0 引言

区域地震台网监测能力, 是指由数个地震台站组成的区域监测网络, 在地震发生时能监测到的地震发生的震源位置、发震时刻、震级大小、震源深度等震源基本参数, 是地震台站布局及单台监测能力的综合体现。区域地震台网的定位精度和监测范围, 受台基条件、观测系统响应灵敏度、仪器动态范围、区域台网台站密度和台站布局等因素的影响(中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局等, 2004)。

1 皖南地区区域地震台网介绍

皖南, 安徽省南部的简称, 包括黄山、芜湖、马鞍山、铜陵、宣城、池州等6市, 靠近长江三角洲地区, 与苏南、浙北相连, 是安徽省重要的经济、文化、旅游中心。因此, 建立完善而系统的地震监测体系, 对皖南地区经济、文化等的发展具有重要意义。

安徽省地震监测中心在“十二·五”台站建设项目验收完成后, 共建成测震台站65个。其中, 皖南地区建有测震台站20个(表 1), 分别为含山台、芜湖台、当涂台、铜陵台、池州台、枞阳台、东至台、石台台、九华山台、祁门台、太平台、休宁台、黄山台、歙县台、绩溪台、宁国台、广德台、郎溪台、宣城局台、南陵台。除含山台、铜陵台、黄山台为“十五”期间建设以外, 其他均为“十二·五”新建台站。新建台站多由井下台、山洞台组成, 具有台基条件好、背景噪声低等优点。

在皖南地区区域地震台网的20个测震台站中, 仪器主要采用北京港震机电技术有限公司生产的BBVS-60宽频带地震计、GL-S60DBH宽频带井下地震计, 数据采集服务器采用该公司生产的EDAS-24GN数据采集服务器。各子台信号通过光纤或ADSL传至安徽数字测震台网中心集中分析处理。

2 皖南地区区域地震台网背景噪声计算

背景噪声是衡量一个测震台站台基条件的基础参数。台站背景噪声包含仪器自噪声、环境噪声以及天然或人为的地脉动噪声, 其一方面反映了各台站的台基条件、台址噪声的情况, 另一方面与仪器的自噪声、灵敏度设置、动态观测范围等有关。因此, 分析台站的背景噪声水平及其特征对评定地震台网监测能力有重要意义。

为准确分析皖南地区区域台站背景噪声, 需要随机从每个台站选取48 h的数据, 计算每个台站的背景噪声均方根RMS、有效测量动态范围等, 统计台基分类和分析噪声概率密度谱结果, 并依照GB/T 19531—2004《地震台站观测环境技术要求》(中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局等, 2004)相关规定, 对新参评台站的台基水平进行分类(表 2)。

依据《中国数字测震台网技术规程》(中国地震局, 2005)进行分类, 九华山台、祁门台、休宁台、广德台、池州台、绩溪台、石台台、太平台、南陵台等为Ⅰ类台址；当涂台、芜湖台、铜陵台、枞阳台、东至台、黄山台、歙县台、宁国台、宣城台等为Ⅱ类台址；含山台、郎溪台等为Ⅲ类台址。其中, 九华山台、祁门台、休宁台、广德台、池州台、绩溪台、石台台、太平台、南陵台等因远离城市干扰且台基水平较好, 所以背景噪声均方根RMS值偏小；宣城台、郎溪台、宁国台等虽为深井台, 但在人为活动较频繁的机关办公区或学校院内, 计算得来的背景噪声均方根RMS值相对偏大；当涂台建在桃花镇景区附近, 故所受干扰较多。

3 区域地震台网监测能力估算

测定近震震级使用M_L震级公式, 即

$ {M_{\rm{L}}} = \lg {A_{{\rm{ \mathsf{ μ} m}}}} + R(V) + S(V) $

(1)

式中, M_L为地方性震级；A_μm为以μm为单位的台基最大地动位移；R(V)为量规函数, 即震级起算函数值；S(V)为台基校正。由于台基校正值很小且在计算的误差范围内, 因此此处为0(杨龙翔等, 2015), 故式(1)变为

$ {M_{\rm{L}}} = \lg {A_{{\rm{ \mathsf{ μ} m}}}} + R(V) $

(2)

然后, 对各台站凌晨时的宽频带噪声数据进行去均值处理后, 计算各台基平均地动位移。本文采用短长均值法(STA/LTA), 即当STA/LTA值大于参数值k(本文取6)(陈健等, 2016), 则认为检测到1个地震。此时将最大面波振幅A_μm带入式(2), 并计算在固定该位移值的情况下不同震级的量规函数, 再根据量规函数表查出不同震级下的最大震中距, 即可得到子每个台站所能检测到的不同震级的最大震中距。以3个以上台站同时对同一个地震可监测为标准, 确定台网对同一震级的监测范围。

4 皖南地区区域地震台网监测能力分析 4.1 皖南地区近3年来地震活动

皖南地区区域地震台网的建设, 对于皖南地区地震活动监测及研究具有重大意义。数据显示, 2016年1月1日—2019年1月1日, 皖南地区共发生M_L≥0.2地震25次, M_L≥0.3地震3次, M_L≥0.4地震1次(图 1)。

4.2 皖南地区区域地震台网监测能力分析

根据前述原则, 估算皖南地区区域地震台网的理论有效监测能力(图 2)。

得益于安徽省地震局“十二·五”期间新建台站数量大幅增加, 皖南地区测震监测台站达到20个, 台站最小间距为50 km。由计算结果可得, 皖南地区区域地震台网理论有效监测能力为M_L≥-0.1—0.6, 大多数区域理论上可监测M_L≥0.3地震, 部分地区理论可监测M_L≥-0.1地震。在31°—32°N及可周边省份相接区域, 理论监测能力可降低到M_L≥0.6左右。这是由于未将安徽省全部测震台站及周边省份测震台站纳入计算, 周边监测网缘地震而非安徽省测震台网监测的网内地震。

5 结论

皖南地区区域地震台网各台站背景噪声有效值均为(1—40)×10^-8 m/s, 台站监测能力基本符合规范要求, 监测能力和监测范围基本达到“十二•五”数字测震台网建设目标, 对小震监测能力为M_L≥-0.1—0.6。在分析计算中, 考虑到未加入安徽省其他测震台站, 因此对皖北及周边省份的网缘地震监测能力未予以计算, 实际上安徽省测震台网对全省及周边省份监测能力大于此结果, 即将皖南地区区域地震台网可监测到的其他网缘地震变为网内地震, 提高了监测能力。因此, 皖南地区区域地震台网对皖南各区域以及对安徽省测震台网的综合监测能力已有整体提升, 监测范围覆盖了整个皖南地区和周边省份相邻区域。