十次之多；东部南黄海地区与长江口一带地震强度和频度均高于陆域，如1984年南黄海6.2级地震，1996年长江口6.1级地震（上海市地震局等，2004）。

参考日本等国强震台分布，基于上海市强震台站分布及不同土层对地震动的影响，若上海市增建强震观测点，可做以下设想：①Ⅳ区位于陆域与水域交接区域或在长江出海口处，距南黄海与长江口相对较近，为历史中强震多发区，且该区总体强震台较少，若增建强震观测点，首先应考虑Ⅳ区；②Ⅰ区与Ⅲ区及Ⅱ区的南面为上海中心城区以外区域，由于城市扩建，人口增长速度较快，未来工程建设多，目前强震台站相对较少，增加的强震台站其次建议安放在台站相对较少区域；③考虑到长三角一体化建设，强震台站应尽量布设在与周边省交界区。

5 结束语

强震台站布设非简单按照一定台间距均匀划分，需综合考虑各方面因素，合理布设。文中参考日本强震台布设经验，基于上海市地貌类型及地层特点及现有强震台分布特点，提出强震台站新增布设点构想，考虑并不全面。在实际布设时，可能涉及更多因素，今后应重点关注以下问题：①上海市及邻近地区的地质构造分布，特别是对本市陆域影响较大断裂的研究等；②上海市中心城区之外的郊区新城镇发展与布点关联性；③随着长三角一体化提高到国家战略高度，在上海与周边地区融合过程中，可能涉及某些重要工程建设，强震布设点如何结合城市建设未来规划，需要综合考虑。