布局监测站网,实现地震预警“秒级响应”;布设传感器、数据采集仪、信息处理终端,给建筑物做“心电图”,监测建筑结构是否安全;搭建立体微震监测网络,给煤矿做“CT”,实时监测矿区内部微震活动……在城市中、建设工程上、矿区和矿井下等处,各类震(振)动测试设备、仪器布设在不同区域,如一只只眼睛,紧盯着我们脚下这片土地下的震(振)动、能量变化,形成一张地震监测预警的“雷达网”。
聚焦“全灾种、大应急”需求,山西地震监测预警手段持续“上新”!在不同区域,这些设备、仪器是如何发挥监测预警功能的?9月18日至19日,山西省地震局举办媒体开放日活动,山西晚报·山河+记者前往太原、晋城两地,走进地震监测台站、城市建筑物、煤矿等,探秘地震监测预警。
倾斜仪、伸缩仪、重力仪……为地球“把脉”实现地震预警“秒级响应”
背依悬瓮山,遥对汾河水,与晋祠为邻,从太原市区出发,驱车25公里,便来到了太原地震监测中心站(以下简称太原站)。山体植被葱茏,空气清新怡人,这里的静谧令人心安。然而,各类地震监测仪器却在“热火朝天”地工作,它们24小时不停歇,紧紧“盯”着大地每一个微小的震(振)动和变化。
太原地震监测中心站站长刘庆红介绍,太原站由太原基准地震台、离石中心地震台、昔阳地震台三台合并成立,承担太原、晋中、吕梁、阳泉四市的地震监测、地震灾害风险防治、现场应急响应、科普宣传等工作。在地质构造上,太原站处于太原盆地交城断裂中段地壳结构最复杂部位,素有华北地区“小震窗口”之称,是开展地震监测和地球动力学研究的理想场所。
在太原站一角,一座无人值守地震预警基准台站里,摆放着地震计和强震计两台地震监测仪器,它们是地震预警数据的第一来源。
穿过一处藤蔓缠绕的长廊,在山体上挖建有一座地震观测山硐。这座地震观测山硐位于太原盆地西缘,交城断裂中段,2004年建成,硐室高2.5米、宽2.0米,总长160米,由引硐、北南硐和东西硐三部分构成。山硐顶部覆盖层约40至60米,硐室温度常年保持在15.0℃±0.5℃,可进行恒温观测。太原地震监测中心站『工程师』郭宇说:“山硐稳定的观测环境,可大大提高观测数据质量,对山西中部地震的监测预报、山西裂谷的构造运动及其演化研究等具有重要意义。”
步入山硐,门口的体应变观测井吸引了山西晚报·山河+记者的注意。如何观测地震?郭宇介绍,这口观测井深达80米,里面放有体应变仪,实际就是一个长圆形的弹性筒,在筒内充满了硅油,当它受到四周岩石的挤压或拉伸时,筒内的液体压力发生改变,通过液压的增大或缩小,便可得知岩石的应变状态是压缩还是拉伸,从而观测大地形变情况。
为避免环境干扰,山硐大门使用了船舱门。山硐引硐长78米,在这里安装有Rb原子重力仪和g-Phone重力仪各一台;北南硐28米,安装有SSQ-2Ⅰ水平摆倾斜仪、DSQ水管倾斜仪,SS-Y伸缩仪;东西硐54米,安装有DSQ水管倾斜仪、SS-Y伸缩仪和GL-CS120测震仪。和体应变仪一样,这些仪器实时监测着地球物理场的变化,为地震监测预警提供数据支撑。
“这些只是地震监测手段的一部分。”刘庆红介绍,太原站地震监测手段很丰富,其中,地球物理观测项目41项,测震(强震、预警)站点316个,流动地磁总场测点36个,是北斗框架网基准站、GNSS基准站、卫星小站、子午工程磁电站等国家重大科技项目监测站点,还是山西太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站主站。
目前,全省速报预警站网在网运行站点1108个,具备震后10秒内(重点区域8秒内)产出地震预警信息、2分钟内产出地震自动速报信息、10分钟内产出正式速报信息能力。
同时,推出“烈度速报+预警”融合服务,震后15分钟内生成地震烈度分布图,为现场应急和政府决策提供依据。通过手机、微信小程序、IPTV等渠道积极推广预警信息服务,在学校、医院等重点场所安装专用预警接收终端,实现“秒级响应”。
地震监测手段试点、创新可给建筑物做“心电图”给矿山做“CT”
“这个数据是累计20周的分析结果,这栋楼基本周期保持稳定。今年7月25日临汾襄汾发生4.2级地震,这栋楼距震中140公里,这是地震时记录到的建筑振动响应,我们可以通过分析楼面峰值加速度、最大层间位移角等数据,判定这栋大楼结构在地震时受到的影响。”山西省地震局『工程师』王飞剑指着电脑上显示的晋城市某办公大楼监测数据,详细讲解轻量化结构台阵监测系统如何给建筑物“体检”。
王飞剑介绍,轻量化结构台阵监测系统由传感器、数据采集仪、信息处理终端组成,平时可以监测结构的脉动响应,分析建筑的动力特性,震时可以监测结构振动响应,计算建筑振动的最大峰值加速度、最大层间位移角,分析震后建筑的动力特性。建筑的动力特性、层间位移角类似于人的心率和血压,是表征建筑健康状态的重要指标,如果建筑装备了监测台阵,在遭受地震或其他振动冲击时,就能获取这些指标,迅速判定结构是否受损,就像在给建筑物做“心电图”,了解它的安全状态。
“这套监测系统具有很好的社会效益、经济效益和科学价值。目前已开展试点工作。”王飞剑说,社会效益方面,通过实测的数据可以科学迅速地判断建筑是否可用,为政府部门应急处置提供依据,让安全的建筑尽快投入使用,减少人群涌上街头;经济效益上,震后,经营性建筑如果被评估为安全状态,即可立即恢复生产,避免生产中断造成经济损失;科学价值上,通过大量建筑监测数据,可以对比建筑在设计阶段与实际建成及服役期间动力特性的差异,进而改进建筑抗震计算方法理论,指导工程实践,提升建筑抗震设计水平。
此外,山西省地震局还以运宝黄河特大桥工程等重大基础设施为试点,开展地震灾害风险监测评估,为桥梁地震安全提供可靠的数据支持,为桥梁预防地震风险和抗震加固提供科学依据。
不仅能给建筑物做“心电图”,还可以给煤矿做“CT”,山西地震监测手段持续“上新”。在晋城市玉溪煤矿,全省首套矿山微震监测与风险预警系统于2024年12月完成试运行,2025年1月正式投入运行。
山西是全国重要的综合能源基地和电力外送基地,但复杂地质环境下的长期资源开采(尤其是深井开采、地下采空区作业)造成了我省矿震等非天然地震事件频发。传统的地震监测工作受限于台网布局,监测尺度大,对矿山开采造成的各类非天然地震事件捕捉能力不足,定位精度不高。为此,山西省地震局依托山西省巨灾防范工程,在玉溪煤矿开展试点,旨在建设一套可推广、可复制的矿山微震监测与风险预警示范系统,以提升矿山地震灾害风险监测预警能力,践行全灾种、大应急战略要求,切实增强矿山地震安全服务保障能力。
山西矿山地震监测研究中心副主任(主持工作)赵晓云介绍,微震监测与风险预警系统由微震监测台网、形变监测台网、数据采集与分析处理系统以及相关辅助设备组成。微震监测台网采用“5个地面站+3个井下站+6个工作面测点”的立体包围网状模式布局,实时监测矿区内部微震活动;形变监测台网持续捕捉地表与深部岩层的变形和应变信息。两套系统协同运行,共同服务于煤矿安全风险的实时感知与智能预警,构建了覆盖全矿区的“地面+井下”立体微震监测网络,可实现监测区域内0.5级以上震动事件的全覆盖、无漏检;非天然地震事件的定位精度由以往的公里级大幅提升至百米级;井下重点区域的微震事件监测误差更可控制在30米以内,有效弥补了传统地震监测系统在中高频、小尺度震动事件识别与定位方面的能力短板,标志着矿山灾害防控迈入“透明化感知、智能化预判”新阶段。
赵晓云说:“这些看似微小的数据背后,是我们对地震灾害预警防线的坚守。它如CT般清晰地告诉我们地下岩层在如何运动,应力在如何累积,提供最真实有效的辅助决策依据,为矿山安全生产和能源转型发展保驾护航。”
目前,该监测系统已连续稳定试运行9个月,自建成投入使用以来,成功捕捉、定位微震有效事件9516次,定位精度达200米以内,共触发风险预警7次,结合矿山生产实际指标,为矿山安全生产提供技术支持。
从预警到诊断,从宏观到微观,山西正以科技之力织密防灾减灾安全网。这些创新实践不仅提升了本地的地震灾害防御能力,更为全国资源型地区转型发展中的灾害防控提供了宝贵的“山西经验”。未来,这套“全灾种、大应急”的智慧监测预警体系,必将守护更多生命与财产安全,成为我国防灾减灾现代化建设中一道坚实屏障。
山西晚报·山河+记者 李莉 通讯员 李泽晖
小贴士
关于手机地震预警功能
如何开启“地震预警”?
1.“山西地震预警”小程序。
2.点击开启地震预警。
3.点击允许“地震预警通知”与“获取位置”,添加关注地,开启地震预警。
何时会收到“地震预警”?
为避免低风险区域惊慌,系统会对不同震感区域用户分级推送地震预警信息,震感不足则不推送。
当关注地预估烈度<2度(无感),预警信息仅在小程序首页显示,不对用户进行提醒。
当关注地预估烈度≥2度(轻微有感),通过“服务通知”接收实时预警信息提醒。
当关注地预估烈度≥5度(强烈有感),即使手机处于熄屏状态,仍会强制发出告警声音。
为什么收不到预警信息推送?
1.未达到预警级别
小程序仅预警规定地理范围内发生的地震。为避免低风险区域恐慌,当地震达到预警震级,或您的关注地预估震感达到预警条件时,才会向您进行推送。
2.通知权限未开启
请确认“小程序通知”和“系统通知权限”均已开启。
订阅小程序通知:小程序—设置—订阅消息—接收通知开启(所有类型接收并提醒)
系统通知权限:手机设置—通知—允许微信通知权限(允许锁屏状态接收通知)。
3.手机未联通网络手机
可能当时无网络,请开启手机无线🛜网络或蜂窝网络。
收到地震预警信息怎么办?
收到预警信息不惊慌,科学合理避震。在室内,迅速寻找附近坚固遮蔽物,伏地、遮挡、手抓牢,切记关闭煤气、电源。在室外,迅速撤离到附近空旷地带,远离高大建筑物或山体。