地震监测系统原理

GIS地震探测系统

一、 概述

地震又称地动、地振动，是地壳快速释放能量过程中造成振动，期间会产生地震波的一种自然现象。全球每年发生地震约五百五十万次。地震常常造成严重人员伤亡，能引起火灾、水灾、有毒气体泄漏、细菌及放射性物质扩散，还可能造成海啸、滑坡、崩塌、地裂缝等次生灾害。

地球的构造分为三层：即中心层地核、中间层地幔、外层地壳； 1.地壳:分为上地壳和下地壳。是岩石圈上部次极圈层。

2.地幔：分为上地幔和下地幔。岩石圈是它的一部分，软流层以上。地幔多以流体形式的岩浆等物质存在

3.地核：分为外核和内核。外核是液体的，所以又称外核液体圈。内核，是固体的，主要由铁、镍组成，又称内核固体圈。

地壳与地幔之间由莫霍面界开，地幔于地核之间由古登堡面界开。地震一般发生在地壳之中。地壳内部在不停地变化，由此而产生力的作用，使地壳岩层变形、断裂、错动，于是便发生地震。超级地震指的是指震波极其强烈的大地震。但其发生占总地震7%~21%,破坏程度是原子弹的数倍，所以超级地震影响十分广泛，也是十分具破坏力。

下图为全球板块构造运动图：

地震是地球内部介质局部发生急剧的破裂，产生的震波，从而在一定范围内引起地面振动的现象，地震就是地球表面的快速振动，在古代

水位检测系统

水位监测系统采用GPRS模块进行数据传输，具有停、掉电数据不丢失，软、硬件采用多种抗干扰技术，使用可靠性高的特点。该仪表可与任何液位变送器配接组成液位测控系统。

本控制器具有万能输入特点,能与各种液位传感器配套;具有完善的网络通讯功能，与计算机控制软件进行高速、高效的双向数据交换

产品功能特点

1、水位及流量监测

控制器通过GPRS模块与流量计/水位监测器相连接，按照其通讯协议读取瞬时流量、累计流量以及当前水位等测量数据，并即时传送给控制软件，使监控人员随时了解当前状况。 2、水泵的电量测量

通过内置的电参数采集模块，可测量水泵的三相电压、三相电流、有功功率、功率因数、有功电量等数据。通过上位机对电压互感器或电流互感器的变比进行远程配置。

3、传感器信号输入

控制器有两路4～20mA /0(1)~5V的标准模拟信号输入通道，与现场水位和(或)压力传感器(或其变送器)连接，用于检测水井的水位和管线压力，量程由上位机根据现场的情况配置。 4、本地及远程启停水泵

控制器有三路继电器输出，可用于对交流接触器的控制，进而控制水泵的启停。一路使用继电器的常闭触点，控制水泵停机；一路使用继电器的常开触点，控制水泵启动。两路均可通过GPR

地震监测管理条例

第一章 总 则

第一条 为了加强对地震监测活动的管理，提高地震监测能力，根据《中华人民共和国防震减灾法》的有关规定，制定本条例。

第二条 本条例适用于地震监测台网的规划、建设和管理以及地震监测设施和地震观测环境的保护。

第三条 地震监测工作是服务于经济建设、国防建设和社会发展的公益事业。 县级以上人民政府应当将地震监测工作纳入本级国民经济和社会发展规划。

第四条 国家对地震监测台网实行统一规划，分级、分类管理。

第五条 国务院地震工作主管部门负责全国地震监测的监督管理工作。 县级以上地方人民政府负责管理地震工作的部门或者机构，负责本行政区域内地震监测的监督管理工作。

第六条 国家鼓励、支持地震监测的科学研究，推广应用先进的地震监测技术，开展地震监测的国际合作与交流。

有关地方人民政府应当支持少数民族地区、边远贫困地区和海岛的地震监测台网的建设和运行。

第七条 外国的组织或者个人在中华人民共和国领域和中华人民共和国管辖的其他海域从事地震监测活动，必须与中华人民共和国有关部门或者单位合作进行，并经国务院地震工作主管部门批准。

从事前款规定的活动，必须遵守中华人民共和国的有关法律、法规的规定，并不得涉及国家秘密和危害国家安全。

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第一节 地震监测台网所在区域概况

一、区域自然地理条件

安徽于清康熙六年（公元1667年）始建省，省名是取当时政治中心的安庆、经济中心的徽州两府的首字合成的，简称皖。

安徽省地处中国东部，位于东经114°54′～119°37′、北纬29°41′～34°38′之间，紧靠以上海为中心的长江三角洲经济区，是临江近海的内陆省份；东连江苏、浙江，西接湖北、河南，南邻江西，北靠山东。全省南北长约570km，东西宽约450km，总面积13.94万km，约占中国国土面积的1.45%。

安徽位于黄淮平原、长江下游平原和江南丘陵的交汇处，地貌类型多样。平原面积达 34 608 km，山地面积41 162 km，丘陵面积40 448 km，圩区面积12 097 km，洼地面积5 256 km，水面面积5 866 km。全省大致可分为淮北平原、江淮丘陵、大别山区、沿江平原、皖南山区五个自然区域。境内主要山脉有大别山、黄山、九华山等，主要河流有长江、淮河和新安江三大水系，另有全国五大淡水湖之一的巢湖。

至2001年末，全省总人口为6 312万人，人口密度为453人/ km。

安徽行政区划共有省辖市17个，辖县（市）61个，即：合肥（长丰县、肥东县、肥西

中国科学院测量与地球物理研究所

博士研究生入学考试大纲

《地震勘探原理》

本《地震勘探原理》考试大纲适用于中国科学院大学勘探地球物理学专业的博士生入学考试。地震勘探是地球物理勘探的一种重要方法，也是目前使用最为广泛、解决油气勘探问题最有成效的方法，主要内容包括地震波的运动学、地震波的动力学、地震资料采集和地震资料处理等内容。要求考生深入理解基本概念，系统掌握基本理论和方法，具有综合分析问题和解决问题的能力。

考试内容

（一） 地震波的运动学

1、地震波的基本概念 2、时间场与视速度定理 3、反射与折射地震波的运动学 4、垂直时距曲线方程 （二） 地震波的动力学

1、地震波的波动方程 2、介质对地震波传播的影响

3、弹性波在介质分界面上的反射与透射 4、薄层效应与地震面波

5、波动地震学与几何地震学的关系 （三） 地震资料采集

1、地震勘探中的有效波与干扰 2、地震波的激发与接收 3、地震观测系统 （四） 地震资料处理

1、地震资料校正与叠加 2、地震信号数字滤波 3、地震资料反褶积 4、地震偏移成像 5、地震波的速度 6、地震多次波压制

考试要求

（一） 地震波的运动学

1、理解波前面、波射线、直达波、反射波、透射波、折射波、绕射波、多次

中国科学院测量与地球物理研究所

博士研究生入学考试大纲

《地震勘探原理》

本《地震勘探原理》考试大纲适用于中国科学院大学勘探地球物理学专业的博士生入学考试。地震勘探是地球物理勘探的一种重要方法，也是目前使用最为广泛、解决油气勘探问题最有成效的方法，主要内容包括地震波的运动学、地震波的动力学、地震资料采集和地震资料处理等内容。要求考生深入理解基本概念，系统掌握基本理论和方法，具有综合分析问题和解决问题的能力。

考试内容

（一） 地震波的运动学

1、地震波的基本概念 2、时间场与视速度定理 3、反射与折射地震波的运动学 4、垂直时距曲线方程 （二） 地震波的动力学

1、地震波的波动方程 2、介质对地震波传播的影响

3、弹性波在介质分界面上的反射与透射 4、薄层效应与地震面波

5、波动地震学与几何地震学的关系 （三） 地震资料采集

1、地震勘探中的有效波与干扰 2、地震波的激发与接收 3、地震观测系统 （四） 地震资料处理

1、地震资料校正与叠加 2、地震信号数字滤波 3、地震资料反褶积 4、地震偏移成像 5、地震波的速度 6、地震多次波压制

考试要求

（一） 地震波的运动学

1、理解波前面、波射线、直达波、反射波、透射波、折射波、绕射波、多次

地震勘探原理

1．什么是各向同性和各向异性介质？什么是的均匀介质和非均匀介质？什么是层状介质和连续介质？

2．什么是应力？简述正应力和剪切应力的物理含义。 3．什么是应变？简述正应变和剪切应变的物理含义。

4．试叙述杨氏弹性模量、剪切模量及泊松比的物理含义。 5．试叙述纵波和横波的传播特点。

6．设流体中的压强为P=Kθ，试证明流体中的纵波满足以下方程 ?P?21?PVp?t22?0, Vp?K?

7．解释名词：

（1）波前和波尾； （2）振动图和波剖面；（3）波的球面扩散； （4）同相轴和等相位面；（5）时间场和等时面；（6）频谱分析 8．什么叫视速度定理？

9．从反射和折射波形成的机制，分析反射和折射波形成的条件是什么？ 10．试述面波传播的特点及频散现象？

11．一个三层模型如下图所示， 如果波从第一层顶界面出发振幅为A0，法线入

射波到第二层，试写出波在第三曾底界面上反射波返回至第一层顶界面时的振幅值。模型中R表示反射系数；h表示地层厚度；?表示吸收系数。

h1 ?1 R1

一、地震勘探基本原理 1. 地震地质模型基本分类

2. 均匀、理想弹性介质中的三维波动方程 3. 无限大均匀各向同性介质中的弹性波场及特征 4. 地震波的反射、透射和折射 5. 多层黏弹性介质中的弹性波场及特征 6. 几何地震学原理

7. 地震波速度及地震地质条件 1.1 地震地质模型基本分类 1. 地震地质模型

2. 固体成为弹性介质的条件 3. 人工激发震源与岩层的弹性 4. 常用的弹性介质模型

1.3 无限大均匀各向同性介质中的弹性波场及特征 1.3.1 无限大均匀各向同性介质中的平面波 1.3.2 无限大均匀各向同性介质中的球面波 1.3.3 地震波的动力学特征 1.3.4 地震波的运动学特征 小结:

1、 动力学特征（动力学参数） 2、 运动学特征（运动学参数）

3、 动力学特征的体现：远近震源处的位移波形变化 球面扩散、振动图和波剖面 谱分析 4、 运动学的原理和定理：Huygens、Fermat、Snell 5、 时间场和射线的关系

6、 基本概念：射线、视速度、频波关系、波数、波长

动力学信息（反映动力学特征的信息）

振幅、频率、波形、吸收衰减、 极化特点、连续性 等特征。

波的吸收：地震波在地下传播过程中会受到大地滤波作用，即吸收作用，并发生能量衰减 频散现象：波速随频率或波长而变化，这种现象叫频散

球面扩散：地震球面波在介质中传播时，其振幅随传播距离的增大成反比衰减现象称为球面扩

散

波阻抗：地层密度与波在该层传播速度的乘积 规则干扰：有一定主频和一定视速度的干扰波

视速度：不是沿着波的传播方向而是沿着别的方向来确定的波速为视速度

动校正：在水平界面情况下，从观测到的反射波旅行时中减去正常时差，得到的相当于X/2

处的t0时间，这一过程叫做正常时差校正或动校正。

均方根速度：把水平层状介质情况下的反射波视距曲线近似地看成双曲线，求出的速度就是这

一水平层状介质的均方根速度

振动图：记录介质中某点不同时刻振动情况的图件 观测系统：地震波的激发点与接收点的相互位置关系

转换波：当一入射波入射到反射界面时,会产生与其类型相同的反射波或透射波,也会产生与其

类型不同的称为转换波.

低速带：在地表附近一定深度的范围内，地震波的传播速度往往要比其下面地层的波速低得多，

该深度范围的地层称为低速带

费马原理：波在各种介质中的传播路径满足所用时间为最短的条件。

直达波：在均匀地层中，由震源直接传播到观测点的地震波称为直达波。

倾角时差

波的吸收：地震波在地下传播过程中会受到大地滤波作用，即吸收作用，并发生能量衰减 频散现象：波速随频率或波长而变化，这种现象叫频散

球面扩散：地震球面波在介质中传播时，其振幅随传播距离的增大成反比衰减现象称为球面扩

散

波阻抗：地层密度与波在该层传播速度的乘积 规则干扰：有一定主频和一定视速度的干扰波

视速度：不是沿着波的传播方向而是沿着别的方向来确定的波速为视速度

动校正：在水平界面情况下，从观测到的反射波旅行时中减去正常时差，得到的相当于X/2

处的t0时间，这一过程叫做正常时差校正或动校正。

均方根速度：把水平层状介质情况下的反射波视距曲线近似地看成双曲线，求出的速度就是这

一水平层状介质的均方根速度

振动图：记录介质中某点不同时刻振动情况的图件 观测系统：地震波的激发点与接收点的相互位置关系

转换波：当一入射波入射到反射界面时,会产生与其类型相同的反射波或透射波,也会产生与其

类型不同的称为转换波.

低速带：在地表附近一定深度的范围内，地震波的传播速度往往要比其下面地层的波速低得多，

该深度范围的地层称为低速带

费马原理：波在各种介质中的传播路径满足所用时间为最短的条件。

直达波：在均匀地层中，由震源直接传播到观测点的地震波称为直达波。

倾角时差