《地震台站建设规范 地震烈度速报与预警台站》 编制说明
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《地震台站建设规范地震烈度速报与预警台站》
编制说明
1. 编制的必要性
《国家地震科学技术发展纲要(2007-2020年)》重点领域及优先主题“地震应急响应与处置技术”方面,明确指出发展“地震和地震烈度的速报”、“重要工程设施预警与紧急处置”;《中华人民共和国防震减灾法》明确提出“国家支持全国地震烈度速报系统的建设”,“应当通过全国地震烈度速报系统快速判断致灾程度,为指挥抗震救灾工作提供依据”。
《国家防震减灾规划(2006-2020年)》提出了我国2020年防震减灾总体目标,并明确将“建设地震预警技术系统,为重大基础设施和生命线工程地震紧急自动处置提供实时地震信息服务”作为防震减灾工作的一项主要任务。
2010年《国务院关于进一步加强防震减灾工作的意见》明确提出,到2015年,要“在人口稠密经济发达地区初步建成地震烈度速报网,20分钟内完成地震烈度速报”;到2020年,要“建成较为完善的地震预警系统,地震监测能力、速报能力、预测预警能力显著增强”。
为实现上述目标,中国地震局在“十五”重点项目建设中已建成了北京(80个台站)、天津(80个台站)、昆明(50个台站)、兰州(50个台站)和新疆(50个台站)共310个台站构成的5个区域地震烈度速报系统;在“十一五”重点项目“国家地震社会服务工程”中将建成首都圈地震预警示范系统(104个台站)和兰州地震预警示范系统(80个台站);在国家科技支撑项目“地震预警与烈度速报系统的研究与示范应用”支持下,研发了地震预警、烈度速报、地震参数自动速报、大震烈度速报等四大系统,并在福建省和首都圈地区进行了试验示范。
“国家地震烈度速报与预警工程”已进入立项评审阶段,可行性研究正在有序推进。
该项目将在4个重点地震预警区内建设基准站1470个,平均间距小于40千米;4个重点地震预警区外建设基准站459个,平均间距小于100千米;在4个重点地震预警区内建设基本站2175个,平均间距约32千米;4个重点地震预警区外建设基本站1641个,平均间距约58千米,烈度速报和预警台站共计5675个,平均间距约37千米。
上述各类烈度速报与预警台站总计6169个,其中未来需新建3524个台站,但目前尚没有专门的建设规范做为建设依据,仅是参照相似类型台站的建设规范或规程,
不能满足未来的迫切需求,为此,中国地震局在“十二五”地震标准化与计量发展规划中“重大建设项目相关标准”中明确提出制定“地震烈度速报台站建设标准”和“地震预警系统建设标准”,因此“地震台站建设规范地震烈度速报与预警台站建设”的制定具有紧迫性、指导性。
2. 国内外概况
因为不同国家之间的地震烈度速报台站和地震预警台站建设目的和要求不同,国外并无可供直接借鉴的资料。
国内以往也没有该方面规范可供修改借鉴。
本规范的编制虽无可直接借鉴的资料,但国内相关的地震台站建设规范测震台站(DB/T 16-2006)、地震台站建设规范强震动台站(DB/T 17-2006)、中国数字测震台网技术规程(JSGC-01)、中国数字强震动台网技术规程(JSGC-03)可供借鉴。
本规范编制人员包括行业内的多名专家,他们都是相关领域内具有实际工作经验、理论造诣深的科技人员,曾具体负责和参与编制过许多标准、规范和规程,为本规范编制提供了必要的保证。
3. 编写思路
3.1 编制目的和用途
指导全国正在建设或未来建设的地震烈度速报与预警台站建设,以及中国地震局正在申报立项的重点项目“国家地震烈度速报与预警工程”台站观测系统建设中相关类型台站建设,对其它领域速报和预警台站建设也具有借鉴意义。
3.2 目标及要求
本规范力求内容完整、表述清楚和准确、充分考虑业务发展最新技术水平、为未来技术发展提供框架、能被应用和参照使用人员所理解。
3.3 编制原则
①统一性:标准内结构、表述规则、编排格式、术语的一致。
②协调性:遵守现有基础标准的有关条款,包括普遍协调、特殊协调、本领域协调。
尤其和已有地震行业标准协调,特别是《地震台站建设规范测震台站/强震动台站》等的协调。
③适用性:属推荐性规范,便于直接使用、便于引用。
④规范性:遵循规范的格式编制。
3.4 编制考虑
①直接为“国家地震烈度速报与预警工程”项目服务。
考虑到项目新建台站较多(基准站749个、基本站2775个),在允许的条件下,建设条件尽量放宽,有利于项目执行。
②按基准站、基本站、观测点三类台站编制。
③有新规范的条款引用最新规范。
④在DB/T 16-2006、DB/T 17-2006的基础上增加新的内容。
3.5 参考资料
①“国家地震烈度速报与预警工程”项目建议书相关内容
②GB/T 19531.1-2004 地震台站观测环境技术要求第1部分:测震
③DB/T 16-2006 地震台站建设规范测震台站
④DB/T 17-2006 地震台站建设规范强震动台站
⑤中国数字地震观测网络技术规程—中国数字测震台网技术规程
⑥中国数字地震观测网络技术规程—中国数字强震动台网技术规程
⑦格式参照“标准”的格式(“规程”是“标准”的一种)GB/T 1.1-2009(标准化工作导则第1部分:标准的结构和编写)
4. 主要工作过程
4.1 任务来源
2011年4月20日:编写公益性行业科研专项经费项目建议书,项目名称为“地震烈度速报台站和地震预警台站建设规范”。
2011年5月15日:依据中震法函【2011】14号“关于征集2011年地震标准制修订项目立项建议的通知”,编写地震行业标准项目建议书“地震烈度速报台站建设规范”和“地震烈度速报台站建设规范(大纲)”。
2011年7月20日:依据中震法函【2011】23号“关于预填2011年地震行业标准制修订项目任务书的通知”,编写地震标准制修订项目任务书“地震烈度速报台站建设规范”。
2011年8月:依据“地震行业标准立项审查意见表”,修改项目任务书。
2011年9月26日:中震函【2011】351号“关于下达2011年地震行业标准制修订计划的通知”,项目“地震烈度速报台站建设规范”由甘肃省地震局负责。
2011年10月30日:依据2011年9月27日中震法函【2011】28号“关于签订2011年地震行业标准制修订项目任务书的通知”要求,签订地震标准制修订项目任务书。
4.2 主要工作过程
2011年10月30日:签订地震标准制修订项目任务书,项目立项。
2012年5月:按照项目任务书要求,编制了“地震烈度速报台站建设规范”初稿1,内容共11章,10个附录。
其中将地震烈度速报台站分为3类,即地震烈度速报基准站、地震烈度速报基本站和地震烈度计观测点。
其中,附录部分有的内容与DB/T 17-2006有重复,且提出了待落实的8个方面的问题。
2012年7月:对2012年5月编制的初稿在编制组内征求了意见,并对各位编制组成员提出的建议进行了修改落实,形成初稿,其内容包括12章,10个附录。
2012年10月26日:依据中震测函【2012】204号,中国地震局监测预报司在北京燕郊召开标准会议。
在会上,项目组对编制初稿进行了汇报,内容包括12章,10个附件。
会议上对本标准提出了修改意见。
会后组织编写组成员对修改意见进行了细化讨论,并确定了下一步的编写意见。
2012年11月:项目组依据会议和小组讨论意见,将修改后的标准初稿邮件发给全部编写组成员,征求意见。
2012年12月:根据反馈的意见,对初稿进行了相应的修改。
内容调整为10章,附录全部引用已有的规范。
2013年7月11日:在福建省平潭地震台站会议上,根据要求,项目组提供烈度速报台站建设规范初稿、地震烈度速报与预警基准站建设规范初稿、地震烈度速报与预警基本站建设规范初稿。
2013年10月:根据福建平潭会议要求,项目组对“地震烈度速报台站建设规范”初稿进行了修改。
2014年7月9日:由中国地震局监测预报司在北京召开的标准预审会议上,经讨论,确定标准名称由“烈度速报台站建设规范”变更为“地震预警与烈度速报台站建设规范”。
会后,编制组根据会议要求,重新编写了规范内容,内容包括11章,4个附录。
2014年7月26日:在哈尔滨由中国地震局监测预报司召开的标准评审会上,对标准初稿进行了评审,评审意见认为:规范内容完整、技术指标合理、符合编制任务要求;结构合理、要素描述规范;与现有相关标准协调,并充分考虑了业务发展最新需求和现状,可操作性强。
同意通过评审,建议根据专家意见进行修改完善。
建议规范名称为“地震台站建设规范地震烈度速报与预警台站”。
2014年8月4日:根据哈尔滨会议评审意见,编制组对初稿进行了相应修改,形成“地震台站建设规范地震烈度速报与预警台站”的上报稿,上报中国地震局监测预报司。
内容包括范围、规范性引用文件、术语与定义、台站选址、台址测试、台站通讯和避雷要求、观测墩建设、观测井建设、观测室建设、设备配置,以及资料归档等11章内容,5个附录(规范性附录1个、资料性附录4个)。
5. 条文说明
本标准是《地震台站建设规范》系列标准中的一项。
标准属性是推荐性,标准级别是行业标准,标准类别是基础标准,没有采用国际标准,属于制定。
5.1 范围
在范围中给出了规范的编制内容,可直接使用的范围,以及参照使用的范围。
对于不在适用范围内的其它部门,如各类事业、企业、中外合作单位等新建、改建和扩建的功能相同或相似的台站类型,也可参照使用。
5.2 规范性引用文件
主要是考虑在DB/T 16-2006和DB/T 17-2006引用的规范性文件中,若有新的规范时都引用最新的规范。
如用“GB 50011-2010 建筑抗震设计规范”代替“GB 50011-2001 建筑抗震设计规范”,用“JGJ 52-2006普通混凝土用砂、石质量标准及检验方法标准”代替了“JGJ 52-1992普通混凝土用砂质量标准及验收方法”和“JGJ 53-1992普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法”等。
5.3 术语和定义
新定义了6个术语。
新术语定义时命名不能太简单,避免歧义,力求准确性;不能重复,避免多义,力求唯一性。
①“地震烈度速报”术语规定了2个过程,即对“地震仪器烈度”的“快速
测定”和“报送”,且必须是依据“地震观测数据”得到的结果,而不是其他方式得到的结果。
考虑到结果处理方式的不同,如在台站处理或集中处理,以及台站布局不同等的影响,本术语没有对“快速测定”给出时间量上的限定,在“国家地震烈度速报与预警工程”项目建议书中,给出的地震烈度速报时间为2-5分钟。
②“地震预警”术语在时间上是指在“地震发生后”的行为,包括2个过程,即“对地震动的预测”和“警报”。
考虑到台站布局和发震地点等不同因素的影响,本术语没有对预警的地点给出限定,宜对仪器烈度大于等于5度的地区进行预警。
其次,没有对预警的时间给出限定,但时间应在造成破坏性的地震波到达之前,在“国家地震烈度速报与预警工程”项目建议书中,给出的地震预警时间为5-10秒。
第三,由于对地震动可以用不同的物理量进行描述,“对地震动的预测”也没有限定预测的物理量,宜对加速度或速度量进行预测。
第四,考虑到预警对象不同,“警报”的方式不同,所以没有对“警报”的方式进行限定。
③“地震烈度计”术语指专用的仪器,其包括对地面振动的监测和地震仪器烈度的估算。
本术语没有对监测的物理量给出限定,宜对加速度或速度量进行监测。
其次,没有限定地震仪器烈度的估算方法,应采用引用规范或规程中提供的方法进行估算。
如通常所说的简易烈度计。
④“地震烈度速报与预警基准站”术语规定了台站必须同时连续观测地面速度与加速度、实时传输观测波形,主要用于地震预警,但也进行地震烈度速报。
本术语没有对配备仪器的技术参数做限定,在“国家地震烈度速报与预警工程”项目建议书中,新建基准站建议配备三分向加速度计和120s三分向沈宽频带地震计。
⑤“地震烈度速报与预警基本站”术语规定了台站连续观测地面加速度、实时传输观测波形,主要用于地震烈度速报,但也进行地震预警。
本术语没有对配备仪器的技术参数做限定,在“国家地震烈度速报与预警工程”项目建议书中,新建基本站建议配备三分向加速度计。
⑥“地震烈度速报与预警观测点”术语规定了连续观测地面加速度,辅助进行地震烈度速报和地震预警。
本术语没有对配备仪器的技术参数做限定,一般配备各类地震烈度计,在台站进行观测数据处理,上传处理结果,不强制要求传输
观测波形数据。
5.4 台站选址
本章对基准站、基本站和观测点分别规定。
总体上,基准站的要求高于基本站,对观测点的要求最低。
4.1.1条中考虑建设成本和一般供电中断时的恢复能力,给出台站提供48小时稳定连续供电能力的要求。
4.1.2条是为了建设和运维维护安全、方便考虑。
4.2.1条中对基准站分为地面和井下两类,主要是针对新建台站,改建或扩建台站可能有其它类型,如浅挖型台站等。
4.2.5条是在地质构造方面的要求。
4.2.6条和4.2.7条主要是引用GB/T 19531.1-2004中对干扰源和环境地噪声的要求。
4.3.3条中考虑各类振动源的振动强度不同,因此,没有给出基本站避开振动源的距离,实际工作中,可通过现场测试,确定避开的距离,以保证台站场地最大背景振动加速度噪声应不大于0.03m/s2。
在DB T 17-2006,4.1.2条中场地最大背景振动加速度噪声宜小于0.001g n,考虑到在DB35/T中地震仪器烈度3度对应的加速度值为0.0111-0.0257m/s2,4度对应加速度值为0.0258-0.0601m/s2,台站场地最大背景振动加速度噪声应不大于0.03m/s2,即不大于仪器烈度3度。
对于不符合本条要求,但必须进行地震烈度速报的地点,可根据地震烈度速报下限,计算需监测的最小等效峰值加速度范围,进行特殊研究确定。
基本站满足本条时,可选择在人口密集、经济发达、服务目标等地点建设。
4.4.1条中,观测点建设方式可以是地面,也可以利用现有的建(构)筑物。
4.4.4条中台站场地最大背景振动加速度噪声应不大于0.05m/s2,即不大于DB35/T中地震仪器烈度4度。
5.5 台址测试
本章对基准站、基本站和观测点分别规定。
5.3条中对其他观测方式的观测点,如观测仪器布设在已有建(构)筑物上,最好给出观测设备安装点与最近地面对振动观测记录的差异,以对得到的结果进行判断和应用。
5.6 台站通讯和避雷要求
台站通讯分别对基准站、基本站和观测点进行规定。
6.1.1.1条中对卫星通信速率应不小于128kbps是引用“国家地震烈度速报与预警工程”项目建议书中相应指标给出的。
6.1.1.2条中信道误码率数据指标是引用“中国数字地震观测网络技术规程—中国数字测震台网技术规程”中相应指标给出的,传输延时指标是根据多个台网现行能达到的指标给出的。
6.1.1.3条中信道误码率数据指标是引用“中国数字地震观测网络技术规程—中国数字测震台网技术规程”中相应指标给出的。
对卫星的传输延时,目前卫星单跳延时约600ms左右,考虑到其它因素,给出不大于1.0s的指标。
6.1.2.1条中,通信速率应不小于56kbps,即要达到目前的宽带定义的速率,且对200点、3分向、24位的台站,仅数据带宽为14.4kbps。
6.1.2.2条中允许选择3G,目前3G上行可达1.8M、下行可达3.1M,且语音和数据分离传输。
6.1.2.4条中无线传输延时应不大于2.0s是考虑到目前无线传输的实际延时一般在2.0s以内,但无线传输时延有不确定性。
6.1.3.1条中不要求实时通信。
6.1.3.2条中允许选择2.5G,目前2.5G上行、下行都可达153k,但语音和数据共享传输,地震时由于语音电话频繁,容易产生传输堵塞,传输质量不能保证。
5.7 观测墩建设
本章中观测墩是指安放观测设备,主要是指安放地震计和数据采集器的墩体。
对观测墩尺寸,采用范围描述时,仅给出范围;当给出确定的值时,同时给出误差范围。
7.2.1条中基准站墩长×宽尺寸确定中,参照了常用观测设备的尺寸,如一体BBVS-120最大外径0.24m、CTS-1EF最大外径0.29m,一体ALTUS/K2,外型尺寸0.38m×0.26m,且在空间允许的条件下,可尽量大,便于进行可能的比测或实验等研究。
在高出房内地面尺寸确定时,主要考虑不要造成墩体结构的影响,且兼顾工作舒适,因此修改了DB/T 16,5.1.2中e)条规定的高出地面0.6m 和DB/T 17,5.2条规定的高出地面0.1m~0.2m。
7.3.1中限制了不能采用爆破方式。
7.3.7条中考虑到实际效果和施工的方便,隔振槽的尺寸修改了DB/T 16,5.1.2
g) 中宽不超过0.1m,深不超过0.3m的规定。
7.3.8条中参照目前中低精度寻北仪精度优于0.3°,罗盘最佳精度为0.5°,给出误差应不大于0.5°。
7.3.9条a)中经纬度精度指标考虑到一般GPS精度可达5-10m(约0.3″),给出经纬度测量精度应不大于0.3″,DB/T 16,5.1.1条a)中为0.1″。
7.3.9条b)中考虑到实际一般测量设备的精度,将DB/T 16中0.5m修改为25.0m,DB/T 16,5.1.1条b)中为0.5m。
5.8 观测井建设
8.2条引用“国家地震烈度速报与预警工程”项目建议书中给出的方法。
5.9 观测室建设
9.1.5条中,对玻璃钢观测罩尺寸,考虑到工作的舒适,建议大于DB/T 17-2006附录E中的尺寸。
9.1.10条参照常用的BBVS-120工作环境-20°~+50°,一体ALTUS/K2工作环境-20°~+70°,修改DB/T 17,6.4中-20°~65°的条件。
9.3条中根据台站实际运行要求,增加了安全防护建设。
5.10 设备配置
本章对基准站、基本站和观测点分别规定。
10.5条中台站辅助设备仅给出了常用的设备,供参考。
5.11 资料归档
本章对基准站、基本站和观测点分别规定。
基准站引用测震台站建设要求,基本站和观测点引用强震动台站建设要求。
附录A
A.2.1条中没有规定常规标定的方法,以及仪器状态正常和参数准确的判定方法,实际操作时应按照测试仪器的说明书进行常规标定、结果分析和状态判定。
A.2.4条中没有规定测试仪器和地面牢固连接的方法,但应保证测试仪器和地面振动的一致性。
A.3.1条中偶发性干扰是指正常观测时没有的干扰。
附录B
图B.1是在基岩面上浇制观测墩,在对基岩面进行防水处理后,做地面铺设形成隔震槽。
图B.2是在基岩面上浇制观测墩,对基岩面打磨平整作为地面,并刨开基岩形成隔震槽。
附录C
参照DB/T 17-2006附录C,图C.1(b)修改了相关尺寸得到。
附录D
参照“国家地震烈度速报与预警工程”项目建议书中观测井建设方案给出的观测井封孔示意图。
附录E
给出了参照的常用台站辅助设备名称,但没有给出具体的技术指标,实际工作中根据目的需求和技术发展确定具体的技术指标。