【正文】 鍵技術(shù)問題 目前地震科學(xué)中還有很多問題需要研究和解決，地震預(yù)測預(yù)報仍是一個世界性的科學(xué)難題。為此，未來十五年應(yīng)密切關(guān)注下述關(guān)鍵技術(shù)的進展。亟待發(fā)展高密度、高分辨率、立體化的觀測系統(tǒng)。需要進一步加強 INSAR、衛(wèi)星熱輻射、空間 電 磁場等觀測資料在地震 研究 中 的 應(yīng)用 。 隨著地震科學(xué)的發(fā)展和地震觀測網(wǎng)絡(luò)的擴展，海量信息處理和仿真模擬將日益成為地震預(yù)測研究的有效工具，并在相當(dāng)程度上與現(xiàn)有的經(jīng)驗方法形成互補。 地震預(yù)警技術(shù)是有效減輕地震災(zāi)害的重要手段之一。 （ 2）地震區(qū)劃與震害防御的關(guān)鍵技術(shù) 地震區(qū)劃是抗震設(shè)防的重要基礎(chǔ)?？紤]抗倒塌地震區(qū)劃，必須首先發(fā)展高震級潛在震源區(qū)識別以及高震級地震年平均率評估技術(shù)，研究大地震近場衰減關(guān)系的確定技術(shù)和不同經(jīng)濟發(fā)展水平區(qū)域的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)等。目前廣泛采用的基于承載力的設(shè)計方法難以滿足現(xiàn)代社會的需求，研究和發(fā)展性態(tài)抗震設(shè)計方法是提高工程結(jié)構(gòu)抗震能力的重要環(huán)節(jié)；開展工程結(jié)構(gòu)非線性地震反應(yīng)分析方法的研究，進行結(jié)構(gòu)破壞過程的模擬，對震害防御具有重要意義； 基于可靠度理論、實測資料和健康診斷方法， 進行 現(xiàn)有工程結(jié)構(gòu)安全性、耐久性和剩余壽命估計方法 的研究，推進這一世界性難題的逐步 5 解決，不僅具有重要的實際應(yīng)用價值，而且具有重要的理論意義；根據(jù)我國經(jīng)濟建設(shè)需要和巖土區(qū)域分布特點，研究各種土層的本構(gòu)關(guān)系、動力反應(yīng)特性、大變形條件下土體的非線性特征和地震作用下砂土等的液化機理，提出工程結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)穩(wěn)定性措施和準(zhǔn)確地確定地震動輸入；充分利用現(xiàn)代技術(shù)和材料，研發(fā)振動控制和抗震加固新技術(shù)，開展城市綜合防震減災(zāi)對策研究，吸納成效突出的日本的綜合防震減災(zāi)經(jīng)驗，結(jié)合我國城市特點，提出高效、優(yōu)化和切實可行的綜合防震減災(zāi)對策，對于防震減災(zāi)工作具有重要的現(xiàn)實意義。 地震雖與其他自然災(zāi)害的成因和性質(zhì)不同，但在應(yīng)急救援等方面卻有很多可以相互借鑒的相似之 處。因此，地震救援技術(shù)與其他災(zāi)種的救援技術(shù)相互借鑒、相互補充，對保證公共安全具有直接的現(xiàn)實意義。中華人民共和國成立后， 適應(yīng)國家大規(guī)模經(jīng)濟建設(shè) 和國家安全 的需要，我國地震科學(xué)技術(shù) 得到 迅速發(fā)展 。我國地震科學(xué)技術(shù)的引進創(chuàng)新、集成創(chuàng)新、原始性創(chuàng)新，有力地支撐了防震減災(zāi)事業(yè)的發(fā)展，提升了我國在世界地球科學(xué)中的地位。這些問題主要表現(xiàn)為：科技投入不足，缺乏穩(wěn)定的投入機制；科研基礎(chǔ)設(shè)施落后；科技環(huán)境不利于原始創(chuàng)新；科技隊伍出現(xiàn)新的斷層，缺乏具有世界影響的一流成果。 我國地震科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，急需一個或幾個作為國家行為的國家計劃的帶動。相比之下，我國目前的地震科技發(fā)展，還缺少類似的國家研究計劃的帶動。由于防震減災(zāi)工作的高科技特性，沒有研究項 目的帶動，建設(shè)項目的效益也難以得到有效的發(fā)揮。通過國家項目的帶動，發(fā)展我國地震科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的集團作戰(zhàn)能力，是我國地震科學(xué)技術(shù)發(fā)展中一項帶有戰(zhàn)略性的重要任務(wù)。例如，地震是活動斷層突發(fā)錯動的結(jié)果，我國大陸發(fā)育 400 條以上有可能產(chǎn)生強震的活動斷層，但目前僅對其中的 16 條大型活動斷層開展過 1： 5 萬比例尺的填圖與綜合研究，對約 20 個大中城市的隱伏斷層開展過 1： 1 萬比 例尺的詳細探測、斷層活動性和地震危險性評價。 我國地震科技發(fā)展中還突顯觀測和探測能力不足。我國地震前兆臺網(wǎng)密度和綜合觀測水平較低，前兆流動觀測系統(tǒng)建設(shè)還處于起步階段。 我國地震實驗?zāi)M的設(shè)備條件仍然較差，缺乏大中型野外實驗，對地震機理和成災(zāi)機理的認識有限。 由于我國地震應(yīng)急救援工作起步較晚，震害快速評估和應(yīng)急能力不足，難以滿足地震應(yīng)急救援工作的需要，需要大力發(fā)展空間、空中和地面立體災(zāi)情監(jiān)控技術(shù)和災(zāi)害快速評估技術(shù)。此后相當(dāng)一個時期的發(fā)展，實際上是圍繞著這一主攻方向展開的。我國防震減災(zāi)三大體系的建立，對地震科學(xué)技術(shù)提出了這一新的課題，科技發(fā)展要適應(yīng) 8 這種結(jié)構(gòu)性的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變，使各個環(huán)節(jié)得到平衡發(fā)展。以地震預(yù)測預(yù)報研究為例，早在 1956 年制定的《 1956~1967 年國家十二年科學(xué)和技術(shù)發(fā)展遠景規(guī)劃》中，就已經(jīng)把地震災(zāi)害的防御作為一個重要的科學(xué)研究領(lǐng)域，并把地震預(yù)測研究專門作為一個重要的科學(xué)問題提出，這是世界上第一個國家層面的 地震預(yù)測研究計劃，比西方國家早約十年。也正是在這些具有遠見的發(fā)展戰(zhàn)略的指導(dǎo)下，我國取得了諸如 1975 年海城地震的成功預(yù)報的優(yōu)秀業(yè)績。 （一）指導(dǎo)思想 未來十五年我國地震科學(xué)技術(shù)發(fā)展的指導(dǎo)思想是： 遵循 “統(tǒng)觀全局，強化創(chuàng)新，突出重點、 有所為、有所不為 ”的原則，在繼承和發(fā)揚 已有 研究成果的基礎(chǔ)上，加強創(chuàng)新意識，提高 地震科技 自主創(chuàng)新能力， 主攻重點科技問題，帶動地震科技水平的全面提高，支撐我國 防震減災(zāi)事業(yè)的 持續(xù) 發(fā)展 ，并在未來地震科技的發(fā)展中發(fā)揮引領(lǐng)作用。 以基礎(chǔ)性工作為出發(fā)點，進一步加強我國地震科技發(fā)展和防震減災(zāi)工作的基礎(chǔ)，滿足我國在監(jiān)測預(yù)報、震害防御、應(yīng)急救援等各個環(huán)節(jié)中的科技需求； 對相關(guān)學(xué)科進行有重點的全面布局，以保持對國際上新的科技進展做出及時反應(yīng)的實力儲備。培養(yǎng)造就一支適應(yīng)地震科學(xué)技術(shù)發(fā)展，適應(yīng)國家防震減災(zāi)戰(zhàn)略需求的地震科技隊伍， 培養(yǎng)一批在國際上表現(xiàn)活躍、業(yè)績突出的業(yè)務(wù)骨干 ， 提升我國在世界地震科技中的國際地位。 以人才培養(yǎng)為根本，提升地震科技創(chuàng)新能力； 以重大科技問題的攻關(guān)，帶動 地震科技水平的全面提高；以能力建設(shè)和基礎(chǔ)性工作為保障，推進地震科技的可持續(xù)發(fā)展。這些任務(wù)可以 概括為：提升四種能力、打好四項基礎(chǔ)、主攻三個方向。對已有空間測地技術(shù)進行整合、精化與拓展。同時，有計劃、分步驟地開展衛(wèi)星地震觀測系統(tǒng)建設(shè)、海域地震觀測系統(tǒng)建設(shè)、地震深井觀測技術(shù)和地震深鉆觀測系統(tǒng)的研究與建設(shè)。重點發(fā)展活動構(gòu)造和隱伏活動構(gòu)造探測系統(tǒng)、海域淺層構(gòu)造探測和采樣系統(tǒng)、深部構(gòu)造探測系統(tǒng)。 在實驗和計算能力方面，建設(shè)能夠模擬地球內(nèi)部環(huán)境條件、研究地球介質(zhì)物理力學(xué)性質(zhì)以及變形失穩(wěn)過程的實驗系統(tǒng)，建設(shè)對新構(gòu)造和古地震事件精確定年的年代學(xué)實驗系統(tǒng)，建設(shè)有效研究巖土動力學(xué)特性、模擬結(jié)構(gòu)物抗震性能的實驗系統(tǒng)，建設(shè)地震和其它地球物理儀器的檢測、標(biāo)定系統(tǒng)，全面提高實驗研究的能力。結(jié)合國家網(wǎng)絡(luò)科技環(huán)境建設(shè)，形成中國地震網(wǎng)絡(luò)科技環(huán)境，開展網(wǎng)絡(luò)科研實時協(xié)同環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)超級計算環(huán)境的建設(shè)。 在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上重新定義群測群防。 （二） 加強基礎(chǔ)性調(diào)查和研究工作 ，為地震科技發(fā)展 奠定 堅實的 基礎(chǔ) 開展中國大陸及海域活動構(gòu)造調(diào)查、現(xiàn)代地殼運動觀測、地球物理場演化和深部構(gòu)造探測，為研究中國地震的區(qū)域動力學(xué)背景和發(fā) 生規(guī)律提供基礎(chǔ)信息。 開展地震重點監(jiān)視防御區(qū)地震安全基礎(chǔ)信息調(diào)查。結(jié)合重點監(jiān)視防御區(qū)的具體條件開展震害預(yù)測方法 研究。 重視地震科學(xué)技術(shù)相關(guān)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究，重視地震分析與地震監(jiān)測中的基礎(chǔ)工作、重視地震科學(xué)研究成果在地震預(yù)測預(yù)報中的應(yīng)用、重視地震學(xué)與工程地震學(xué)的結(jié)合，使地震科學(xué)研究的成果更好地轉(zhuǎn)化為防震減災(zāi)的實際社會效益。在地震災(zāi)害影響最大的首都圈地區(qū)和強震頻發(fā)的川滇地區(qū)，分別建設(shè)具有國際領(lǐng)先水平的地震監(jiān)測預(yù)報試驗場，建設(shè)多學(xué)科、多參數(shù)、高密度、大動態(tài)、近震源的“立體”觀測系統(tǒng)和野外實驗站，實現(xiàn)地球物理觀測與地質(zhì)構(gòu)造探測相結(jié)合、短臨預(yù)報與中長期預(yù)測預(yù)報相結(jié)合、理論模型與實際觀測結(jié)合、室內(nèi)實驗與野外實驗相結(jié)合 , 從發(fā)震構(gòu)造系統(tǒng)的分析篩選、地球物理場的動態(tài)演化、地震孕育發(fā)生的物理過程等方面，探索有效的地震預(yù)測預(yù)報方法。以強震觀測為依托，采用現(xiàn)代計算模擬技術(shù)，開展震源破裂及大型場地地震波傳播過程的數(shù)值模擬，在強震地面運動研究方面力爭取得突破性進展。研究和發(fā)展現(xiàn)有工程結(jié)構(gòu)地震安全性評估方法和抗震加固新技術(shù)。提出適合我國城市特點的綜合防震減災(zāi)對策。開展地震應(yīng)急與救援領(lǐng)域的科技創(chuàng)新，全面提升地震災(zāi)情獲取和實時處理的技術(shù)能力，完善現(xiàn)場災(zāi)情收集和處理技術(shù)，建立救援指揮技術(shù)系統(tǒng)，研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的地震應(yīng)急和其他災(zāi)種應(yīng)急專用系列裝備。以地震為基礎(chǔ)，聯(lián)合其他部門，建設(shè)多部門、多災(zāi)種、多學(xué)科的防災(zāi)減災(zāi)研究平臺。為此，需要安排適度超前、適度超強、適度超常規(guī)的投入，從推進能力建設(shè)、加強基礎(chǔ)工作、主攻關(guān)鍵科技問題等三個 方面出發(fā)，設(shè)置重點項目，推進我國地震科技的穩(wěn)步發(fā)展。 （一）動力地震預(yù)測模型研究 《國家防震減災(zāi)規(guī)劃》提出了建設(shè)地震監(jiān)測預(yù)報實驗場的“十一五”重點項目，其目標(biāo)是選擇我國地震危害最大的首都圈地區(qū)、強地震頻度最高的川滇地區(qū)，在現(xiàn)有的監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上和地震動力學(xué)模型的指導(dǎo)下建設(shè)立體化、近震源、高分辨率的觀測體系，形成現(xiàn)代化的地震監(jiān)測預(yù)報實驗場。主要內(nèi)容包括： 地球物理場的動態(tài)演化與強震孕 育發(fā)生過程研究 通過在實驗場區(qū)建立地震活動、地殼形變、地球電磁場、地下流體等多學(xué)科、立體化、近震源、高分辨的連續(xù)觀測，獲取地球物理和地球化學(xué)場的時空演化特征和物理上互相協(xié)調(diào)的綜合信息，實現(xiàn)實驗場構(gòu)造活動微動態(tài)及其與地震孕育過程密切關(guān)聯(lián)的物理場的動態(tài)監(jiān)測，并勾畫實驗場區(qū)域地球物理場動態(tài)演化圖像，探索地球物理場動態(tài)演化與強震孕育發(fā)生的內(nèi)在關(guān)系。 從地震孕育發(fā)生的物理過程探索地震動力預(yù)測模型 以強震孕育區(qū)的三維構(gòu)造和物性參數(shù)為格架，以大區(qū)域的現(xiàn)今構(gòu)造變 形背景為邊界和初始條件，以強震孕育區(qū)的運動和變形參數(shù)為約束條件，同時通過室內(nèi)實驗和野外實驗分析孕震區(qū)斷裂帶的本構(gòu)關(guān)系，建立強震孕育的動力學(xué)模型，模擬應(yīng)變積累和釋放的力學(xué)過程，分析強震孕育和發(fā)生的機理，結(jié)合地球物理場的動態(tài)監(jiān)測和變化，對未來可能發(fā)生的強震進行動力預(yù)測試驗。主要內(nèi)容包括： 1. 城市 強地震動的時空特性及巖土地震地質(zhì)災(zāi)害 研究強地震動觀測與記錄分析的方法與技術(shù)，近斷層強地震動時空特征及形成機理，城市地震危險性分析及近斷層地震動場模擬方法，城市場地土層和盆地對地震動的影響分析理論與方法，斷層錯動引起的場地地表大變形與破裂特征及分析方法，軟弱土地震液化與震陷形成機理及其對場地地震動的影響，地震作用引起的黃土和凍土場地災(zāi)害特征及形成機理，地震作用的工程破壞特性及城市工程地震作用的確定原則。作為應(yīng)用最為廣泛的混凝土材料的非線性、率性和鋼筋混凝土構(gòu)件的延性、耗能能力研究是結(jié)構(gòu)工程長期面臨的科學(xué)難題。模型與 15 原型試驗非線性相似律的建立、基于實測數(shù)據(jù)的系統(tǒng)識別技術(shù)、新的實驗裝置和方法的開發(fā)等具有重要理論和應(yīng)用價值。因此，工程材料與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的動力損傷行為、結(jié)構(gòu)整體破壞機理與失效模式、結(jié)構(gòu)體系抗震性能與可靠性、結(jié)構(gòu)抗震實驗新技術(shù)和新方法、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和設(shè)備的破壞機理和抗震性能、結(jié)構(gòu)破壞過程仿真技術(shù)是需要研究的關(guān)鍵問題。通過 重大 城市工 程網(wǎng)絡(luò)（供水、供電、燃氣系統(tǒng)） 的地震災(zāi)害動力學(xué)效應(yīng)與災(zāi)變動力學(xué)模型研究，認識復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 在地震災(zāi)害與復(fù)雜環(huán)境的耦合作用下的災(zāi)害時空響應(yīng)及其穩(wěn)定性、狀態(tài)轉(zhuǎn)化條件與規(guī)律；研究 大規(guī)模 城市工程網(wǎng)絡(luò) 的 功能失效預(yù)測、生命線工程網(wǎng)絡(luò)的安全監(jiān)測與智能控制基礎(chǔ)理論。 4. 結(jié)構(gòu)地震能量轉(zhuǎn)移、耗散機理與振動控制 揭示 結(jié)構(gòu)地震能量傳遞、轉(zhuǎn)移、吸收、耗散與振動控制的機理；研究建立結(jié)構(gòu)新型多維隔震體系、高阻尼減振體系和智能控制體系及其分析設(shè)計的系統(tǒng)理論與方法；研究結(jié)構(gòu)強震非線性反應(yīng)和脈沖地震反應(yīng)的控制理論與方法；發(fā)展結(jié)構(gòu)地震振動控制的試驗方法，建立結(jié)構(gòu)地震振動控制 Benchmark 驗證平臺；探索結(jié)構(gòu)地震損傷監(jiān)測、識別與控制的一體化理論與方法。 （三）地震監(jiān)測預(yù)報及減災(zāi)新技術(shù)研究 本項目 根據(jù)目前嚴峻的地震形勢和強烈的社會需求，發(fā)展我國地震立體監(jiān)測、預(yù)測預(yù)警、震害防御和應(yīng)急救援關(guān)鍵技術(shù)，提高地震預(yù)報的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，為建設(shè)工程的地震安全提供關(guān)鍵技術(shù)支撐，提升地震快速響應(yīng)能力。 利用數(shù)字地震資料，測定地震的震源參數(shù)和介質(zhì)參數(shù)，提煉地震活動動態(tài)圖像異常特征、識別標(biāo)志和判據(jù)指標(biāo)；研究強震前形變異常的動力動態(tài)演化圖像；研究前兆場動態(tài)影響因素和信息提取方法及多學(xué)科前兆場異常動態(tài)過程的綜合特征；研究衛(wèi)星對地觀測資料 的異常識別和提取技術(shù)；開展巖石變形破壞和構(gòu)造模擬實驗。 研究區(qū)域構(gòu)造變形和應(yīng)變積累狀態(tài)，提取強震中長期預(yù)測主要判據(jù)；研究強地震活動時空關(guān)聯(lián)、叢集現(xiàn)象的演化特征和預(yù)測指標(biāo)等；研究區(qū)域地球物理場動態(tài)演化，提取強震前中期圖像特 17 征和標(biāo)志，發(fā)展具有物理基礎(chǔ)的概率綜合預(yù)測技術(shù)；研發(fā)大陸休眠火山再噴發(fā)預(yù)測方法和預(yù)警技術(shù)；研發(fā)水庫地震監(jiān)測預(yù)警技術(shù)系統(tǒng)。 研究重大工程抗震設(shè)防要求與地震參數(shù)的確定技術(shù)，包括長周期結(jié)構(gòu)地震動輸入、速度和位移反應(yīng)譜的確定方法、串聯(lián)系統(tǒng)地震安全性評價方法；研究不同地震環(huán)境下新型復(fù)雜結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析方法；研發(fā)特殊場地 結(jié)構(gòu) 隔振減震等抗震新技術(shù)；研究重大工程地震緊急自動處置關(guān)鍵技術(shù)。 研制地震現(xiàn)場重點目標(biāo)災(zāi)情監(jiān)控儀、開發(fā)研制地震現(xiàn)場各類廢墟條件下的尋人裝備、研制現(xiàn)場建構(gòu)筑物損傷識別與安全評定裝備，完善具有自主知識產(chǎn)權(quán)的地震現(xiàn)場系列裝備。采用被動源和主動源相結(jié)合的地震臺陣探測技術(shù)，提供不同 18 深度范圍和不同尺度分辨率的地殼巖石圈結(jié)構(gòu)具有重要的理論和實際意義。 本項目擬充分利用 “十五”期 間建成的 先進的流動臺陣觀測系統(tǒng)，并與固定地震臺網(wǎng)相結(jié)合，利用天然地震，并發(fā)展人工震源地震臺陣探測新技術(shù)，在中國大陸的華北和 “南北地震帶”南段 開展高分辨率深部結(jié)構(gòu)探測，給出 地殼、上地幔三維精細結(jié)構(gòu)及物性成像，探索震源體高精度聚焦成像和 4D 觀測方法，為大陸動力學(xué)和地震