城市微震监测系统建设规范

城市微震监测系统建设规范范围本文件规定了河北省城市微震监测需求评估、微震监测系统监测能力测算、微震监测系统选择、微震监测系统维护/升级的相关要求，涉及城市微震监测系统的设计、建设和后期维护等方面。本文件中的城市微震监测系统是指借助地震波记录对发生于城市的地面塌陷、爆炸、重大交通事故、建（构）筑物坍塌等地表事件的实时监测、定位、分析的系统。本文件适用于河北省对地面塌陷、爆炸、重大交通事故、建（构）筑物坍塌等事件存在微震监测系统建设需求及计划的城市区域。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T19531.1《地震台站观测环境技术要求》国家标准第1部分：测震GB17740地震震级的规定GB/T18207防震减灾术语GB/T25217.4冲击地压测定、监测与防治方法第4部分：微震监测方法术语和定义下列术语和定义适用于本文件。城市微震urbanmicroseism能量震级在-1~2之间，在城市及城市周边由地面塌陷、爆炸、重大交通事故、建（构）筑物坍塌等引起的地表低能量振动。能量震级energymagnitude能量震级是基于以地震波形式所释放的能量对地震等突变性相对运动规模的统一度量。微震监测系统microseismicmonitoring通过地震观测设备对振动进行连续观测、记录和分析的过程，微震监测系统包含微震传感器、信号采集系统、数据传输系统、时间同步系统和数据分析系统等。城市微震监测需求microseismicmonitoringdemand对城市微震监测工作的质量需求，包括对城市微震监测最小能量震级和时空分辨率的需求。城市微震监测内容对地面塌陷、爆炸、重大交通事故、建（构）筑物坍塌等事件的实时监测，应包括事件发生的时间、地点和强度确定等方面，实现对微震事件的实时监测、定位和评估。监测能力在开展地面塌陷、爆炸、重大交通事故、建（构）筑物坍塌等城市微震监测系统建设时,应该根据城市重要性、城市所处的环境和城市需求等情况，在系统中明确城市微震监测系统的监测能力，即能监测城市微震事件的最小能量震级。时空分辨率需求在开展地面塌陷、爆炸、重大交通事故、建（构）筑物坍塌等城市微震监测系统建设时，应明确监测目标事件发生的时间和空间位置的分辨率。微震事件分析需求应对地面塌陷、爆炸、重大交通事故、建（构）筑物坍塌等城市微震事件进行分析，确定其事件发生时间、空间位置、强度、事件类型，反演震源时间函数等。本文件主要规定微震监测系统软件功能的要求，相关的需求应根据城市微震监测的具体应用场景，如地面塌陷、爆炸、重大交通事故及建（构）筑物坍塌分别确定。微震监测系统设计要求微震监测系统设计关键参数的测算方法和标准，包括时间采样率要求、仪器频率响应范围/本底噪声要求和台站布设空间密度要求。时间采样率根据微震监测空间分辨率需求，计算所需的微震监测系统时间采样率，要求不低于最大地震波速与事件位置监测空间分辨率比值的2倍。仪器频率响应范围根据时间采样率要求和目标事件主频范围，确定观测系统所需的频率响应范围，需涵盖0.2~200Hz的频率范围。仪器自噪声仪器自噪声水平应不高于目标事件主频范围内环境振动噪声水平的110台站布设空间密度台站布设密度决定于城市环境振动噪声水平和台网覆盖区内发生微震的最小能量震级，要求目标事件的地震波场能够被一定数量（大于3）的台站检出，且检台站的目标事件记录明显高于环境振动噪声水平。微震监测系统选择微震监测系统设计应依据工程特点、监测对象、监测目的和监测环境进行总体规划，并应与实际条件相适应。根据微震监测系统设计要求，结合微震监测系统的应用场景和城市的具体情况，选择相适应的微震监测设备。在同一城市不同场景的微震监测中，微震监测系统可以根据实际情况选择和组合不同的监测设备。下面给出几种常见的微震监测系统，作为微震监测系统建设方案的选择依据。无线节点式监测系统单个节点的传感器具有数据采集、存储和无线传输功能，可通过商业/行业无线通讯系统与数据管理中心通讯，可以保证监测数据的实时传输汇集，方便对监测数据进行存储和后续分析处理。分布式光纤监测系统光纤微震监测系统包括光纤微震传感器、光纤光栅解调仪、工控机、监测系统软件以及监控数据分析平台等多个核心组件。该系统利用光纤对振动信号的响应，对地震波场进行记录，具有成本低廉、观测点密集的优势。分布式有线监测系统分布式有线监测系统通过供电和通讯线路对传感器进行供电和数据传输，集中汇集到数据中心。该系统适合在小范围的重点监测对象上实现密集监测。监测数据分析与处理微震信号识别7.1.1分析信号特征。信号特征分析内容宜包括时域、频域和时频特征分析，信号特征分析参数宜包括信噪比、持续时间、最大振幅、纵波到时、主频、最大频率范围和最大即时频率等。7.1.2选取微震信号识别方法。7.1.3剔除由施工干扰、电磁骚扰等产生的噪声信号。7.1.4微震信号识别宜采用多特征参数识别方法。7.1.5微震信号识别结果宜进行人工复核。微震事件定位7.2.1微震事件定位应给出微震源的发震时间与位置，并应符合下列流程:a)取波形到时；b)确定岩体波速；c)选择定位方法；d)显示定位结果。7.2.2波形到时拾取应准确，且应符合下列规定:a)拾取的纵波到时和横波到时个数之和应满足微震事件可定位的基本要求，且不宜少于4个。b)纵波和横波到时拾取个数均不宜少于1个。7.2.3微震事件定位结果精度应包含震中位置和深度等信息。微震事件震源参数计算7.3.1微震事件的震源参数计算宜包括微震事件的地震矩和矩震级等参变量。7.3.2微震事件的微震辐射能可按下式计算E=4πρνFc2R20tu2式中：E微震辐射能量（J）；ρ地壳岩石密度；ν地壳岩石波速；FcR震源距离；t持续时间；u27.3.3微震事件的地震矩可按下式计算M=4πρν3式中：M——ρ——地壳岩石密度；ν——地壳岩石波速；R——震源距离；Fc——Ω0——7.3.4微震事件的矩震级可按下式计算：m=23lgM−6.033式中：m——地震矩M——矩震级。微震监测报告编制微震监测报告是城市微震监测系统运行管理的重要技术文件，应定期编制并归档，作为风险评估和应急决策的技术依据。报告编制应遵循客观、准确、完整、及时的原则，数据来源应可追溯，分析方法应科学规范。微震监测报告分为日常报告（日报、周报、月报）、年度报告和专题报告。遇显著微震事件或异常情况时，应编制临时速报或专题分析报告。

附录A（规范性附录）能量震级Me能量震级Me的具体表达式(ChoyandBoatwright,1995)Me=其中，Es是地震等突变性相对运动以地震波形式释放出去的能量，单位是焦耳。

参考文献[1]GB/T3102.1—1993空间和时间的量和单位

[2]GB/T1.1—2020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则

[3]GB/T19531.1—2004《地震台站观测环境技术要求》国家标准第1部分：测震[4]GB17740—2017地震震级的规定[5]GB/T18207—2000防震减灾术语[6]GB/T25217.4—2019冲击地压测定、监测与防治方法第4部分：微震监测方法[7]Ch