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地震科学技术发展规划

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地震科学技术发展规划(2006~2020 年)中国地震局二〇〇六年三月目 录一、我国地震科学技术的现状和国家需求 ...............................................................)我国地震科学技术的战略地位和国家需求 ...............................................)对防震减灾事业具有重要意义的关键科学技术问题 ...............................)我国地震科学技术的成就和主要问题 .......................................................体目标与发展战略 ...........................................................................................)指导思想 .......................................................................................................)总体目标 .......................................................................................................)发展战略 .......................................................................................................要任务 ...............................................................................................................)全面推进能力建设,为地震科技发展提供保障条件 .............................)加强基础性调查和研究工作,为地震科技发展奠定坚实的基础 .........)主攻关键科技问题,带动地震科学技术的全面发展 .............................“十一五”重点项目 ...............................................................................................)动力地震预测模型研究 .............................................................................)城市地震成灾机理与灾害控制 .................................................................)地震监测预报及减灾新技术研究 .............................................................) “中国台阵” (研究计划 ..................................................)中国大陆及海域活动构造和深部构造调查与评价 .................................)地震重点监视防御区地震安全基础信息调查与评价 .............................)地震科技基础条件平台建设 .....................................................................)卫星地震观测系统建设与应用 .................................................................)中国大陆构造环境监测网络建设与应用 .................................................)高分辨深部地震观测与灾害快速判定技术 .............................................障措施 .............................................................................................................)加大地震科技投入的力度和稳定性 .........................................................)加强地震科技队伍建设 .............................................................................)建立“开放、流动、竞争、协 作”的地震科研管理体制和运行机制 .)建设地震科技创新环境 .............................................................................国家科技创新体系的组成部分。 《国家中长期科技发展规划纲要》在公共安全重点领域将包括地震灾害在内的重大自然灾害防御列为优先主题。《国家防震减灾规划》把“ 以地震科技创新能力建 设为支撑,提高防震减灾三大工作体系发展水平”作为发 展战略,并提出了一系列与地震科技发展密切相关的任务。地震科技发展需要制订与国家目标相适应的发展规划,提出明确、可行的发展目标和发展战略。地震科学技术发展规划依据《国家中长期科技发展规划纲要》和《国家防震减灾规划》编制,是中国地震局指导地震科学技术发展、组织申报重大科技项目和安排科技投资的依据,同时对中国地震局所属单位制定科学技术发展规划、开展科学技术研究具有指导作用。规划期为 2006—2020年,以“十一五 ”为重点。一、我国地震科学技术的现状和国家需求(一)我国地震科学技术的战略地位和国家需求我国是一个多地震国家。以上的高烈度区覆盖了 1/2的国土,其中包括 23 个省会城市和 2/3 的百万以上人口大城市;我国目前居住在农村的 8 亿人口中,有 人居住在地震高烈度区。我国地震死亡人数占全球地震死亡人数的 1/2;20 世纪后半叶以来我国地震死亡人数占同期我国所有自然灾害死亡人数的 1/2。目前我国正处 在经济和社会迅速 发展的时期,全面建设社会主义和谐社会,对防震减灾工作提出更高的要求。防震减灾是保障国家公共安全的重要内容,是一项科技型公益性事业。防震减灾事业的发展需要科技进步的支撑和推动。面对强烈地震,与世界上一些发达国家伤亡很小的情况相比,我国在监测、防御、预警、应急和救援等各个环节,还存在明显差距,其根本的原因和最直接的表现,是各个环节中科技水平的差距。2因此,加快地震科学技术的发展,是提高我国防震减灾能力的迫切需求。此外,地震科学技术不仅是防震减灾事业的支撑,而且是国家实力的重要战略储备。地震科学技术作为一种重要的智力资源,可为国家的整体外交、国家利益和国家安全服务。(二)对防震减灾事业具有重要意义的关键科学技术问题1、关键科学问题尽管基础科学的发展具有相当的不可预测性,从国家需求、学科发展、技术条件等方面来考虑,仍可展望在今后一个时期,下述科学问题的研究将对我国防震减灾工作产生重要影响。这些科学问题集中表现为三个方面。(1)中国大陆地震构造环境与动力学背景深刻认识中国大陆及其邻区的地震构造环境和动力学背景,不仅将深化对中国大陆地震活动的规律性的认识,而且因其在全球地学研究中的地位和中国独特的地域优势,将有助于提升中国地震科学的国际地位。需要深入研究的问题包括:周缘主要板块边界的动力作用及其对中国大陆和海域的影响;中国大陆及海域活动地块的结构及其运动与变形方式;中国大陆及海域活动断层的细结构;主要活动构造带晚第四纪及现今的运动方式与速率;中国大陆及海域岩石圈结构与孕震环境;中国大陆的背景地球物理场和应力应变场等。(2)地震孕育发生的物理过程和机理强震的孕育和发生是一个十分复杂的物理过程,必须通过多学科的观测和研究,综合理解和认识其物理环境与破裂过程,才能够从根本上提高预测水平。所以认识地震机理、实现地震预测预报是地震科学的挑战性目标之一,对减轻地震灾害具有潜在的重大意义。相关问题包括:震源区的精细结构和深浅构造的关系、震源区介质物性参数及其变化、断层带变形特征和地震成核过程、地震破裂过程及其动力学、应力演化和地震触发、震源区物理场3的演化与可能的地震前兆信息等。这些问题的研究需要地质、地球物理、大地测量、地球化学等多学科的交叉融合,需要观测、探测、实验和模拟多种技术手段的综合,同时,一些概念和理论上的突破对于取得新的认识是必不可少的。(3)强地面运动与工程结构破坏机理在强震地面运动模拟方面,震源破裂过程、地球介质结构、场地条件等对地震波传播的影响是有待解决的关键科学问题;衰减关系直接影响建设场地地面运动的估计结果。在工程结构破坏机理方面,发展防止结构倒塌、保障人员安全的建筑结构大震变形分析方法十分重要。生命线工程(诸如罐塔、桥梁、水坝和埋地管线)与一般建筑结构差异很大,其抗震分析是地震工程研究中较为薄弱的环节。随着社会经济的迅速发展,新的结构形式(诸如高层和超高层建筑、巨型结构、钢和钢筋混凝土混合结构、小型混凝土空心砌块配筋砌体结构)大量出现,这些结构尚无充足的经历震害的经验,亦缺乏足够的模型实验验证,其地震破坏机理的研究有待加紧进行。岩土体在地震动作用下的破坏、失稳和变形可引起严重的岩土灾害、结构工程破坏和生命线工程破坏。另一方面,国家经济建设中大型和超大型工程、基础设施工程的建设,特 别是西部大开发中公路、铁路等基础设施工程,南水北调、西气东输、西电东送、青藏铁路等重大工程建设均对岩土抗震研究提出了新的需求。急需研究岩土震害机理与预防技术。2、关键技术问题目前地震科学中还有很多问题需要研究和解决,地震预测预报仍是一个世界性的科学难题。现实的发展战略是,最大限度地利用现代地震科学技术所能提供的科学认识和技术条件,力争取得对防震减灾工作最为有利的、服务于社会的成果。为此,未来十五年应密切关注下述关键技术的进展。(1)地震监测、预测、预警技术现有的基于数字化技术的地震监测系统亟待开展信息集成、4信息处理方面的基础研究和技术应用。亟待发展高密度、高分辨率、立体化的观测系统。亟待加强空间大地测量技术在地震观测中的应用。需要进一步加强 星 热辐射、空 间电磁场等观测资料在地震研究中的应用。需要关注和发展新型的探测手段、探测系统和新型的人工震源。随着地震科学的发展和地震观测网络的扩展,海量信息处理和仿真模拟将日益成为地震预测研究的有效工具,并在相当程度上与现有的经验方法形成互补。网格技术和高性能计算技术将改变下一个十年的地震模拟和地震预测研究的面貌。地震预警技术是有效减轻地震灾害的重要手段之一。需要在提高地震监测台网密度和监测能力、地震信息快速处理能力、地震危险度的迅速判定能力和加强地震安全基础信息建设的基础上,建立基于信息技术、现代网络与通讯技术的地震灾害预警平台。(2)地震区划与震害防御的关键技术地震区划是抗震设防的重要基础。我国现行的第四代地震区划图难以保证影响建筑物抗倒塌设计的大震设计地震动参数的科学性和合理性,而且未考虑不同地区经济发展水平对抗震设防标准要求的差异,难以满足全面防御与重点设防战略的需要。考虑抗倒塌地震区划,必须首先发展高震级潜在震源区识别以及高震级地震年平均率评估技术,研究大地震近场衰减关系的确定技术和不同经济发展水平区域的抗震设防标准等。发展震害防御关键技术,是提高工程结构防震减灾能力的有效手段。目前广泛采用的基于承载力的设计方法难以满足现代社会的需求,研究和发展性态抗震设计方法是提高工程结构抗震能力的重要环节;开展工程结构非线性地震反应分析方法的研究,进行结构破坏过程的模拟,对震害防御具有重要意义;基于可靠度理论、 实测资料和健康诊断方法,进行现有工程结构安全性、耐久性和剩余寿命估计方法的研究,推进这一世界性难题的逐步5解决,不仅具有重要的实际应用价值,而且具有重要的理论意义;根据我国经济建设需要和岩土区域分布特点,研究各种土层的本构关系、动力反应特性、大变形条件下土体的非线性特征和地震作用下砂土等的液化机理,提出工程结构的基础稳定性措施和准确地确定地震动输入;充分利用现代技术和材料,研发振动控制和抗震加固新技术,开展城市综合防震减灾对策研究,吸纳成效突出的日本的综合防震减灾经验,结合我国城市特点,提出高效、优化和切实可行的综合防震减灾对策,对于防震减灾工作具有重要的现实意义。(3)地震和其他灾种的应急救援的关键技术地震应急救援工作是我国防震减灾工作的重要环节之一,为了提高地震应急救援的能力,需要全面加强应急救援理论和技术的研究,包括:地震应急区划研究以及智能化、区域化、针对性的地震应急救援技术和应急指挥救援方案;适合我国和其他发展中国家国情的灾情获取技术;对地震灾情进行有效判断的快速评估和决策技术;现场灾情收集与现场实地评估技术;具有自主知识产权的地震应急专用制式装备;地震应急救援领域的技术标准体系等。地震虽与其他自然灾害的成因和性质不同,但在应急救援等方面却有很多可以相互借鉴的相似之处。实际上,多学科、多灾种、多部门的综合减灾研究,是近年来减灾领域的一个重要的发展趋势。因此,地震救援技术与其他灾种的救援技术相互借鉴、相互补充,对保证公共安全具有直接的现实意义。(三)我国地震科学技术的成就和主要问题我国地震科学技术具有悠久的历史,张衡地动仪是中国古代科学技术的一个象征。中华人民共和国成立后,适应国家大规模经济建设和国家安全的需要,我国地震科学技术得到迅速发展。经过半个多世纪的发展,我国地震科学技术形成了一支活跃的专业队伍,形成了富有特色和优势的专业学科,形成了一定规模的6监测系统,积累了较为丰富的基础观测资料,获得了一些重要的科学研究成果,并通过深化改革初步形成了地震科学技术的创新平台。我国地震科学技术的引进创新、集成创新、原始性创新,有力地支撑了防震减灾事业的发展,提升了我国在世界地球科学中的地位。我国地震科技目前所面临的一些困难和问题是现阶段我国科学技术的发展中所共有的。这些问题主要表现为:科技投入不足,缺乏稳定的投入机制;科研基础设施落后;科技环境不利于原始创新;科技队伍出现新的断层,缺乏具有世界影响的一流成果。同时,我国地震科学技术的发展中也有自身特殊的问题,解决好这些特殊的问题,是发展我国地震科学技术的关键。1、我国地震科学技术的发展,急需一个或几个作为国家行为的国家计划的带动。纵观世界发达国家的地震科学技术,作为国家行为的国家计划是一个重要的特征,无论是美国最近的划还 是日本坚持数年之久的国家地震研究计划,都对其地震科技的发展起到了关键性的带动作用。相比之下,我国目前的地震科技发展,还缺少类似的国家研究计划的带动。目前中国地震科技中规模最大的研究项目来源于国家“973” 项目,国家行为的投资还主要集中在建设项目上。由于防震减灾工作的高科技特性,没有研究项目的带动,建设项目的效益也难以得到有效的发挥。新世纪的地震科学已开始具有“大科学” 的特征。通过国家项目的带动,发展我国地震科学技术领域的集团作战能力,是我国地震科学技术发展中一项带有战略性的重要任务。2、我国地震科技相关的基础性工作十分薄弱, “普查” 不够,“国情” 不清,科技创 新和防震减灾工作缺乏 坚实的基础。例如,地震是活动断层突发错动的结果,我国大陆发育 400 条以上有可能产生强震的活动断层,但目前仅对其中的 16 条大型活动断层开展过 1:5 万比例尺的填图与综合研究,对约 20 个大中城市的隐伏断层开展过 1:1 万比例尺的详细探测、断层活动性和地震危险性评价。在与地震相关的深部构造探测方面,目前穿越我国地7震构造区的中高分辨率人工地震勘探资料十分有限,应用数字地震台阵技术获取的深部构造探测成果更少;地震安全性评价所需的多种基础信息,如地表与隐伏活断层展布的三维细结构、运动方式与滑动速率,同震位移量、强震复发行为与复发期,历史与史前强地震的大小与时间、震害分布,地震强地面运动与烈度衰减关系,岩土震害的区域分布,松散沉积盆地的结构与物性,地表各类建筑物、生命线工程的数量与分布,以及人口、经济规模的分布,等等,对大多数地区还没有开展普查。3、我国地震科技发展中还突显观测和探测能力不足。地震台网密度偏低且分布不均衡,在多地震的西部地区还存在监测的盲区,海底地震观测尚属空白。我国地震前兆台网密度和综合观测水平较低,前兆流动观测系统建设还处于起步阶段。因此,提高观测和探测能力依然是地震科技发展的当务之急。我国地震实验模拟的设备条件仍然较差,缺乏大中型野外实验,对 地震机理和成灾机理的认识有限。必需围绕地震科学中的两个主要研究方向—地震机理与预测、地震工程与灾害防御,集中力量建设几个设备精良、技术先进的实验室和野外实验研究基地,提高室内实验模拟和现场实验观测的能力,促进实验、观测和理论研究的有机结合。由于我国地震应急救援工作起步较晚,震害快速评估和应急能力不足,难以满足地震应急救援工作的需要,需要大力发展空间、空中和地面立体灾情监控技术和灾害快速评估技术。4、1966 年邢台地震后,地震预测预报成为中国地震科学技术的一个主攻方向。此后相当一个时期的发展,实际上是围绕着这一主攻方向展开的。现在,越来越多的专家认识到,防震减灾是一个综合性的科学技术问题,需要全面考虑监测预报、震害防御、应 急救援等各个环节,其中的每个环节都有特殊的科学技术问题,并且需要从基础研究、应用基础研究、应用研究到技术开发、工程实施进行一整套专业力量配置。我国防震减灾三大体系的建立,对地震科学技术提出了这一新的课题,科技发展要适应8这种结构性的战略转变,使各个环节得到平衡发展。二、总体目标与发展战略我国地震科学技术的发展战略,在国际上独树一帜。以地震预测预报研究为例,早在 1956 年制定的《1956~1967 年国家十二年科学和技术发展远景规划》中,就已经把地震灾害的防御作为一个重要的科学研究领域,并把地震预测研究专门作为一个重要的科学问题提出,这是世界上第一个国家层面的地震预测研究计划,比西方国家早约十年。1966 年邢台地震后,周恩来总理高屋建瓴,提出以多学科协同攻关为基础的、综合性的地震研究发展战略,实践证明,这一发展战略不仅在当时、而且在现在都是极具远见和指导意义的。也正是在这些具有远见的发展战略的指导下,我国取得了诸如 1975 年海城地震的成功预报的优秀业绩。因此,制定符合实际、具有远见的发展战略,必将推动中国地震科学技术实现新的发展,为我国的防震减灾事业做出新的贡献。(一)指导思想未来十五年我国地震科学技术发展的指导思想是:遵循“统观 全局, 强化创新,突出重点、有所 为、有所不 为”的原则,在 继承和发扬已有研究成果的基础上,加强创新意识,提高地震科技自主创新能力,主攻重点科技问题,带动地震科技水平的全面提高,支撑我国防震减灾事业的持续发展,并在未来地震科技的发展中发挥引领作用。 (二)总体目标未来十五年我国地震科学技术发展的总体目标是:1、以关键科学技术问题为核心,全面加强基础研究、应用基础研究和技术研发,通过原始创新和集成创新,使我国地震科学9基础研究和创新能力达到国际先进水平;形成体现我国地域特色、在国际上具有一定影响的优势领域;在一些具有中国特色和全球性意义的重要科技问题上力求做出引领性的创新成果。2、以基础性工作为出发点,进一步加强我国地震科技发展和防震减灾工作的基础,满足我国在监测预报、震害防御、应急救援等各个环节中的科技需求;对相关学科进行有重点的全面布局,以保持对国际上新的科技进展做出及时反应的实力储备。3、以能力建设为基础,建设特色突出、高效精干、能够纳入国家创新体系的地震科研与技术开发基地,保持地震科研基础设施的发展与国际同步。培养造就一支适应地震科学技术发展,适应国家防震减灾战略需求的地震科技队伍,培养一批在国际上表现活跃、 业绩突出的业务骨干,提升我国在世界地震科技中的国际地位。 (三)发展战略未来十五年我国地震科学技术的发展战略是:面向国家防震减灾事业的战略需求,瞄准国际地震科技的前沿领域,提升防震减灾工作各个环节的科技支撑能力,推进地震科学技术为我国的整体外交、国家安全和国家利益服务。以人才培养为根本,提升地震科技创新能力;以重大科技问题的攻关,带动地震科技水平的全面提高;以能力建设和基础性工作为保障,推进地震科技的可持续发展。 三、主要任务为实现未来十五年我国地震科技发展的战略目标,需要重点部署和完成下述主要任务。这些任务可以概括为:提升四种能力、打好四项基础、主攻三个方向。10(一)全面推进能力建设,为地震科技发展提供保障条件1、在地震观测能力方面,合理规划和完善全球、国家、区域和地方四级地震监测台网;在地震重点监视区适当加密观测;加强地震、强震、形变、电磁和流体的流动监测系统建设,提高地震观测的时空分辨率。对已有空间测地技术进行整合、精化与拓展。运用卫星地震观测、空间大地测量技术、高精度地壳形变观测技术和重力观测技术、深部地震观测技术、海洋地震观测技术、火山观测技术,构筑高时空分辨、高精度、多尺度、实时性和多种系统兼容、多时空尺度配套的布局合理、互为补充的“立体”地震观测体系,形成对中国大陆整体背景物理场、主要动力边界带和活动构造带活动动态的监测能力。同时,有计划、分步骤地开展卫星地震观测系统建设、海域地震观测系统建设、地震深井观测技术和地震深钻观测系统的研究与建设。2、在探测能力方面,发展对我国大陆及海域进行深浅部地质构造和地球物理探测的技术能力,有效提高我国地震部门在不同区域条件下、满足不同精度要求的深浅部构造的探测能力。重点发展活动构造和隐伏活动构造探测系统、海域浅层构造探测和采样系统、深部构造探测系统。同时,有计划、分步骤地开展新型传感器和新型震源的研发。3、在实验和计算能力方面,建设能够模拟地球内部环境条件、研究地球介质物理力学性质以及变形失稳过程的实验系统,建设对新构造和古地震事件精确定年的年代学实验系统,建设有效研究岩土动力学特性、模拟结构物抗震性能的实验系统,建设地震和其它地球物理仪器的检测、标定系统,全面提高实验研究的能力。建设用于海量数据处理和复杂模型计算的高性能计算系统。结 合国家网络科技环境建设,形成中国地震网络科技环境,开展网络科研实时协同环境、网络实验环境、网络超级计算环境的建设。4、在面向政府和社会的服务能力方面,建立我国地震震情服务系统,建立动态监控我国地震重点监视防御区中关键目标的11灾情监控体系,建设地震灾情监测和快速评估系统、地震灾害协同响应系统、地震灾害紧急救援系统、地震灾害保险系统和地震科技信息服务系统。在网络技术的基础上重新定义群测群防。以防震减灾为基础,积极参与多灾种、多部门、多学科的减灾研究和减灾工作。 (二)加强基础性调查和研究工作,为地震科技发展奠定坚实的基础1、开展中国大陆及海域活动构造调查、现代地壳运动观测、地球物理场演化和深部构造探测,为研究中国地震的区域动力学背景和发生规律提供基础信息。主要任务包括:大陆及海域活动构造调查和填图,大陆及海域深、浅部构造探测,现代地壳运动、动力作用的观测与研究。2、开展地震重点监视防御区地震安全基础信息调查。主要任务包括:在地震重点监视防御区开展地震构造详细调查与三维发震构造的多学科综合研究,开展历史震害调查与地震地面运动及其衰减规律研究,调查松散沉积盆地结构形态与物性,调查地表各类建筑、设施、生命线工程的数量与分布,以及人口、经济带与经济规模的地理分布信息,获取详细的地震灾害预测的基础资料。结 合重点监视防御区的具体条件开展震害预测方法研究。3、加强中国大陆活动火山的监测研究,进一步查明我国活动火山的分布、喷发历史、喷发类型、喷发机理和灾害特点,在具有喷发潜势的活动火山(群)建立和完善包括地震、地形变、流体地球化学、遥感、电磁等方法在内的活动火山监测系统,改变我国对火山灾害“基本不 设防” 的情况。4、重视地震科学技术相关的应用基础研究和应用研究,重视地震分析与地震监测中的基础工作、重视地震科学研究成果在地震预测预报中的应用、重视地震学与工程地震学的结合,使地震科学研究的成果更好地转化为防震减灾的实际社会效益。12(三)主攻关键科技问题,带动地震科学技术的全面发展1、建设地震预测预报实验场,推进地震机理与预测研究。在地震灾害影响最大的首都圈地区和强震频发的川滇地区,分别建设具有国际领先水平的地震监测预报试验场,建设多学科、多参数、高密度、大动态、近震源的“立体”观测系统和野外实验站,实现地球物理观测与地质构造探测相结合、短临预报与中长期预测预报相结合、理论模型与实际观测结合、室内实验与野外实验相结合, 从发震构造系 统的分析筛选、地球物理场的动态演化、地震孕育发生的物理过程等方面,探索有效的地震预测预报方法。2、深入研究地震成灾机理,发展灾害预防关键技术。以强震观测为依托,采用现代计算模拟技术,开展震源破裂及大型场地地震波传播过程的数值模拟,在强震地面运动研究方面力争取得突破性进展。改善不同类型生命线工程与建筑结构抗震分析中的薄弱环节,加强岩土工程液化和震陷机理的研究;发展新型结构和岩土地震破坏机理的实验与研究手段。研究和发展现有工程结构地震安全性评估方法和抗震加固新技术。开展地震预警技术研究。提出适合我国城市特点的综合防震减灾对策。3、发展应急救援和防灾减灾的理论和关键技术。开展地震应急与救援领域的科技创新,全面提升地震灾情获取和实时处理的技术能力,完善现场灾情收集和处理技术,建立救援指挥技术系统,研 发具有自主知识产权的地震应急和其他灾种应急专用系列装备。 发展符合中国社会实际的灾害应急救援理论。以地震为基础, 联合其他部门,建设多部门、多灾种、多学科的防灾减灾研究平台。四、“十一五”重点项目“十一五”期间是实现 《国家防震减灾规划 》战略目标和未来十五年我国地震科技发展战略目标的关键阶段,创造一个良好的13开局是这期间地震科技发展的重要任务。为此,需要安排适度超前、适度超强、适度超常规的投入,从推进能力建设、加强基础工作、主攻关键科技问题等三个方面出发,设置重点项目,推进我国地震科技的稳步发展。建议设置以下 10 个重点项目。(一)动力地震预测模型研究《国家防震减灾规划》提出了建设地震监测预报实验场的“十一五” 重点 项目,其目 标是选择我国地震危害最大的首都圈地区、强地震频度最高的川滇地区,在现有的监测系统的基础上和地震动力学模型的指导下建设立体化、近震源、高分辨率的观测体系,形成现代化的地震监测预报实验场。本项目以实验场为依托,开展地震机理研究,从地震孕育发生的动力学过程探索动力地震预测的理论和模型。主要内容包括:1、地球物理场的动态演化与强震孕育发生过程研究通过在实验场区建立地震活动、地壳形变、地球电磁场、地下流体等多学科、立体化、近震源、高分辨的连续观测,获取地球物理和地球化学场的时空演化特征和物理上互相协调的综合信息,实现实验场构造活动微动态及其与地震孕育过程密切关联的物理场的动态监测,并勾画实验场区域地球物理场动态演化图像,探索地球物理场动态演化与强震孕育发生的内在关系。2、发震构造动力过程与地震预测研究运用最新活动构造和深浅构造探测技术,查明实验场地区三维构造的精细结构及其活动性,包括活动地块及其边界带、活动断裂、活动盆地等各类构造及其深浅构造关系,获取其定量活动参数,结合地震活动性、古地震活动及其复发模型、构造应力场和应变场等特征,查明实验场区及其邻区的历史及现今强地震发生的时间—空间进程及其与活动断裂带的关系,通过断裂的演化和运动过程及其与强震的关系从理论上进一步研究断裂带的变形特征、变形局部化和地震成核过程,建立不同类型构造带地震孕育和发生的构造模型,把地震构造与地球物理和地球化学场动14态变化结合起来,进行强震预测试验。3、从地震孕育发生的物理过程探索地震动力预测模型以强震孕育区的三维构造和物性参数为格架,以大区域的现今构造变形背景为边界和初始条件,以强震孕育区的运动和变形参数为约束条件,同时通过室内实验和野外实验分析孕震区断裂带的本构关系,建立强震孕育的动力学模型,模拟应变积累和释放的力学过程,分析强震孕育和发生的机理,结合地球物理场的动态监测和变化,对未来可能发生的强震进行动力预测试验。(二)城市地震成灾机理与灾害控制本项目针对城市化进程中面临的防震减灾需求,开展地震工程基础和应用基础研究,发展城市工程地震灾害与安全防护基础理论,以及适合我国的抗震措施和设计方法,推动我国城市防灾减灾学科的发展。主要内容包括:1. 城市强地震动的时空特性及岩土地震地质灾害研究强地震动观测与记录分析的方法与技术,近断层强地震动时空特征及形成机理,城市地震危险性分析及近断层地震动场模拟方法,城市场地土层和盆地对地震动的影响分析理论与方法,断层错动引起的场地地表大变形与破裂特征及分析方法,软弱土地震液化与震陷形成机理及其对场地地震动的影响,地震作用引起的黄土和冻土场地灾害特征及形成机理,地震作用的工程破坏特性及城市工程地震作用的确定原则。程结构种类繁多,建造年代、质量各异,其地震破坏机理差别很大。作为应用最为广泛的混凝土材料的非线性、率性和钢筋混凝土构件的延性、耗能能力研究是结构工程长期面临的科学难题。考虑复杂因素的多点地震动输入、特殊单元的使用、几何非线性和重力二阶效应的考虑、预应力体系的动力分析等,是值得深入探索的技术难题。模型与原型试验非线性相似律的建立、基于实测数据的系统识别技术、15新的实验装置和方法的开发等具有重要理论和应用价值。多向应力作用下混凝土非线性本构模型的研究不但具有知识创新意义,而且将推进混凝土结构设计、可靠度分析、结构控制技术和健康诊断技术系统的发展。因此,工程材料与结构构件的动力损伤行为、结构整体破坏机理与失效模式、结构体系抗震性能与可靠性、结构抗震实验新技术和新方法、非结构构件和设备的破坏机理和抗震性能、结构破坏过程仿真技术是需要研究的关键问题。3. 城市工程网络地震成灾机理与灾害性态控制结合复杂本构关系实验和大型差动地震振动台实验,研究典型工程材料的动力随机损伤及其物理演化机制,研究地埋管线的侵蚀机理与地震失效机理、城市工程网络结构在复杂环境与地震动作用下的破坏机制;发展城市工程网络工程结构的抗震可靠度分析与灾害性态设计理论。通过重大城市工程网络(供水、供电、燃气系统)的地震灾害动力学效应与灾变动力学模型研究,认识复杂网络系统在地震灾害与复杂环境的耦合作用下的灾害时空响应及其稳定性、状态转化条件与规律;研究大规模城市工程网络的功能失效预测、生命线工程网络的安全监测与智能控制基础理论。 探索复杂工程网络地震性态的演化规律,发展大型工程网络抗震功能可靠性分析的精细化模型;研究大型工程网络抗震连通可靠性分析中的计算时间复杂性、空间分解复杂性与失效相关性的解决方案;利用自生成网络与自适应网络的基础理论,研究复杂工程网络的地震灾害性态优化与性态控制方法。4. 结构地震能量转移、耗散机理与振动控制揭示结构地震能量传递、转移、吸收、耗散与振动控制的机理;研究建立结构新型多维隔震体系、高阻尼减振体系和智能控制体系及其分析设计的系统理论与方法;研究结构强震非线性反应和脉冲地震反应的控制理论与方法;发展结构地震振动控制的试验方法,建立结构地震振动控制 证平台;探索结构地震损伤监测、识别与控制的一体化理论与方法。5. 城市地震灾害模拟、评估与对策16研究城市复杂系统地震灾害建模理论与方法,即研究城市各构成系统、要素的地震灾害模型的建立、工程类结构物的结构动力学响应和工程结构学与地震社会学相结合的灾害过程分析与数值模拟,为地震灾害瞬态动力过程模拟提供各类响应模型和灾害发生、 发展和终结的初始条件和约束条件;研究城市地震衍生灾害发生机理与控制方法,重点开展灾害链切断或控制模式研究,减轻城市地震灾害损失。(三)地震监测预报及减灾新技术研究 本项目根据目前严峻的地震形势和强烈的社会需求,发展我国地震立体监测、预测预警、震害防御和应急救援关键技术,提高地震预报的科学性和准确性,为建设工程的地震安全提供关键技术支撑,提升地震快速响应能力。主要内容包括:1、地震监测预报关键技术研究新一代基于互联网的地震观测系统组网技术,研发新型地震与磁测网络传感器;完成精密常时可控震源观测系统的研制与试验观测;开展空间对地观测技术的预研究工作,初步解决星载地震观测仪器的关键技术问题;开展井下综合观测技术和仪器研究;开展对海底地震仪的实用化攻关。利用数字地震资料,测定地震的震源参数和介质参数,提炼地震活动动态图像异常特征、识别标志和判据指标;研究强震前形变异常的动力动态演化图像;研究前兆场动态影响因素和信息提取方法及多学科前兆场异常动态过程的综合特征;研究卫星对地观测资料的异常识别和提取技术;开展岩石变形破坏和构造模拟实验。 发展依据物理参数动态图像的地震短期预测技术,研发地震的分级分区预测预警技术等。研究区域构造变形和应变积累状态,提取强震中长期预测主要判据;研究强地震活动时空关联、丛集现象的演化特征和预测指标等;研究区域地球物理场动态演化,提取强震前中期图像特征和标志,发展具有物理基础的概率综合预测技术;研发大陆休17眠火山再喷发预测方法和预警技术;研发水库地震监测预警技术系统。2、地震区划与震害防御关键技术研究编制抗倒塌地震区划图的关键技术,包括不同地震构造背景的高震级潜在震源区划分及其年平均发生率的评价技术、近场地震动衰减关系确定方法、场地条件影响系数评估技术和地震区划的抗震设防标准研究等,为一般建设工程的地震安全提出地震设防的要求。研究重大工程抗震设防要求与地震参数的确定技术,包括长周期结构地震动输入、速度和位移反应谱的确定方法、串联系统地震安全性评价方法;研究不同地震环境下新型复杂结构地震反应分析方法;研发特殊场地结构隔振减震等抗震新技术;研究重大工程地震紧急自动处置关键技术。3、地震灾情响应决策技术与搜救探查装备研制研究重点目标快速评估技术、交通线快速评估技术、地震灾情速报信息接收与处理技术、空间监控信息快速接收与处理技术等,初步形成地震应急灾情获取与评估技术体系;研究重点目标保全与救援重要性判断技术、异地疏散接受能力快速判断技术、地震救灾指挥方案智能推演技术、地震紧急救援决策指挥技术等,推动适合于地震紧急响应和指挥决策技术体系的形成。研制地震现场重点目标灾情监控仪、开发研制地震现场各类废墟条件下的寻人装备、研制现场建构筑物损伤识别与安全评定装备,完善具有自主知识产权的地震现场系列装备。(四) “中国台阵” (究计划 目前我国用于地震科学研究和分析预报的大陆地壳岩石圈结构,主要是以固定台网的“被动式” 观测 数据的分析处理得到的,成像分辨率和精度尚不足以辨识孕震尺度概念下的地震危险区。采用被动源和主动源相结合的地震台阵探测技术,提供不同深度范围和不同尺度分辨率的地壳岩石圈结构具有重要的理论和实18际意义。对特定区域进行高精度、
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