无法想象的地震“黑科技”

地震科技只在地震发生时才会派上用场吗？事实并非如此，我们安稳无虞的日常生活背后，也有地震科技贡献的力量。

文/陈子琳

上海市地震局工程师，主要研究方向为防震减灾科普宣传。

我国地质构造复杂，地震断裂带十分活跃，这使得我国的地震活动范围广、强度大、频率高。我国是遭受地震灾害最为严重的国家之一。将先进的地震科技手段运用到防震减灾中，是我们维护美好家园的重要手段之一。

在大多数人的印象中，地震科技主要服务于地震监测工作，当破坏性地震发生后，地震部门能第一时间向政府提供发震时间、地点、震级、震源深度等震情信息，为震后及时组织科学救援提供决策依据。随着科技的不断发展，地震监测设备更新换代，从古老而庞大的模拟地震仪衍变为便于携带的新型数字地震仪，从单一的台点式分布升级成更为密集的地震台阵，组建成一张全球地震观测大网，监测范围更广，监测能力更强。目前，上海对全市行政区域及附近海域的地震监测能力已达1.0级，在局部地区的监测能力可达0.5级。

如今，除了监测地震之外，地震科技的应用也更加丰富多元。通过捕捉这些穿透地球内部各个层面的地震波，地震学家能够将地震信号一一解析，将它们发展成探明地质构造、发掘地下资源、服务城市规划建设、监测生命线工程、开采能源、保护文物等多方面的“黑科技”。

地震科技助力韧性城市建设

密集的地震监测台网布设在城市的各个角落，就像一个个高灵敏的触角延伸至地下，震动信号在地震仪上可清晰成像，帮助人们更加清楚地了解地下构造，如断层分布、盆地结构、沉积岩等，哪块土地适宜建筑建设，哪块土地有塌陷风险，将一目了然。因此，在雄安新区、海南自贸港等新区的开发建设中，地震科技服务于地震安全分析，为城市规划谋篇布局，帮助开发者做好风险评估和隐患排查，建好第一道安全屏障。

上海整个城市自2015年起按7度设防，严格按照抗震设防标准建设的工程可以抵御中强地震带来的灾害。上海高楼林立，对于像上海中心、上海环球金融中心这些超高建筑，地震监测仪同样能发挥效用。在上海环球金融中心大厦内布设有中国地震局“十五”期间建设的大型结构地震动反应观测台阵，内部各楼层间共布设各类地震监测仪多达46套，采集的数据实时汇集至上海市地震局，24小时全天候地为这座超高层建筑“体检”，建筑物的任何微弱振动都会被捕捉，记录的数据能分析出大楼是否有安全问题、会否随着时间老化、是否需要开展加固，同时为超高层结构的抗震、抗风设计理论等提供实测数据支撑。

地震科技守护生命线工程

对高速铁路而言，即便是较小震级的地震，对轨道、路基等的冲击都可能导致重大事故。一套有效的铁路地震监测预警系统可将列车在地震灾害发生时的损失降至最小。地震时，预警系统为高铁列车发出减速或者停车信号，确保列车在地震时运行安全。目前，该系统已应用于18条高铁线路，总监控里程近万千米，对提高铁路防灾减灾能力、保证旅客生命财产安全具有重要的社会和经济意义。

位于甘肃省临夏回族自治州永靖县黄河上游的刘家峡水库是我国自行设计、建造、施工的第一座百万千瓦以上的大型水电站，1974年竣工，兼有发电、防洪、灌溉、养殖、航运、旅游等多种功能，被誉为“高原明珠”。为更好监测水库运行各项指数，地震学家对刘家峡大坝的强震动结构台阵进行数字化升级改造，部署实时结构健康监测软件，为大坝地震安全健康监测和抗震加固提供观测依据，有效发挥减灾实效。事实上，在三峡、丹江口、白鹤滩等几十座国家重大水利工程上，都已应用了国内自主研发的水库大坝安全监测系统，实现了对重大工程建筑物的形变监测，记录了可靠稳定的监测数据，为水库大坝工程安全蓄水发电提供了科学的数据支撑。

地震科技照亮能源之光

“积极安全有序发展核电”是我国实现“碳达峰、碳中和”的有利途径。地震科技服务伴随我国核电事业的发展，自1983年以来，地震部门承担了国内百余个核工程场址的地震调查与评价，为我国13个已建核电厂的选址、评价、设计参数确定、风险分析等提供技术服务。2011年日本福岛核事故以后，为弥补极端地震灾害下安全保障和应急等方面的缺陷，地震部门进一步研发了适合我国特点的多方案概率地震危险性分析方法，在福清、漳州、阳江等多个核电厂地震概率风险分析中得到应用，为核电事业发展作出积极贡献。

在石油、盐矿、煤田等资源的开采中，地震科技同样大有可为。多地地震部门与地方政府联动，为能源开采提供监测服务，通过实时监测跟踪、分析和地震应急处置，为资源开采施工、安全生产和预防灾害提供技术帮助。

地震科技传承中华传统文化

地震不只对人类生命造成威胁，对历史文化遗产的破坏更具毁灭性。世界文化遗产莫高窟历史上曾遭受过若干次地震的破坏，致使部分崖体坍塌。为更好地保护与传承中华传统文化，“莫高窟专用地震监测系统”应运而生。系统由9个数字测震台和8个强震动台站构成监测台阵，根据洞窟内不同的地质条件分高度排列，通过对该地区的地震活动性和潜在地震危险性及时分析研究，实现了文物环境全天候振动监测，为洞窟佛像、壁画、洞窟岩体振动防护、地震响应分析、维修加固等综合减灾提供科学依据和技术保障，有效保护了敦煌莫高窟文物安全。

在陕西省，多如牛毛的古迹与文物吸引着来自世界各地的游人，秦始皇帝陵博物院、陕西历史博物馆等各大场馆典藏丰厚。为了更好地保障文物和文旅的地震安全需求，当地地震部门积极与文物管理部门对接，完成了遗址区、秦兵马俑震灾风险评估和预防装置、防治平台研发，还联合西安市地震、文物、旅游等多个部门建设地震预警服务系统，积极推动地震预警服务进入大雁塔、西安城墙、钟楼、华清池等71个重点文物保护单位，为守护秦始皇兵马俑等重要历史遗迹地震安全，积极提供地震科技“定制服务”。

除此之外，地震科技的应用还有许多，例如，为保障芯片等先进制造业安全生产提供地震预警服务，利用非天然地震爆破监测定位回收火箭残骸，通过分布式光纤监测技术及时监控燃气管道实现防泄漏、防爆炸、防外界入侵等。

新一轮科技革命和产业变革就在眼前，发展新质生产力成为现代化建设趋势，地震科技的创新与发展也将朝着更加广阔的服务领域和应用场景不断迭代升级，探索出一条与人工智能、大数据、新型传感器等新技术结合的行业新路。相信在不久的将来，地震科技不仅能照亮地球内部，更能为我国的经济社会发展提供更高质量的地震安全服务。

*资料来源：中国地震局系统相关单位公开资料。

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《科学画报》2024年第5期