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        大渡河流域地震監(jiān)測(cè)集中管控研究及應(yīng)用

        2021-09-15 07:18:42尹,良,衛(wèi)遠(yuǎn)
        四川水力發(fā)電 2021年4期
        關(guān)鍵詞:大渡河微震強(qiáng)震

        胡 瀚 尹, 高 志 良, 吳 衛(wèi) 遠(yuǎn)

        (1.國(guó)能大渡河流域水電開(kāi)發(fā)有限公司,四川 成都 610041;2.北京港震科技股份有限公司,北京 大興 100000)

        0 前 言

        大渡河流域作為國(guó)家規(guī)劃的十三大水電基地之一,其干流水電梯級(jí)開(kāi)發(fā)共規(guī)劃24個(gè)梯級(jí)電站。流域地貌跨越川西高原、川西中高山深切峽谷區(qū)、川南低山丘陵多個(gè)地貌單元,集中落差4 175 m。同時(shí),大渡河流域位于地震高發(fā)區(qū),內(nèi)有龍門山、鮮水河、安寧河3大斷裂帶相互交錯(cuò),且處于四川汶川、蘆山地震震中區(qū),管轄水電區(qū)域地震烈度均較高,地震災(zāi)害問(wèn)題尤為突出[1]。

        由于各個(gè)大壩強(qiáng)震系統(tǒng)獨(dú)立組網(wǎng)運(yùn)行,同一個(gè)地震事件,需要安排現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員單獨(dú)對(duì)每一個(gè)大壩強(qiáng)震數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,而現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員崗位變動(dòng)大,造成震后人工產(chǎn)出結(jié)果時(shí)間長(zhǎng),結(jié)果可靠性差。同時(shí),水庫(kù)微震臺(tái)網(wǎng)也并未與大壩強(qiáng)震系統(tǒng)集中聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一產(chǎn)出。這一現(xiàn)狀已不能滿足大渡河公司智慧企業(yè)發(fā)展要求。為此,需開(kāi)展大渡河流域地震監(jiān)測(cè)集控技術(shù)研究。隨著大渡河公司流域開(kāi)發(fā)腳步和智慧企業(yè)建設(shè)的不斷推進(jìn)和深入,對(duì)于流域地震監(jiān)測(cè)集中管控和智能分析研究的條件逐步成熟。大渡河公司庫(kù)壩管理中心作為流域大壩和地質(zhì)災(zāi)害的專業(yè)化管理中心,已著手進(jìn)行此項(xiàng)研究,為今后與大壩安全管理信息的融合奠定基礎(chǔ)。

        1 地震監(jiān)測(cè)設(shè)施布置

        水電站地震監(jiān)測(cè)主要包括水庫(kù)微震監(jiān)測(cè)和大壩強(qiáng)震監(jiān)測(cè)。大渡河流域水電站除早期投產(chǎn)的龔嘴、銅街子電站未建水庫(kù)微震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)和大壩強(qiáng)震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng),其后新建電站均建有地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng),目前水庫(kù)微震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)共32個(gè)臺(tái)站(4個(gè)在建),大壩強(qiáng)震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)共60個(gè)臺(tái)站(7個(gè)在建,詳見(jiàn)表1)。其中瀑布溝、大崗山、猴子巖已建有水庫(kù)微震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)和大壩強(qiáng)震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng),水庫(kù)微震監(jiān)測(cè)臺(tái)站均布置在遠(yuǎn)離生產(chǎn)、生活區(qū)域,橫向分布在庫(kù)區(qū)邊線以外約10 km范圍,縱向覆蓋全庫(kù)區(qū)長(zhǎng)度范圍;深溪溝、枕頭壩一級(jí)、沙坪二級(jí)水電站均建有大壩強(qiáng)震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng),臺(tái)站分布在大壩及近壩區(qū)域[2]。

        表1 大壩強(qiáng)震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)和微震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)表

        2 地震集中管控研究和應(yīng)用

        2.2 整體思路

        大渡河流域地震監(jiān)測(cè)集中管控技術(shù)研究主要分為四個(gè)步驟進(jìn)行。首先,收集大渡河流域管轄電站大壩和水庫(kù)地震監(jiān)測(cè)資料,掌握各電站地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和庫(kù)壩信息管理系統(tǒng)運(yùn)行情況;第二步是開(kāi)展大渡河流域地震監(jiān)測(cè)管控模式研究,重點(diǎn)對(duì)大壩強(qiáng)震、微震集成管控方式、地震監(jiān)測(cè)智能分析、地震監(jiān)測(cè)信息發(fā)布及應(yīng)急響應(yīng)模式、系統(tǒng)狀態(tài)信息監(jiān)控開(kāi)展研究;第三步是建立地震監(jiān)測(cè)與監(jiān)控預(yù)警指標(biāo)體系,開(kāi)發(fā)地震監(jiān)測(cè)管控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)流域地震監(jiān)測(cè)的集中管控和智能分析,滿足大渡河公司智慧企業(yè)建設(shè)和管理需要;第四步是在以上基礎(chǔ)上,持續(xù)探索與庫(kù)壩信息管理系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)耦合的方式,以實(shí)現(xiàn)地震工況下相關(guān)監(jiān)測(cè)成果自動(dòng)計(jì)算和推送,為大渡河地震科學(xué)決策提供強(qiáng)有力技術(shù)支撐[3]。

        2.3 管控模式研究

        2.3.1 強(qiáng)震、微震集中管控研究

        大壩強(qiáng)震管控均位于公司內(nèi)網(wǎng)體系內(nèi),逐步統(tǒng)一分配同網(wǎng)段內(nèi)網(wǎng)地址,為后續(xù)通過(guò)采集器升級(jí)以實(shí)現(xiàn)終端狀態(tài)監(jiān)控(比如采集器供電、采樣情況,地震計(jì)零點(diǎn)電壓值等信息)做好準(zhǔn)備,強(qiáng)震管控傳輸圖見(jiàn)圖1。

        圖1 強(qiáng)震集中管控?cái)?shù)據(jù)傳輸圖

        目前,大渡河流域微震系統(tǒng)委托專業(yè)單位進(jìn)行維護(hù),數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器主要位于外網(wǎng),數(shù)據(jù)由外網(wǎng)至內(nèi)網(wǎng)的遷移不僅僅是服務(wù)器的轉(zhuǎn)換,還需要逐步有計(jì)劃培養(yǎng)一支專業(yè)化的地震信息管理團(tuán)隊(duì)。在此種背景下,為順利推進(jìn)集中管控研究,暫采用公網(wǎng)ip端口映射的方式,將內(nèi)網(wǎng)地震集中管控服務(wù)器微震數(shù)據(jù)端口映射到虛擬公網(wǎng)上,由委托管理單位的地震數(shù)據(jù)流服務(wù)器主動(dòng)將水庫(kù)微震臺(tái)網(wǎng)地震波形數(shù)據(jù)推送到內(nèi)網(wǎng)集中管控服務(wù)器,微震管控傳輸圖見(jiàn)圖2。

        圖2 微震集中管控?cái)?shù)據(jù)傳輸圖

        2.3.2 地震監(jiān)測(cè)智能分析

        地震監(jiān)測(cè)智能分析功能能夠自動(dòng)進(jìn)行地震觸發(fā)波形烈度、加速度、持續(xù)時(shí)間等分析,主要由實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)、自動(dòng)強(qiáng)震數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)庫(kù)組成。其中,實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收匯集數(shù)據(jù)、檢測(cè)觸發(fā)、生成事件文件;自動(dòng)強(qiáng)震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)校正,自動(dòng)計(jì)算并將結(jié)果存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)。主要的數(shù)據(jù)匯總和分析中心位于成都,為了在極端工況下能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的應(yīng)急處理,電站現(xiàn)場(chǎng)各大壩強(qiáng)震點(diǎn)也能夠獲取本地的數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果,在本地服務(wù)器上自動(dòng)生成烈度結(jié)果。

        在數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上,智能分析功能能夠生成完整的監(jiān)測(cè)信息或報(bào)告,例如專業(yè)分析報(bào)告、報(bào)表、圖形等,具體輸出內(nèi)容可通過(guò)人機(jī)交互按需選擇。

        2.3.3 地震監(jiān)測(cè)信息發(fā)布及應(yīng)急響應(yīng)模式

        地震集中管控不僅與各電站強(qiáng)震和微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接口統(tǒng)一,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成和系統(tǒng)管控,而且與庫(kù)壩信息管理系統(tǒng)接口兼容,實(shí)時(shí)將地震信息推送至庫(kù)壩信息管理系統(tǒng),借助現(xiàn)有信息發(fā)布功能進(jìn)行預(yù)警發(fā)布和大壩安全管理預(yù)警響應(yīng)。

        地震實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)中的GET_SEIS模塊按委托單位最新地震信息或讀取歷史信息數(shù)據(jù)庫(kù)存入強(qiáng)震服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)。SMA_INFOPUB模塊實(shí)時(shí)運(yùn)行,從數(shù)據(jù)庫(kù)查詢最新地震信息,根據(jù)地震信息獲取每個(gè)強(qiáng)震大壩臺(tái)網(wǎng)的烈度計(jì)算結(jié)果,自動(dòng)生成報(bào)表,將結(jié)果推送至地震集中管控中心,再分發(fā)到后續(xù)預(yù)警響應(yīng)平臺(tái)。

        2.4 建立地震超快報(bào)(預(yù)警)指標(biāo)體系

        地震超快報(bào)(預(yù)警)系統(tǒng)是在大地震發(fā)生之后破壞性地面運(yùn)動(dòng)到來(lái)之前幾秒到幾十秒時(shí)間內(nèi)發(fā)布預(yù)警信息,系統(tǒng)由地震檢測(cè)系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、處理系統(tǒng)和用戶報(bào)警系統(tǒng)組成。

        利用水庫(kù)微震臺(tái)網(wǎng)和部分大壩強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)進(jìn)行地震超快報(bào)和地震速報(bào),在收到第一個(gè)臺(tái)站P波信號(hào)后,持續(xù)利用單臺(tái)、雙臺(tái)P波數(shù)據(jù)持續(xù)計(jì)算預(yù)警地震震中位置、預(yù)警等級(jí),發(fā)布快報(bào)信息,在接收到三個(gè)以上臺(tái)站的P波信號(hào)后,計(jì)算地震三要素進(jìn)行地震速報(bào)、烈度速報(bào)。

        同時(shí),為增加地震預(yù)警的可靠性,平臺(tái)接入省地震局速報(bào)目錄,將省內(nèi)其他地方地震信息與庫(kù)壩安全管理系統(tǒng)中的大壩安全管控信息結(jié)合,根據(jù)地震到達(dá)大壩的時(shí)間和烈度參考值,確定啟動(dòng)的大壩安全管理相關(guān)的預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)等級(jí)。地震超快報(bào)流程見(jiàn)圖3。

        圖3 地震超快報(bào)流程圖

        2.5 地震集中管控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

        在前期一系列研究的基礎(chǔ)上,開(kāi)發(fā)大渡河流域地震集中管控平臺(tái),將大渡河流域大壩強(qiáng)震和庫(kù)區(qū)微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集成集中在成都管控中心。主要做法是在原有的CSDP-RTP強(qiáng)震實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)軟件的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)加速度波形,自動(dòng)觸發(fā)、自動(dòng)截取波形記錄、自動(dòng)分析等軟件智能化,生產(chǎn)豐富的監(jiān)測(cè)信息或報(bào)告,包括專業(yè)分析報(bào)告、報(bào)表、圖形等。主要功能包括:地震監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)監(jiān)控、地震監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)分析、地震監(jiān)測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)發(fā)布。開(kāi)發(fā)完成后的系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性,可以接入至少100臺(tái)強(qiáng)震和100臺(tái)微震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)。地震集中管控軟件功能界面見(jiàn)圖4。

        圖4 地震集中管控功能界面圖

        3 結(jié) 語(yǔ)

        大渡河地震集中管控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了大渡河流域水庫(kù)地震臺(tái)網(wǎng)、大壩強(qiáng)震監(jiān)測(cè)集系統(tǒng)的集中管控和智能分析,并與大壩自動(dòng)化觀測(cè)系統(tǒng)對(duì)接,當(dāng)有振動(dòng)事件觸發(fā),多網(wǎng)自動(dòng)聯(lián)動(dòng)耦合,完成自動(dòng)觀測(cè),同時(shí)接入到庫(kù)壩安全管控信息系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了地震工況下相關(guān)監(jiān)測(cè)成果自動(dòng)計(jì)算和推送,極大地節(jié)約了日常運(yùn)維和數(shù)據(jù)分析處理的人力成本,提高了企業(yè)效益,更能在震后及時(shí)自動(dòng)生出結(jié)果,為大渡河公司地震科學(xué)決策提供快速有效和強(qiáng)有力技術(shù)支撐,滿足大渡河公司智慧企業(yè)建設(shè)和管理需要。

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