周雍年

强震动观测是地震工程研究和防震减灾工作的重要基础。早在1956年草拟我国第一个科学发展规划时，我国地震工程研究的奠基人刘恢先所长就倡议开展强震观测工作。1962年，我所在广东新丰江大坝上布设了我国第一个试验性强震台。1966年8月，工程力学所和北京地质仪器厂合作研制的RDZ1型模拟式强震动仪正式定型生产。其后几年内，我所先后在华北、西北、西南、华南和华东的一些地震区的地面、建筑物和大坝上布设了100多台强震仪，由此开启了我国强震动观测台网的建设。

由于建设强震动观测台网需要巨额投入，限于国家的经济实力，很长时间内我国强震动观测的发展速度一直比较缓慢，远远不能满足地震工程研究和防震减灾工作的需要。到‘八五’末期，我国已布设的固定强震动观测台站只有近300个（包括结构台阵），获得的有价值强震动记录极少。

进入上世纪80年代后，固态存储的数字强震动仪研制成功，在其后的几年里，固态存储数字强震动仪的性能不断提高并开始大量布设，强震动观测进入了数字化时代。固态存储数字强震动仪的频带宽、动态范围大、具有预存功能，而且可以通过电话或网络进行远程通讯和数据传输。强震动仪性能的提高不仅大大提高了获取强震动记录的能力，同时也扩展了强震动观测的应用领域，为地震动强度（烈度）速报和建立大震预警系统提供了技术基础。

‘九五’期间，中国地震局加大了对强震动观测的投入，强震动观测台网有了一定程度的发展。我所在中国地震局防灾大楼布设了有21个测点的结构地震反应遥测台阵，扩建了唐山响嘡场地条件影响台阵。这些台阵都采用了数字强震动仪和电话拨号遥测方式，在技术上达到了当时的国际先进水平。

随着经济和科学技术的快速发展，我国已经具备了加速发展强震动观测台网的经济实力和技术条件。在“十五”到来之际，中国地震局决定大力加强我国的数字地震观测网络的建设，采用先进的数字化、网络化技术建设测震台网、强震动观测台网和地震前兆观测台网，提升我国的防灾减灾能力。我国的强震动观测工作由此迎来了前所未有的发展机遇。

2001年2月，在中国地震局震防司的直接领导下，主要由李沙白和我完成了《中国数字地震观测网络》项目《中国数字强震动台网》分项建议书的起草工作。大约在11月初，国家发改委批准了《中国数字地震观测网络》立项。为了准备实施这一重大项目，2002年元旦刚过，震防司就在哈尔滨召开了《强震观测发展研讨会》，中国地震局及有关研究所与省地震局的领导与专家出席会议，对我国强震动观测工作的发展方向和技术思路等重要问题进行了交流研讨。我在会上就我国强震动台网的建设目标、台网布局和观测技术、以及观测队伍建设等问题作了报告，得到了广泛的赞同。会议结束前，震防司组建了专家组，着手准备项目实施的前期工作，并任命我担任专家组组长，专家组成员主要有李山有、周正华、崔建文、叶春明、王湘南、唐忠良等。专家组的首要任务是对《中国数字强震动台网》分项进行可行性研究，并编写可行性研究报告。《中国数字强震动台网分项可行性研究报告》在分析我国强震动观测的现状和需求的基础上，明确提出了中国数字强震动台网建设的目标、内容、技术方案和投资规模。

2002年下半年，为了组织好《中国数字地震观测网络》项目的实施，中国地震局专门成立了中国地震局地壳运动监测工程研究中心，管理各分项的实施工作。各分项重新成立了项目执行专家组，《中国数字强震动台网》分项执行专家组由我和李小军任首席专家，成员主要是原来的专家组成员（后又增加了于海英和闵祥仪两人）。2002年12月中旬，地壳运动监测工程研究中心召开会议部署各分项的初步设计和前期勘选工作。2003年8月，中国数字强震动台网分项专家组完成了本分项的初步设计、仪器设备招标文件编制等工作。各有关省局开始对台网台址进行勘选。2004年，国家发展和改革委员会下发了《关于中国数字地震观测网络项目初步设计方案和投资概算的批复》（发改投资〔2004〕1138号），中国数字地震观测网络项目正式启动。强震动分项作为中国数字地震观测网络项目的六个分项之一，正式开始实施。到2006年底，各建设单位基本上完成了台网的建设工作。2007年初，台网进入了试运行阶段。2007年4季度，震防司对各建设单位进行了数字强震动分项建设工程验收。2007年年底，《中国数字强震动台网》分项通过了中国地震局的验收。2008年3月，《中国数字地震观测网络》项目通过了国家发改委的验收。

一、台网设计思路与建设内容

中国数字强震动台网总的设计思路是：

（1）建设一个具有先进技术和遥测功能的数字强震动观测台网。关键设备采用国际和国内最先进的、性能稳定的数字强震动观测仪器，以保证台网能长期可靠运行，获取高质量的强震动记录。

（2）建设具有较高密度的数字强震动固定台网，使台网建成后能尽快获取有价值的近场强震动记录。为此，将台网集中布设在21个国家地震重点监视防御区。同时，根据地震活动性、经济发展程度和人口密度等因素将21个重点监视防御区分成两级。一级强震动监控区的固定台网密度达到平均台距25公里左右，监控区内发生4级以上地震时，能有多台获取主震地震动记录；二级强震动监控区的固定台网密度达到平均台距42公里左右，监控区内发生4级以上地震时，至少有一台能获取主震地震动记录。

（3）选择高烈度地区的重要大城市建设地震动强度（烈度）速报台网，强地震发生后能迅速给出仪器确定的地震动强度（烈度）的分布，为大城市的震害快速评估和应急救灾决策提供可靠依据。

（4）布设具有明确研究目的和工程与科学意义的专用台阵，包括研究强地震动特性的专用台阵和典型结构的地震反应观测台阵。

（5）建立有效的强震动流动观测系统，补充固定台网的不足。能够根据短临地震预报或在大震发生后快速布设流动观测台网，增强捕获主震和强余震记录的能力。

（6）对台址场地进行详细的勘探测试，建立完整的台站场地资料。

（7）建立统一的强震动数据汇集、处理、存储与管理系统，提供有效、快速的网上数据资料服务。

根据上述设计思路，确定了《中国数字强震动台网》分项的建设内容和投资规模。分项的总投资达2.87亿元， 具体的建设内容包括：

（1）在21个国家地震重点监视防御区内布设1154个固定自由场强震动观测台。

（2）在北京、天津、兰州、乌鲁木齐、昆明五个大城市分别建设由80（北京、天津）或50（兰州、乌鲁木齐、昆明）个速报子台和1个速报中心组成的地震动强度（烈度）速报台网。

（3）在国家地震重点监视防御区内新建12个强震动观测专用台阵，包括活断层影响台阵1个，地震动衰减台阵2个，场地影响台阵2个，地形影响台阵1个，典型建筑地震反应台阵4个，大型桥梁地震反应台阵1个，大型水坝地震反应台阵1个。改建原有大坝地震反应台阵2个。

（4）在北京建立国家强震动流动观测基地，配备80台数字强震仪。在昆明、兰州、南京建立西南、西北、东南3个区域强震动流动观测基地，各配备40台数字强震仪。布设由75个台站组成的8个存放台阵。

（5）建立国家强震动台网中心和西南、西北、东南三个区域强震动数据中心。

（6）编制强震动台网技术规程、强震动数据规范和研制9套专用软件。

上述建设任务分别由各省市地震局和工程力学所、地球物理所等单位承担。其中，我所主要承担国家强震动台网中心和专用台阵的建设。国家强震动台网中心的主要任务是汇集、处理和管理台网获取的强震动记录；建立强震动观测数据库，及时发布强震动记录和有关信息。中心还建立了强震动仪器检定实验室，可以对台网所用强震动观测仪器进行检定测试。同时，国家强震动台网中心也是国家强震动流动观测基地，配备了80套三分量数字强震动仪。其中一部分流动观测仪器平时布设在两个存放台阵内。

二、建设成果与效益

到2007年底，除几个边远地区台站外，中国数字强震动台网完成了预定的建设任务。图1为台网台站的分布。

中国数字强震动台网的建设达到了预定的目标和要求。实际布设的台站和测点总数达1800多个。绝大多数台站的选址符合要求。对布设在土层场地上的台站，包括固定台站和专用台阵的台站，按要求做了台址场地测试，包括钻孔和剪切波速测试，许多台站还做了土样试验。台站观测室主要采用两种形式。一种是按当地设防标准建造的砖混结构的单间平房。另一种是玻璃钢制作的罩型观测室。台站仪器的安装严格按照仪器使用说明书中的安装要求和步骤进行。台网采用的通讯方式主要有PSTN（公共电话网）、互联网（中国地震行业SDH信息专网、CDMA1x和GPRS无线VPDN专网）以及DDN（数字数据网）等三种。

在台网试运行期间，固定台网和流动观测就获得了3000多条加速度记录，其中许多记录具有很好的应用价值。

台网建成后不到半年，就发生了2008年5月12日汶川8.0级大地震。在这次特大地震中，中国数字强震动台网布设在四川、甘肃、陕西、云南、宁夏、青海、山西、山东、河南、河北、北京、天津、内蒙古、江苏、上海、福建、广东、湖北、安徽等19个省市的455个台站获得了主震加速度记录。尤其是在发生这次地震的龙门山断裂带周围地区布设的许多台站，获得了一批极具价值的近场主震加速度记录。其中，水平向峰值加速度最大的记录是汶川卧龙台的EW向记录，峰值加速度为957.7Gal， 竖向峰值加速度最大的记录是该台的UD向记录，峰值加速度为948.1Gal。这些记录大大丰富了我国的强震动记录数据库，填补了我国缺乏近场强地震记录的空白。

在汶川大地震后的几年里，我国又发生了多次强地震，包括2013年4月20日的芦山7级地震。在这些地震中，中国数字强震动台网的许多台站又获得了大批强震动记录。台网的运行情况表明， 中国数字强震动台网的总体建设质量是良好的。台网的建成改变了我国强震动观测长期落后的面貌，极大地加快了我国强震动观测记录的积累速度。

另一方面，通过中国数字强震动台网的建设，也培养了一批年青的专业技术人才，壮大了强震动观测技术队伍。为强震动观测事业今后的进一步发展打下了人才基础。

三、经验体会

中国数字强震动台网建设是我国强震动观测史上前所未有的一项大型科学工程。我十分感谢中国地震局震害防御司领导对自己的信任和支持，使我能有机会参与这项工程建设工作。这项工程的顺利完成为我们今后开展大规模强震动台网建设积累了许多经验和教训。

要高质量完成这一重大建设项目，除了需要各级领导的重视和支持外，必须要有一支专门的技术队伍。而由于大部分省局从未开展过强震动观测工作，没有强震动观测的专业技术人员，大多数参与中国数字强震动台网建设的观测技术人员对强震动观测的目的和台网建设的基本技术要求了解甚少。因此，一方面要建立一个专家团队，充分发挥专家的作用。另一方面， 必须结合工程建设进展及时开展技术培训，培养一支专业技术队伍。

分项专家组承担着项目的技术指导任务。从项目启动开始，专家组先后完成了可行性研究、初步设计、仪器设备招标技术文件编写、台网技术规程编制、强震动数据规范编制等工作，并承担了多次技术培训任务。专家组成员还直接参加了现场建设工作，并多次到各省局建设现场进行检查指导。通过实际建设过程的磨炼，专家组成员本身的专业水准和能力也得到了很大提高。

在整个建设过程中，不同阶段举办了多次技术培训。这些培训工作对保证台网建设的顺利进行和建设质量发挥了重要作用。

另一方面，在中国数字强震动台网的建设过程中，也还存在一些不足和问题。例如，主要仪器设备的招标采购问题。可靠的高质量数字强震动仪，包括记录器和加速度计，是保证台网正常运行和获取可靠的加速度记录的前提。一个台网最好采用同一种型号的仪器，不仅可以保证记录的质量，也便于台网的维护管理。但由于主要仪器的招标分两次进行，每个招标项目又规定可有三个产品中标，采购时又由各建设单位从中标产品中自行选择，这就不可避免地造成了台网所用仪器不统一。中国数字强震动台网所用的三分量数字强震动记录器型号多达5种，给台网的维护管理带来了不少麻烦。

另外，在做项目设计时，没有考虑到配置必要的备用仪器。强震动台站布设在各种不同环境状况下，记录器和加速度计在长期运行过程中不可避免地会发生一些故障和损坏。要保证台网长期正常运行，应该配备一定数量的备用仪器。

专业技术人员不固定也是强震动台网建设和管理方面的一个问题。特别是一些台站数量较少的省局，负责强震动台网建设和管理的专业技术人员经常变动，导致不少专业技术人员对台网建设要求不够明确，不能完全按照技术规程的要求建设和维护台站。台网建设与科学研究一样，要有严格的科学精神，各种基础资料和数据必须真实可靠。但也有个别技术人员缺乏责任心，急功近利，不严格按照技术规程的要求进行台站建设和场地测试，甚至搞虚假数据。这是值得引以为戒的。

长期以来，工程力学所一直是强震动观测工作的牵头单位，在发展我国的强震动观测事业中发挥了重要的作用。随着中国数字强震动台网的建成，我所担负的任务也已发生了变化，台站建设和维护管理已不再是我所强震动观测工作的重点。作为国家强震动台网中心的所在单位和中国地震局强震动观测学科组的挂靠单位，除了要完成全国强震动台网的数据汇集处理与管理、信息发布和出版工作外，还要进一步加强观测技术和观测记录应用的研究，更好地为我国的强震动台网提供技术指导和服务，推动我国的强震动观测事业进一步发展。

作者系工力所研究员

曾任“中国数字强震动台网建设”首席专家