应用实例

三十多年来,Güralp 公司始终站在地震仪器领域的最前沿,为全球最严苛的监测挑战提供精密工程解决方案。我们的案例研究展示了在地震早期预警、核条约核查、民用基础设施监测和能源勘探等领域的真实部署成果。从环境恶劣的南极研究站到关键的城市早期预警网络,这些项目充分证明了 Güralp 产品的可靠性、灵敏度和耐久性——这也正是全球各国政府、学术机构和行业领导者信赖 Güralp 的原因。

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NORSAR(挪威地震研究所)

Guralp 已与 NORSAR 达成合作,为挪威的监测台阵提供地震仪器,其中包括支持 CTBT(全面禁止核试验条约)国际监测系统的台阵。双方的合作从早期部署 3ESP 和 3T 传感器起步,逐步发展到联合开发定制混合仪器,近期又提供了配备 Affinity 地震数据采集器的 3T-120 地震计,用于碳封存基线监测。目前,Guralp 的仪器已部署在 NORSAR 的 100 多个台站中,充分体现了这一长期伙伴关系——建立在快速响应的工程能力和技术创新之上。

东南亚地震早期预警项目

东南亚某国的地震监测与地震早期预警能力已通过Guralp全套仪器完成升级,其中包括106台宽带地震计、64套井下系统、128台加速度计和169台地震数据采集器。该项目要求在城区实现低噪声井下观测,每个台站同时部署弱震和强震传感器以实现全面覆盖,并配备流动地震仪用于快速余震部署。Guralp提供了永久台站观测级3T传感器、3T5T井下仪器、3ESPC便携式地震计、Certis和Certimus中震传感器、Fortis和Fortimus加速度计,以及Minimus⁺和Affinity地震数据采集器——所有设备均兼容SeedLink及第三方分析软件。本地分销商Asiamet支持开展了为期30天的现场培训,确保了部署工作的顺利进行,项目最后阶段于2026年初完成。升级后的台网现可提供更高分辨率的数据、更快的公众警报,并在该地区地震最易发区域实现了更完善的监测覆盖。

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环境噪声项目

阿布扎比国家石油公司(ADNOC)委托开展了一项低频被动地震勘测,使用由Guralp宽带地震计组成的十一个台阵,以确定该地区油气储层上方探测到的微地动(1–6 Hz)和微地震(0.1–1 Hz)信号的来源。此次勘测在一个在产陆上油田和一口干探井上方进行。数据分析显示,微地动信号与人类活动密切相关——白天较强,夜间较弱,其来源可追溯至附近高速公路产生的面波;而微地震信号则归因于阿拉伯海和阿曼湾的海浪相互作用。该研究成功证明,先前观测到的信号并非烃类储层所特有,而是源于在浅层沉积物中传播的面波。

英国格拉斯哥地热能源研究项目

英国地质调查局(BGS)在英国地能观测站(UKGEOS)的格拉斯哥观测站以串式配置部署了五组Guralp Radian甚宽带井下传感器,用于监测废弃煤矿矿井水地热能开采所产生的影响。该项目旨在研究利用地热加热的矿井水作为清洁能源,以助力英国实现净零排放目标,因此需要开展长期地震监测,以区分天然地震与任何潜在的诱发地震。Radian仪器因其宽动态范围、120秒至200赫兹的频率响应以及独特的±180°倾斜容差而被选中,这使得尽管钻孔偏离垂直方向,仍能精确部署在40米、80米、120米、160米和198米深度。这些传感器现已向BGS实时传输数据,支持对局部噪声和地震事件进行分析,以评估周边城区地热活动的环境影响和安全性。

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俄亥俄地震监测项目

俄亥俄州自然资源部已使用Guralp仪器对其全州地震监测网络进行了升级,将检测阈值降低至1级震级,从而能够更好地刻画全州的地震活动特征。该网络最初从使用6TD仪器的地面观测室过渡到采用40T传感器的10米钻孔部署,此后又采用了Guralp Certis——一种超紧凑型中震地震计,部署时无需调平或定向,极大地简化了安装流程。自2021年以来,已部署了九台40T和十台Certis传感器,并配备Minimus地震数据采集器,另有四台Certis计划于2025年部署,采用经济高效的PVC管钻孔安装方式,仅需数小时即可完成。Certis台站表现优异,在长周期段录得的自噪声低于6TD,且PSD分布更为集中;同时,该网络在2023年实现了93%的数据可用率,超出了80%的目标。据OhioSeis网络经理Jeffrey Fox表示,Guralp仪器为俄亥俄州开启了研究级地震监测的新时代。

智能地震海缆

InSEA SMART海缆湿式演示项目于2023年12月在意大利卡塔尼亚近海成功部署,是一项将地震与环境传感器集成至标准电信海缆系统的开创性工作,旨在利用现有部署方法提升海底监测能力并实现成本效益。该21公里海缆由Guralp与INGV合作开发,并获意大利研究部资助,包含三个配备Certimus宽带地震计和Fortimus加速度计的仪器化中继器舱体,以及搭载压力和温度传感器的外部吊舱,全部采用商业海缆铺设技术完成部署。系统的初期数据经与附近Guralp Orcus海底地震仪对比验证,显示出对远震、区域及地方事件的优质地震记录,证明了传感器耦合的有效性和系统运行的良好效果。该项目已证明此类系统可在不牺牲数据质量的前提下完成安装,为地震和海啸预警提供了重要科学价值,并引发了日益增长的全球关注。INGV对Guralp的合作与工程支持表示高度满意,为SMART海缆系统在全球范围的更广泛采用奠定了基础。

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火山监测项目

新西兰汤加里罗火山Te Maari火山口监测项目展示了快速部署地震台阵在捕获火山块体流事件方面的有效性。该项目始于2012年年中火山活动加剧之后。7月,GNS在Te Maari上火山口周围部署了四台Guralp 6T宽带传感器。尽管8月6日的泥石流摧毁了其中一个台站(TON2),但备用台站(TON7)迅速完成部署,确保了对初始泥石流以及随后10月13日火山泥石流的连续记录——后者因临时堰塞湖溃坝释放了约50,000立方米的水量。6T地震计轻便、便携,且因安装简便、无需质量锁定夹紧而被选用,成功以100 Hz采样率记录了高质量数据,使研究人员能够应用主动震源方法分析流动动力学特征及位置。本案例研究表明,临时传感器台阵可快速部署于活火山,提供关键地震数据,为全球火山区的泥石流监测和块体流分析提供了一个可迁移的模板。

澳大利亚海底地震仪(OBS)项目

2014年由澳大利亚地球科学局牵头、与多家大型油气公司合作开展的澳大利亚西北部深海地震勘探项目,展示了Guralp Liber海底地震计(OBS)作为传统海洋地震勘测的有力补充,在锐化地下成像方面的卓越能力。该项目在大陆架水深超过2000米处部署了20个Liber节点,每个节点配备三分量6T宽带传感器,在47天的采集期内以极宽的偏移距记录了气枪信号,捕获了来自深部地质构造的反射波和折射波,包括中地壳反射体和莫霍面,而这些构造通常难以被标准的高频拖缆勘测清晰成像。宽带仪器(0.0167–100 Hz)被证明对水层多次波不敏感,并在常规方法无法达到的偏移距上提供了清晰的地震信号,从而支持建立更精确的速度模型和改善深度偏移成像。除主动源成像外,Liber节点还为被动地震记录提供了附加价值,包括区域地震活动和环境噪声记录,为经济高效的地下成像和储层监测提供了支持。正如澳大利亚地球科学局的Alexy Goncharov所言,该澳大利亚国家OBS舰队的数据质量和覆盖范围在全球范围内无与伦比,凸显了Liber OBS作为油气勘探和深部地壳研究经济而高效的补充工具的价值。

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尼泊尔余震研究

NAMASTE项目在2015年4月尼泊尔毁灭性的7.8级地震后启动,部署了一个由45个台站组成的地震台阵,用于研究余震活动性,并更好地认识了解尚不清晰的主喜马拉雅逆冲断裂(MHT)——该断裂对该地区构成持续的地震灾害。其中19个台站配备了Guralp宽带传感器——包括14台3T-120(120秒至50赫兹)和5台40T(60秒至50赫兹)——因其坚固耐用、便携且具备IP68防水等级设计而被选中,适用于恶劣野外条件下的临时部署。该台阵以准矩形网格方式布设,横跨破裂带,台站间距约15公里。传感器安装在浅层观测室(0.8–1米深)中,置于调平瓷砖上,并加以隔热保护,由汽车蓄电池和太阳能板供电,自2015年6月至2016年5月以100采样点/秒的采样率连续记录了11个月。所采集的高质量数据已通过IRIS数据中心向全球开放,并持续由多个国际研究机构及尼泊尔矿山与地质局共同分析,为地震起始、破裂过程和断层几何形态等研究提供了关键见解,对该人口稠密的喜马拉雅地区地震灾害评估的改进至关重要。

墨西哥地震早期预警项目

与Guralp分销商VASE Sismica及SeismicAI合作建设的墨西哥某大型银行地震早期预警(EEW)网络,旨在通过提供快速地震警报,确保超过100个高风险分支机构的业务连续性,并保护员工与客户安全。为应对墨西哥复杂的地震震源——包括太平洋沿岸的俯冲地震和板内地震事件——以及变化的场地放大效应,该项目采用双网络策略:一个覆盖墨西哥中部和西部各州的区域地震监测网络,以及配备三连P-alert的局部监测节点,用于追踪特定场地的地面运动。Guralp提供了50台Fortimus数字力平衡加速度计,该设备结合了经过验证的Fortis加速度计与低延迟Minimus数字化仪,提供用户可配置的增益设置和环境健康监测,安装于定制地面防护箱中,配备太阳能供电系统和PTP授时。区域台站的数据通过SeismicAI算法在云端进行处理,持续优化速度模型以提高预警精度并减少误报,而局部节点则提供分支机构级别的警报。系统全面投用后,预计可在破坏性地震动到达前提供数十秒的预警时间,展示了行业驱动的地震早期预警计划如何在提升民众与资产安全的同时,为更广泛的科学界贡献宝贵数据。

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二氧化碳(CO2)封存项目

由Equinor牵头、与NORSAR合作的HNET项目,在挪威近海的Holsnøy岛部署了由九个台站组成的Holsnøy台阵(HNAR),旨在于2024年Horda台地地区大规模CO₂封存启动之前,建立背景地震活动性基线监测,以应对碳注入活动可能引发的触发地震风险。项目选用了Guralp 3T-120 PH井下地震计,并配备Affinity数字化仪,因其适用于沿海环境的浅层地下安装,能够有效压制海洋涌浪引起的环境噪声,同时保持噪声水平接近全球平均值。台阵以约1公里孔径的两个同心环方式布设,通过波束形成和相关分析技术显著提升了近海目标区域的事件检测能力,降低了检测阈值,通过反方位角和S-P波走时提供了初始事件定位,并提高了小震级事件的整体定位精度——包括一次此前挪威国家地震台网无法检测到的ML 1.3北海地震。通过证明经济高效的陆基台阵能够实现近海监测的更低检测阈值,HNAR项目不仅改善了碳封存的地震灾害评估,还提升了此类项目的经济可行性,为理解地质稳定性以及在注入作业启动后设计有效监测策略提供了关键数据。

高铁监测项目

由韩国网络管理局建立的Korail高速铁路监测项目,沿320公里新建铁路线部署了综合地震监测网络,以支持地震早期预警和结构安全评估。该系统包含超过100台Guralp 5T三分量强震加速度计和65台DM24 mk3数字化仪,分布于34个台站,每个台站通常配备两台加速度计——一台安装于支柱底部,一台安装于顶部——以同时捕获地面运动和结构响应。仪器嵌入柱体和混凝土上部结构中,通过单固定螺栓紧固,并经DCM连接至本地TCP/IP网络,通过Scream!和GSMS协议实现实时数据传输,提供包括触发数据、峰值地面加速度(PGA)、均方根(RMS)、互相关和谱强度(SI)在内的低延迟输出。该配置不仅能快速发布地震事件警报,还可使运营方在地震震动和日常运营振动下监测结构完整性,在确保韩国高速铁路基础设施安全性和韧性的同时,为区域地震活动性认知做出贡献。

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