王翠芳

（四川省地震局水庫地震研究所，成都610041）

（作者電子信箱，王翠芳：wwwcfff＠163.com）

引言

雅礱江干流全長1 571km，天然落差3 830m，發(fā)源于青海巴顏喀拉山南端，止于四川攀枝花市，山川秀美，水量豐沛，落差巨大，是一座天然的綠色能源寶庫，流域面積約13.6 萬平方千米。根據(jù)國家發(fā)展和改革委員會(huì)辦公廳文件“發(fā)改辦能源［2003］”1052號(hào)［1］，全流域規(guī)劃了21 座梯級(jí)電站，總裝機(jī)容量約3 000 萬千瓦，年發(fā)電量約1 500億千瓦時(shí)，在全國規(guī)劃的十三大水電基地中，雅礱江排名第三［2］。雅礱江全流域示意圖如下（圖1）。

圖1 雅礱江全流域示意圖

雅礱江21座梯級(jí)電站的建成將促使研究該流域的水庫誘發(fā)地震成為必然。而水庫誘發(fā)地震研究的一個(gè)極為重要的問題就是背景噪聲問題。

1 雅礱江中下游噪聲研究

2012年3月16日，雅礱江流域中下游水庫誘發(fā)地震監(jiān)測系統(tǒng)（一期）工程（下文簡稱“一期工程”）通過驗(yàn)收。該工程涵蓋了雅礱江中下游近500km 長度，從下游到中游跨越了桐梓林水電站、二灘水電站、官地水電站、錦屏二級(jí)水電站、錦屏一級(jí)水電站共5級(jí)水電站。2010年由二灘水電開發(fā)公司出資，在500km 的中下游流域建設(shè)了38個(gè)地震臺(tái)站，分布如圖2所示。38個(gè)臺(tái)站的觀測場地分別為：地表臺(tái)站21個(gè)、淺坑臺(tái)站16個(gè)和淺山洞臺(tái)站1個(gè)。

圖2 雅礱江流域中下游水庫誘發(fā)地震監(jiān)測系統(tǒng)（一期）臺(tái)站分布圖，圖中的“＋”為臺(tái)站

我國天然地震的臺(tái)基噪聲主要依據(jù)的是1993年USGS的J.Peterson研究小組的全球低噪聲模型（NLNM）和全球高噪聲模型（NHNM）［3］。在這兩個(gè)模型的范圍內(nèi)，又根據(jù)我國的實(shí)際情況細(xì)化出5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：Ⅰ類臺(tái)基：RMS＜3.16×10－8m／s；Ⅱ類臺(tái)基：3.16×10－8m／s≤RMS＜1.00×10－7m／s；Ⅲ類臺(tái)基：1.00×10－7m／s≤RMS＜3.16×10－7m／s；Ⅳ類臺(tái)基：3.16×10－7m／s≤RMS＜1.00×10－6m／s；Ⅴ類臺(tái)基：1.00×10－6m／s≤RMS＜3.16×10－6m／s。按照《地震臺(tái)站觀測環(huán)境技術(shù)要求》（GB／T 19531.1～19531.4—2004）中的中國大陸背景地噪聲區(qū)域劃分規(guī)定［4］，四川地區(qū)屬于B類觀測區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)的地震臺(tái)站的噪聲應(yīng)優(yōu)于Ⅲ類臺(tái)基。

依據(jù)上述要求，選取2011 年12 月19日0時(shí)～12月20日24時(shí)連續(xù)48小時(shí)的觀測數(shù)據(jù)，分別計(jì)算各臺(tái)站的噪聲功率譜密度PSD，并由1～20 Hz范圍內(nèi)的PSD 計(jì)算出加權(quán)均方根值RMS，且取垂直向作為臺(tái)站的環(huán)境地噪聲水平。雅礱江流域中下游水庫誘發(fā)地震監(jiān)測系統(tǒng)（一期）工程的背景噪聲見表1。

從表1可見，雅礱江流域中下游水庫誘發(fā)地震監(jiān)測系統(tǒng)（一期）的臺(tái)站，觀測環(huán)境地噪聲水平達(dá)到Ⅰ類的臺(tái)站13 個(gè)，Ⅱ類臺(tái)站22個(gè)，Ⅲ類臺(tái)站2個(gè)，Ⅳ類臺(tái)站1個(gè)（即印把子臺(tái)，現(xiàn)已撤除，待易址重建）。除周家坪、里莊、印把子臺(tái)受電站建設(shè)施工噪聲影響較大外，其余35個(gè)臺(tái)站環(huán)境地噪聲水平達(dá)到或優(yōu)于Ⅱ級(jí)水平。38個(gè)臺(tái)站中有35個(gè)臺(tái)站環(huán)境地噪聲水平優(yōu)于1×10－7m／s，達(dá)到《中國數(shù)字測震臺(tái)網(wǎng)技術(shù)規(guī)程》的要求［5］。

另外，周家坪、里莊、印把子3個(gè)臺(tái)站環(huán)境噪聲高于1×10－7m／s的原因是：錦屏一級(jí)水電站、錦屏二級(jí)水電站、官地水電站的道路施工、隧道施工、棄渣運(yùn)送等導(dǎo)致環(huán)境噪聲變大。特別是周家坪臺(tái)站所處的施工區(qū)，有一套幾十千米的皮帶運(yùn)渣系統(tǒng)從上午8時(shí)至下午18時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；里莊臺(tái)站附近新添一選料場，料場晝夜不停地采料；印把子臺(tái)站位于巨大的棄渣場旁邊（由于棄渣場將掩埋臺(tái)站，根據(jù)業(yè)主要求，現(xiàn)已撤除臺(tái)站）。上述原因致使周家坪、里莊、印把子3個(gè)臺(tái)站環(huán)境噪聲高于1×10－7m／s。錦屏水電站施工期結(jié)束后，這些臺(tái)站的環(huán)境地噪聲預(yù)計(jì)應(yīng)有所下降。

表1 雅礱江流域中下游水庫誘發(fā)地震監(jiān)測系統(tǒng)（一期）工程的背景噪聲

2 背景噪聲對(duì)小地震活動(dòng)記錄的影響

臺(tái)基背景噪聲越小，對(duì)小地震活動(dòng)的記錄越完整。因前述38個(gè)臺(tái)站中的35個(gè)臺(tái)站都達(dá)到了1×10－7m／s的背景噪聲要求，所以雅礱江中下游的臨時(shí)臺(tái)網(wǎng)和一期臺(tái)網(wǎng)都較完整地記錄了水庫庫區(qū)及附近的小地震活動(dòng)。

2009年9月20日～2011年10月31日，在錦屏、官地水電站布設(shè)了4個(gè)臺(tái)站組成的臨時(shí)臺(tái)網(wǎng)，共記錄到庫區(qū)及附近（26.4°～28.7°N，100.5°～102.5°E）定位地震585次，其中ML0.0～0.9為221次，ML1.0～1.9為260次，ML2.0～2.9為97次，ML3.0～3.9為7次，如圖3所示。

圖3 臨時(shí)臺(tái)網(wǎng)記錄的震中分布圖（2009－09－20～2011－10－31）

2011年6月，在前述500km 長的雅礱江流域布設(shè)完成了由38個(gè)臺(tái)站組成的雅礱江中下游一期臺(tái)網(wǎng)。僅在2011年8月1日～2012年3月2日共計(jì)半年的時(shí)間內(nèi)，該臺(tái)網(wǎng)記錄地震355 次，其中單臺(tái)地震46 次，定位地震309次。在定位地震中，M0.0～0.9的地震141 次，M1.0～1.9 地震144 次，M2.0～2.9 地震58 次，M3.0～3.9 地震7次，M4.0～4.9地震1次，M5.0～5.9地震1次，記錄的最小地震為M0.1。其震中分布如圖4所示。

圖4 雅礱江一期臺(tái)網(wǎng)記錄的震中分布圖（2011－08－01～2012－03－02）

3 結(jié)論與討論

雅礱江中下游500km 長的流域，從下游到中游跨越了桐梓林水電站、二灘水電站、官地水電站、錦屏二級(jí)水電站、錦屏一級(jí)水電站共5級(jí)水電站。除因各水電站工程施工原因外，近500km 流域的背景噪聲均優(yōu)于1×10－7m／s，達(dá)到了《中國數(shù)字測震臺(tái)網(wǎng)技術(shù)規(guī)程》的要求。

臺(tái)基背景噪聲越小，對(duì)小地震活動(dòng)的記錄越完整。雅礱江中下游的臨時(shí)臺(tái)網(wǎng)和一期臺(tái)網(wǎng)都較完整地記錄了水庫庫區(qū)及附近的小地震活動(dòng)。

對(duì)于是否應(yīng)建立水系背景噪聲模型，有以下討論：

（1）盡管雅礱江中下游近500km 的背景噪聲均優(yōu)于1×10－7m／s，除此之外，雅礱江流域全長1 571km 的中上游1 071km 的噪聲情況怎樣？這1 071km 的長度跨越了海拔高度從2 000m 升至4 000m 的16級(jí)梯級(jí)水電站，因此有必要對(duì)跨越長度長、海拔高度高的1 071km 的背景噪聲做深入研究，以便為將來16級(jí)水電站的水庫誘發(fā)地震研究打下基礎(chǔ)。也為將來因16 個(gè)水庫蓄水可能誘發(fā)地震活動(dòng)提供對(duì)比研究的資料，更為水系上將要建設(shè)的水庫地震監(jiān)測臺(tái)網(wǎng)提供臺(tái)址噪聲的依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）水庫地震監(jiān)測和天然地震監(jiān)測有2個(gè)顯著不同：①震級(jí)下限不同，水庫地震是ML0.5，天然地震一般是ML1.5；②臺(tái)距不同，水庫地震臺(tái)距僅為5～10km，天然地震的臺(tái)距一般為幾十千米至幾百千米。目前，水庫地震臺(tái)址背景噪聲所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是空白的，只能無奈借用天然地震所依據(jù)的全球低噪聲模型（NLNM）和全球高噪聲模型（NHNM）［3］及據(jù)此細(xì)化出的5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)針對(duì)超低震級(jí)下限和極小孔徑的水庫地震所在水系建立專門的水庫地震噪聲模型。作者認(rèn)為可以以雅礱江全流域?yàn)槔?，建立全流域的噪聲模型。以此為起點(diǎn)，將來可以完成長江、黃河、瀾滄江、金沙江、大渡河等重大水系噪聲模型專項(xiàng)研究。這將填補(bǔ)我國水系噪聲模型為零的空白，也將對(duì)世界范圍內(nèi)水系噪聲模型的研究做出巨大的貢獻(xiàn)。

［1］國家發(fā)展和改革委員會(huì)辦公廳.發(fā)改辦能源［2003］1052號(hào).國家發(fā)展改革委員會(huì)辦公廳關(guān)于雅礱江水能資源梯級(jí)開發(fā)主體的復(fù)函.2003

［2］http：∥www.ehdc.com.cn／new／ylj＿prf.htm

［3］http：∥www.mttmllr.com／ADS／DATA／peterson＿usgs＿seismic＿noise＿ofr93－322.pdf？

［4］杜瑋.GB／T19531.1～19531.4—2004.《地震臺(tái)站觀測環(huán)境技術(shù)要求》宣貫教材.北京：地震出版社，2004

［5］中國地震局.中國數(shù)字測震臺(tái)網(wǎng)技術(shù)規(guī)程.2005年7月