馬紅虎 周發(fā)勝 馬子舒 隋明坤

（中國昆明 650224 云南省地震局震災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)防治中心）

0 引言

我國和世界的水利水電建設(shè)歷史表明，高壩大型水庫建成以后，有可能使得庫區(qū)及周邊地區(qū)地震活動性增強(qiáng)，甚至誘發(fā)中強(qiáng)以上破壞性地震。與相同震級的天然地震相比，由于水庫誘發(fā)地震震源深度較淺，具有影響強(qiáng)度（烈度）明顯偏高的特點(diǎn)，容易造成較嚴(yán)重的局域性破壞，對水庫工程及附近地區(qū)，特別是下游城鎮(zhèn)居民的安全構(gòu)成直接威脅，造成較大的社會影響。在已知震例中，印度柯依納水庫地震和我國新豐江水庫地震造成的破壞最為嚴(yán)重，數(shù)百人在地震中喪生，數(shù)千人受傷，壩體結(jié)構(gòu)、廠房建筑和發(fā)電設(shè)施等受到不同程度的破壞，電站停止運(yùn)轉(zhuǎn)，以致造成區(qū)域性工業(yè)癱瘓。

鑒于防震減災(zāi)和水電工程安全需要，中華人民共和國國務(wù)院發(fā)布《地震監(jiān)測管理?xiàng)l例》，第十四條明確規(guī)定：壩高100 m 以上、庫容5 億立方米以上，且可能誘發(fā)5 級以上地震的水庫建設(shè)工程，應(yīng)當(dāng)建設(shè)專用地震監(jiān)測臺網(wǎng)（中國地震局監(jiān)測預(yù)報(bào)司，2003；中國地震局、2005）。糯扎渡電站位于瀾滄江下游普洱市思茅區(qū)和瀾滄縣交界處，是瀾滄江下游水電核心工程，也是實(shí)施云電外送的主要電源點(diǎn)。糯扎渡水庫正常蓄水位812 m，心墻堆石壩最大壩高261.5 m，居同類壩型世界第三，總庫容237.03×108m3，調(diào)節(jié)庫容113.35×108m3，總裝機(jī)容量585×104kW，年平均發(fā)電量239.12×108kW·h。景洪電站位于云南省西雙版納州景洪市北郊瀾滄江干流，是瀾滄江干流中下游為兩庫八級開發(fā)方案的第6 級，電站以發(fā)電為主，兼有航運(yùn)、防洪、旅游等綜合利用效益。水庫庫容11.4×108m3，最大壩高108 m，壩頂總長704.5 m，2008 年下半年第一臺機(jī)組發(fā)電，2009 年上半年5 臺機(jī)組全部投產(chǎn)。糯扎渡、景洪水庫具有周期調(diào)節(jié)性能，電站地處滇西北少數(shù)民族地區(qū)，項(xiàng)目開發(fā)對該地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有巨大推動作用。因此，修繕恢復(fù)糯扎渡、景洪水電站水庫地震監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)，具有重要的科學(xué)和現(xiàn)實(shí)意義。

1 臺網(wǎng)概況及監(jiān)測目標(biāo)

糯扎渡電站水庫地震監(jiān)測臺網(wǎng)由12 個測震臺站和糯扎渡水庫臺網(wǎng)監(jiān)測中心構(gòu)成。一期臺站4 個，主要分布于糯扎渡水庫庫區(qū)，于2008 年6 月建成主體設(shè)備安裝，產(chǎn)出單臺地震監(jiān)測數(shù)據(jù)，2009 年2 月監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測。二期臺站8 個，于2009 年6 月開始運(yùn)行，并將糯扎渡監(jiān)測臺網(wǎng)一、二期臺站合并組網(wǎng)觀測。景洪水庫地震監(jiān)測臺網(wǎng)共4 個水庫地震監(jiān)測臺站，于2008 年3 月開始運(yùn)行。由于歷史原因，2 個水庫地震監(jiān)測臺網(wǎng)的觀測房屋破損、設(shè)備老化，大部分臺站在2015—2016 年相繼停止工作。2017 年，華能瀾滄江水電股份有限公司（業(yè)主）委托昆明水利水電設(shè)計(jì)院，對糯扎渡、景洪水庫地震監(jiān)測臺網(wǎng)修繕工程進(jìn)行設(shè)計(jì)，經(jīng)過專家論證優(yōu)化臺網(wǎng)布局和設(shè)備，部分臺站地震計(jì)由短周期換成寬頻帶，糯扎渡干壩臺被取消，2019 年7 月，修繕工程啟動施工。為了支持國家地震烈度速報(bào)預(yù)警工程項(xiàng)目的實(shí)施，在恢復(fù)重建實(shí)施過程中，原糯扎渡水庫地震監(jiān)測臺網(wǎng)的和平臺和景洪水庫地震監(jiān)測臺網(wǎng)的銀子臺，與云南省地震局達(dá)成共建協(xié)議，由該地震局實(shí)施改造，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

2019 年7—12 月，完成臺站建筑、防雷、供電系統(tǒng)修繕和地震專業(yè)設(shè)備檢修更換及機(jī)房中心建設(shè)、調(diào)試工作，修繕工程完成后，糯扎渡、景洪2 個電站水庫地震監(jiān)測臺網(wǎng)由15 個水庫地震臺站組成（圖1）；2020 年1 月1 日—9 月30 日，修繕后的臺網(wǎng)進(jìn)入試運(yùn)行階段；2020 年10 月1 日—12 月31 日，臺網(wǎng)完成考核運(yùn)行。

圖1 糯扎渡、景洪水庫地震監(jiān)測臺網(wǎng)臺站分布Fig.1 Distribution map of seismic monitoring stations in Nuozhadu and Jinghong Reservoirs Seismic Monitoring Networks

為確保修繕后的臺網(wǎng)對瀾滄江中下游水庫流域地震監(jiān)測起到保障作用，糯扎渡水庫地震監(jiān)測臺網(wǎng)在重點(diǎn)監(jiān)測區(qū)的有效地震監(jiān)測下限定為ML0.5，水平定位誤差小于l km；一般監(jiān)測區(qū)的有效地震監(jiān)測下限定為ML1.0，水平定位誤差小于2 km。根據(jù)水電站所處位置以及臺網(wǎng)監(jiān)控能力要求，?。?9.5°—101.25°E，21.65°—24.0°N）作為監(jiān)測區(qū)范圍，?。?9.97°—100.86°E，21.94°—23.75°N）作為重點(diǎn)監(jiān)測區(qū)（即庫區(qū)）范圍。

2 恢復(fù)修繕工作

為了盡快完成臺站修繕，恢復(fù)水庫地震臺網(wǎng)監(jiān)測工作，由華能瀾滄江水電股份有限公司與云南省地震工程研究院共同負(fù)責(zé)完成項(xiàng)目工程實(shí)施工作，云南省地震局工程研究院成立項(xiàng)目實(shí)施工作組，并于2019 年8 月12 日—21 日組織技術(shù)力量對糯扎渡、景洪水電站水庫誘發(fā)地震臺網(wǎng)原16 個地震臺進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)研，核查臺站通信組網(wǎng)、安全運(yùn)行、供電系統(tǒng)、防雷等系統(tǒng)的工作狀態(tài)以及臺站建筑物的完好情況等，確定修繕方案，商定數(shù)據(jù)維護(hù)中心裝修方案和設(shè)備安裝方式。對各臺站設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)研，了解所有設(shè)備狀態(tài)，予以撤回修理，確定設(shè)備修復(fù)方案。廣泛收集臺站信息資料，為恢復(fù)重建工作提供重要依據(jù)。本次修繕工程主要對原有臺站的觀測設(shè)施、臺站設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸方式和臺網(wǎng)中心設(shè)備進(jìn)行恢復(fù)重建，并未進(jìn)行臺址重選。

2.1 臺站觀測環(huán)境土建修繕

糯扎渡、景洪水庫地震監(jiān)測臺網(wǎng)于2008 年建成后歷經(jīng)了多次地震，臺站觀測設(shè)施受到不同程度的破壞，加之多方面歷史原因，臺站年久失修且無人看管、維護(hù)，部分臺站房屋設(shè)施、觀測環(huán)境均已不能滿足地震觀測要求。因此，臺站觀測設(shè)施改造是修繕重建的主要工作之一。本項(xiàng)目對15 個臺站均有不同程度的土建修繕，主要包括：至臺站簡易道路清修、院內(nèi)環(huán)境清理、觀測室環(huán)境清掃、院內(nèi)外排水溝清修；部分圍墻基礎(chǔ)及圍墻砌筑，觀測室屋面防水層翻修，圍墻及觀測室飾面層粉刷，內(nèi)外門、鎖除銹、漆刷及更換，院內(nèi)地坪沉降修整等。

2.2 防雷接地及供電設(shè)施等輔助系統(tǒng)修繕

糯扎渡、景洪水庫地震監(jiān)測臺網(wǎng)原臺站基本采用太陽能供電系統(tǒng)。其中糯扎渡臺和忙糯臺臺站所在位置光照不足，無法滿足設(shè)備供電需求，本次修繕工作對2 個臺站供電系統(tǒng)予以優(yōu)化，采用市電和太陽能雙供電模式；其他臺站延用太陽能供電模式，更換太陽能供電設(shè)備相關(guān)組件，修伐遮擋太陽能光照的植物。因年久失修，防雷接地系統(tǒng)不同程度受損，本次修繕工作將重建糯扎渡、景洪2 個臺站的防雷地網(wǎng)；更換所有臺站的接地等電位板，修繕改造避雷塔、針、帶除銹、漆刷、防雷地網(wǎng)；重新安裝等電位聯(lián)結(jié)端子板；經(jīng)檢測、檢修、更換修復(fù)后，避雷器接地電阻均小于5 Ω。

2.3 觀測設(shè)備維修更換

在糯扎渡、景洪水庫地震監(jiān)測臺網(wǎng)修繕過程中，對原有地震專業(yè)設(shè)備（北京港震科技有限公司生產(chǎn)）其中10 臺EDAS-24IP3、5 臺EDAS-24GN3 地震數(shù)據(jù)采集器和15 臺FSS-3M短周期地震計(jì)、1 臺BBAS-2 加速度計(jì)進(jìn)行檢驗(yàn)、調(diào)試、修理、配套、率（標(biāo)）定與安裝。在原有設(shè)備基礎(chǔ)上，優(yōu)化糯扎渡臺及忙糯臺專業(yè)設(shè)備，更換為GLS-60 寬頻帶地震計(jì)，加裝加速度計(jì)，以更好地提高庫區(qū)及周邊地震監(jiān)測能力。臺站地震觀測設(shè)備恢復(fù)重建統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 臺站地震觀測設(shè)備恢復(fù)重建統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics of seismic observation equipment recovery and reconstruction at stations

2.4 臺站傳輸方式恢復(fù)重建

原糯扎渡、景洪臺網(wǎng)采用SDH 數(shù)據(jù)專線和數(shù)傳電臺混用的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本次改造修繕對通信組網(wǎng)傳輸方式進(jìn)行實(shí)地調(diào)查優(yōu)化，無線3G/4G 通信信號強(qiáng)度可滿足大部分臺站數(shù)據(jù)傳輸需求，僅有景洪臺網(wǎng)的勐往臺、糯扎渡臺網(wǎng)的倮練臺、忙糯臺、糯扎渡臺站通信信號強(qiáng)度小于10 dB，信號不穩(wěn)定，故4 個臺站采用數(shù)據(jù)專線及無線4G 雙通信模式，其余臺站優(yōu)化調(diào)整通信運(yùn)營商，采用移動和電信無線信號強(qiáng)弱擇優(yōu)采用方案，以便更好地保障數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸及連續(xù)性（劉映德等，2012）。修繕改造后，2 個臺網(wǎng)所屬臺站單臺平均運(yùn)行率均達(dá)95%以上，見表2。

表2 糯扎渡、景洪臺網(wǎng)2020 年1—9 月各個遙測臺運(yùn)行率統(tǒng)計(jì)Table 2 The operation rate of each telemetry station of Nuozhadu and Jinghong Network from January to September 2020

3 修繕后微震監(jiān)測能力

糯扎渡、景洪水電站地震監(jiān)測臺網(wǎng)水庫影響區(qū)范圍分別是：（99.92°—100.39°E，23.09°—23.75°N）和（100.01°—100.75°E，22.45°—23.09°N），以及（100.45°—100.92°E，21.89°—22.45°N），速報(bào)區(qū)范圍見圖2 紫色框線區(qū)。

圖2 糯扎渡、景洪水電站地震監(jiān)測臺網(wǎng)速報(bào)區(qū)范圍Fig.2 Map of quick report area of Nuozhadu and Jinghong Dam Networks

按照相關(guān)要求，2 個水庫地震監(jiān)測臺網(wǎng)恢復(fù)重建后，應(yīng)滿足：對于水庫影響區(qū)內(nèi)ML≥2.5 和工程壩址250 km 范圍內(nèi)ML≥5.0 地震事件，速報(bào)時間在12 min 內(nèi)；對于水庫影響區(qū)內(nèi)發(fā)生ML≥3.0、水庫監(jiān)測區(qū)內(nèi)發(fā)生ML≥4.0 地震或震群序列地震時，為業(yè)主提供地震活動性、趨勢判定、水庫地震定性意見以及可能對壩區(qū)影響程度的評估意見等（王翠芳等，2020）。

2020 年1 月1 日至12 月30 日，2 個臺網(wǎng)在其水庫影響區(qū)共記錄地震事件485 次，監(jiān)測區(qū)共計(jì)記錄地震事件1 072 次，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。

表3 2020 年監(jiān)測區(qū)及水庫影響區(qū)地震記錄統(tǒng)計(jì)Table 3 The number of earthquakes of each magnitude recorded in monitoring area and reservoir influence area in 2020

由表3 可知：①水庫監(jiān)測區(qū)記錄ML≤0.9 地 震335 次，1.0—1.9 級 地 震566 次，2.0—2.9 級地震152 次，3.0—3.9級地震16 次，4.0—4.9 級地震2 次；最大地震為2020 年7 月22 日云南瀾滄縣4.6級地震，震源深度約2 km；②水庫影響區(qū)記 錄 到ML≤0.9 地 震251 次，1.0—1.9級地震204 次，2.0—2.9 級地震30 次，3.0—3.9 級地震1 次，無4.0 級以上地震；最大地震為2020 年4 月3 日發(fā)生在云南景谷縣的3.4 級地震，地震震源深度約7 km。

修繕后繪制了2 個水庫監(jiān)測臺網(wǎng)監(jiān)測能力分布圖，結(jié)果見圖3，可見修繕改造后，糯扎渡、景洪水庫地震監(jiān)測臺網(wǎng)監(jiān)測最小震級達(dá)0.3，可記錄到臨近庫岸區(qū)ML1.0以下大量微小地震，水庫地震監(jiān)測臺網(wǎng)整體監(jiān)測能力得到顯著提升。

圖3 糯扎渡、景洪水庫地震監(jiān)測臺網(wǎng)整體監(jiān)測能力Fig.3 Overall monitoring capability of the Nuozhadu and Jinghong Reservoir Seismic Monitoring Networks

4 結(jié)束語

瀾滄江中下游的糯扎渡、景洪水電站是實(shí)現(xiàn)國家水電資源優(yōu)化配置，全國聯(lián)網(wǎng)目標(biāo)的骨干工程，是實(shí)施“西電東送”及“云電外送”戰(zhàn)略的基礎(chǔ)項(xiàng)目。按照防震減災(zāi)相關(guān)法律法規(guī)要求，建設(shè)糯扎渡、景洪水庫地震專用臺網(wǎng)，對水庫地震監(jiān)測及周邊區(qū)域地震趨勢研判起到不可或缺的作用。受多種歷史原因影響，設(shè)備老舊失修，房屋圍墻破損倒塌，經(jīng)華能瀾滄江水電股份有限公司與云南省地震局共同努力，2019 年對糯扎渡、景洪水庫地震監(jiān)測臺網(wǎng)進(jìn)行修繕，主要對破損房屋進(jìn)行修繕，維修并更新老舊設(shè)備，重新優(yōu)化臺網(wǎng)布局及設(shè)備，加設(shè)3 臺寬頻帶地震計(jì)及加速度計(jì)，在恢復(fù)原臺網(wǎng)觀測的同時，觀測質(zhì)量得到進(jìn)一步提高。修繕完成后，2 個水庫地震監(jiān)測臺網(wǎng)各臺站運(yùn)行率均達(dá)95%以上，波形標(biāo)定及數(shù)據(jù)質(zhì)量均達(dá)新建標(biāo)準(zhǔn)，庫區(qū)監(jiān)測能力得到顯著提高，可記錄臨近庫岸區(qū)ML1.0以下大量微小地震記錄，為深入研究糯扎渡、景洪水庫誘發(fā)地震特征以及成因機(jī)理，提供了豐富完整的數(shù)據(jù)資料，可為職能部門防災(zāi)減災(zāi)決策制定和部署提供依據(jù)。同時，糯扎渡、景洪水庫地震監(jiān)測臺網(wǎng)的修繕恢復(fù)，有效提高了庫區(qū)防震減災(zāi)能力，為水電站的安全生產(chǎn)、庫區(qū)人民群眾的生產(chǎn)安全、生活穩(wěn)定提供了有力保障。