任家琪，罗恒之，罗 龙，何秋菊，马 楠

（宁夏回族自治区地震局，宁夏 银川 750001）

0 引言

相关职责规定，各区域测震台网的职责范围中，监测能力是最基础也是最核心的硬件条件之一，区域测震台网的监测能力泛指在满足一定精度要求的地震震级下限条件下，区域测震台网能够测定震中位置、时刻和震级（地震三要素） 等相关基本参数的能力。监测能力的影响因素很多，比如区域测震台网中台站的分布密度和分布合理性、测震台站当地的台基噪声范围以及观测系统响应灵敏度和台站观测仪器的动态范围等[1]。区域测震台网监测能力的有效评估，可以进一步的加强和完善宁夏区域的测震台网，有效的判别个别老旧测震台站的监测能力，通过监测能力的分析评估，可以不断完善宁夏测震台网，从而有效的对当地地震活动进行监控，也可以为正在实施的预警项目打下坚实的基础，为今后的防震减灾工作提供技术性依据。

1 宁夏地理位置概况

宁夏位于黄河中上游地区。地处N35°14′～39°23′，E104°17′～107°39′，与陕西、甘肃、内蒙古三省区相邻。总面积6.64 万平方公里，占全国国土面积的0.69%。区域南北长约456km，东西宽约60～300km。以牛首山为界，把全区分为大地构造、地形地貌有明显差异的南北两部分。北部贺兰山山地海拔在2000～3556m，是银川平原的天然屏障。银川至卫宁黄河平原区，海拔在1100～1200m，黄河流经其中，境内流程397km，平原腹地多湖泊湿地，傍贺兰山一带发育有洪积扇裙。南部香山、南华山、六盘山山地及黄土丘陵区，山地海拔在2000～2600m，山地之间为黄土高原，发育有清水河水系的冲沟，切蚀成塬、台、梁、峁丘陵地貌。按大地构造划分，牛首山以北、罗山以东地区属华北断块区，其南地区属青藏高原断块区。

2 宁夏地震台网基本情况

宁夏数字测震台网由1 个省级区域测震台网中心和14 个测震台站组成，分别是石嘴山台、银川台、陶乐台、灵武台、炭山台、牛首山台、盐池台、同心台、中卫台、香山台、海原台、固原台、西吉台和泾源台。其中银川台、盐池台和固原台三个台属于国家基准台站。2013年9 月宁夏背景增加台站炭山台并投入观测，2014年1 月上传至中国地震台网中心。宁夏回族自治区南北跨度460km，东西跨度为300km，台站主要沿宁夏边缘分布。在宁夏境内，台网台站的平均间距56km，台网子台在宁夏中南部相对稀疏。宁夏数字测震台网从国家台网中心接入下载了甘肃测震台网的民勤、景泰、静宁、平凉、四个山、会宁、环县、张家川、内蒙古台网巴彦浩特、乌海、东升庙和陕西陇县台、榆林台13 个地震台实时数据，宁夏数字测震台网共接入27 个台站实时观测数据用于地震速报、地震事件波形分析、地震目录编辑以及分析预报相关领域的各项研究。另接入甘肃台网红崖山、铧尖、石岗、永登、白银、兰州、渭源、武山、天水、宁县、内蒙古台网西山咀和陕西台网绥德、延安、铜川、乾陵、太白等共43 个台站组成自动触发速报台网。图1 所示为现有的14 个宁夏地震监测台站分布图。图2 所示为现有台站情况下的宁夏区域台网改造前的监测能力，表1 为现有的14 个测震台站的具体参数。

图1 宁夏地震监测台网台站分布图（之前）Fig.1 Earthquake monitoring stations distribution of Ningxia（before）

图2 宁夏地震台网地震监控能力图（之前）（注：图中震级标注为M 震级）Fig.2 Earthquake monitoring ability distribution of Ningxia Seismic Network（before）

表1 宁夏测震台网台站参数

续表

3 宁夏台网监测能力

3.1 评估原理

测震台站的监测微小地震的能力与其台基噪声水平有关。如果需要定量的评估宁夏测震台站的监测能力，我们就需要建立台基噪声水平与可监测到的最小地震震级及其震中距之间的换算关系[2]，此原理包含了事件检测、震级计算公式、S 波振幅与初动P 波振幅的统计关系、速度振幅与位移振幅的换算等。

此次我们使用测震台网监测能力评估的经典方法：通过测震台站台基背景噪声有效观测值和指定震中距估算出最小可监测震级。

根据近震震级公式，可得：

式中，A 为水平向最大振幅，Δ 为震中距。设ML为不同取值，可由式（1） 求得不同震级所对应的 R（Δ），查 R（Δ）表即可得到各地震台站对相应震级地震的监测距离。对空间作网格扫描，若该网格有4 个地震台能监测到，则认为该地震台网对该点具有监测能力[3]。

3.2 台基背景噪声计算

宁夏地震局预警项目建设时，已经对于宁夏地震预警台网新建、改建的全部测震台站的台基进行了科学合理有效的台基测试，其台基测试均至少对48 小时的连续观测波形进行了台基噪声计算，宁夏局采用中国地震局港震机电有限公司童汪练研制开发的噪声计算软件Noise_psd 对收集来的原始波形进行计算分析，从而获得了所有台基的台基背景噪声地动有效速度值（RMS）。且所得结果均符合中国地震局关于预警地震台站技术规范选址的要求。

3.3 宁夏区域台网监测能力计算

虽然预警项目宁夏子工程的建设还没有完全结束，规划新建、改建测震台站也还没有投入使用，但是，我们可以通过已有的知识以及初期的测震台站台基测试，就可以有效的计算出宁夏区域台网监测能力。根据测震学地震定位原理，当一个地震发生时，如果我们需要精确测定出地震参数，就需要3 个及3 个以上的台站记录地震波形，以台站投影点为圆心，对应震级的控制范围为半径，3 个及3 个以上的圆形面积交汇区域即为台网对于震级的控制范围[4]。

当台网台基地脉动及干扰较小时，则地震波初动清晰可辨，在计算地震监测能力时，根据震级计算公式，根据近震震级计算公式反算在不同设定震级下各已知背景噪声的地震台站监测距离。ML依次取为 0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5，计算各地震台站对应每个 ML取值的监控范围，分别按照每3 个地震台及 4 个地震台监控区域的交集作为测震台网监控区域。

3.4 宁夏区域台网监测能力分析

预警工程宁夏子项目共计建成37 个基准站，其中改建原有的基准站14 个，新建基准站23 个，相比于原宁夏区域台网，预警工程宁夏子项目建成后监测能力大大提高，台站密度也是大大提高。通过收集处理预警工程勘选之时的台基噪声数据，并对台基噪声进行分析比对，以下为台基噪声分类：

总体来说，宁夏区域台网各基准站台基噪声水平符合相关要求。

3.5 监测能力

图3 宁夏地震监测台网台站分布图（之后）Fig.3 Earthquake monitoring stations distribution of Ningxia（after）

根据改建、新建基准站的台基噪声水平，以及地震定位法，本文绘制了宁夏区域台网监测能力分布图，图3 为预警工程建设完成后的37 个基准站分布图，表2 为宁夏改建、新建测震台网台站参数，相较于之前的区域台网监测能力，预警工程宁夏子项目完成后，由于基准站的数量从14 个扩充到37 个，宁夏范围内监测能力显著提高，如图4 所示，宁夏西北部与内蒙临近区域（属石嘴山市），台网监控能力提升至M＜1.0，宁夏南部部分区域（属固原市），台网监控能力提升至M＜1.0。还有宁夏西部部分区域、西南部分区域和东部部分区域，台网监控能力均提升至M＜1.0。宁夏区域范围内，基本实现了1.0≤M＜1.5 的区域台网监测能力的全覆盖，预警工程的全面建成，将预示着宁夏区域内台网监控能力的显著提升，台网监测能力最小震级下限的继续下探，对于今后宁夏区域内中小地震的精确记录及分析，起着至关重要的作用。

图4 宁夏地震台网地震监控能力图（之后）（图中震级标注为M）Fig.4 Earthquake monitoring ability distribution of Ningxia Seismic Network（after）

表2 宁夏改建、新建测震台网台站参数

4 结论

综上所述，我们得出结论，预警项目宁夏子工程全面建成以后，宁夏区域台网监测能力相较于此前，将会得到显著的提高，地震监测能力宁夏局部可以达到M1.0 级，基本实现了1.0≤M＜1.5 级监测能力的全覆盖，由此可以推断，宁夏区域台网监测能力的增强，在未来可以一定程度上减少由于地震引发的人员伤亡和经济损失等。

由于本人所使用的原始数据部分是预警项目宁夏子工程勘选前期所获取的，虽然在计算过程中并未发现异常，但是由于施工和环境变量的变化，预警项目宁夏子工程全面建设完成后，宁夏区域台网监测能力还会存在一定的变化范围。但是就目前而言，本人认为今后的变化方向是趋于良好的，今后的监测能力实际情况可能会比理论计算得出的结果要优越。