分布式光纖實時地震監測——一種新型地震監測技術的發展與應用

52小勞工 發佈 2024-04-01T16:02:48.234117+00:00

中國地震台網正式測定:2023年3月8日5時15分在廣東河源市東源縣發生4.5級地震,震源深度10千米。

中國地震台網正式測定:2023年3月8日5時15分在廣東河源市東源縣(北緯23.84度,東經114.52度)發生4.5級地震,震源深度10千米。

據中國地震台網正式測定,2月11日10時41分在廣東省河源市源城區(北緯23.76度,東經114.64度)發生4.3級地震,震源深度11公里。廣東地震台試點建設的分布式光纖實時地震觀測系統,成功記錄到此次4.3級地震(圖一)。

河源地區是廣東省地震多發區,1962年3月19日在距離新豐江大壩僅1公里處發生了6.1級地震。傳統的密集地震台陣觀測可實現地震序列的高精度定位、震源區高解析度成像,是認識地震孕育機制和發展過程的重要手段。在地震多發的新豐江水庫開展密集台陣連續監測,對研究庫區地震發生的機理和震後趨勢研究具有重要意義。河源地區雖已布設了完善的地震監測台網,但由於水庫水體、山體等地貌條件,以及觀測成本等限制,尚未實現庫區超密集地震台陣的連續監測。

2022年4月,廣東地震台、新豐江地震監測中心站、新豐江水電站和南方科技大學海洋系合作,率先在新豐江水庫開展分布式光纖地震監測實驗。該系統位於河源市錫場鎮,使用3公里長的通訊光纖作為地震傳感器,可實現台間距為米級的超密集地震監測台陣,利用光纖內雷射脈衝的後向瑞利散射原理對地震波進行定量測量(圖三)。

每當地震發生,地震波在地下傳播並造成傳播路徑上岩石、土壤等固體介質的形變。埋設地下的光纖也會受其影響,光纖內雷射脈衝的後向瑞利散射光會出現對應的相位變化。光纖解調器通過精密測量這些散射光相位的細微變化,記錄到地震波的具體振動波形。

相比傳統地震監測系統,該系統具有如下優勢:

1.光纖傳感器具有很高的靈敏度,能夠檢測到微弱的地震活動;

2.系統能夠即時響應並傳遞地震信息,實現無人值守下的實時監測;

3.系統通過分布式的觀測點來收集地震數據,使得監測範圍更加全面;

4.光纖傳感器具有較高的耐用性和靈活性,適用於各種環境;

5.光纖傳感器具有低功耗特性,降低了維護成本;

6.光纖傳感器材質為玻璃纖維,綠色環保,無污染。

本次新豐江水庫地震的成功記錄表明,分布式光纖傳感在地震實時監測方面具有廣泛的應用和推廣前景。分布式光纖傳感地震監測系統可以用於更快速、準確地監測微小地震的活動性變化,從而更好地了解水庫誘發地震的特徵,提高水庫地震監測的精度,評估地震災害的嚴重程度,為地震預測提供重要的科學依據,這對於地震災害預防、救援等工作有重要意義。

轉自公眾號「震知道」,侵權刪

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