地震專家與水電專家的成功合作——金沙江下游梯級水電站水庫地震監測系統通過驗收

周雙超

(中國長江三峽集團公司金沙江公司籌建處新聞中心，四川成都 610042)

8月29日至31日，中國地震局在成都召開會議，對向家壩和溪洛渡水電站蓄水前地震監測系統進行專項驗收，同時也是對金沙江下游梯級水電站水庫地震監測系統(一期工程)建設進行總體驗收。

來自中國地震局、中國長江三峽集團公司、水電水利規劃設計總院、中國水利水電科學研究院、中國水電顧問集團中南勘測設計研究院、長江勘測規劃設計研究院、中國地震局下屬單位的專家組成了驗收專家組，許紹燮院士任驗收專家組組長。來自地震監測領域和水電行業近50名專家聚集成都，對歷時5年半時間才完成的向家壩和溪洛渡水電站蓄水前地震監測系統進行專項驗收。經過認真討論和審議，驗收專家組認為，金沙江下游向家壩和溪洛渡水電站蓄水前一期工程滿足合同和設計要求，同意通過驗收。

驗收會議由中國地震局監測預報司宋彥云副司長主持。中國地震局副局長陰朝民、中國長江三峽集團公司副總經理樊啟祥參加會議并發表重要講話。

行業內眾多知名學者和專家在一起切磋交流，既是對向家壩和溪洛渡水電站蓄水前地震監測系統的專項驗收，也是金沙江下游梯級水電站水庫地震監測系統一期工程的總體驗收，同時對水庫地震監測學科的發展將產生積極的推動作用。

充分發揮清潔能源——水電的優勢

水電是我國第二大常規能源，更是目前可再生和非化石能源中資源最明確、技術最成熟、清潔而又經濟的能源，在我國發展低碳經濟中占有重要地位。而我國大量的水電資源都集中在西南地區，這些地區地質構造復雜，是地震多發、烈度比較高的地區。為了工程的安全，必須對水庫工程蓄水前后的地震活動情況進行監測，尤其對大型活動斷裂帶可能發生的強烈地震進行監測，分析庫區地震發展趨勢，以提高庫區及工程防震減災能力，為水庫業主的職能部門提供決策依據。

我國歷來重視水庫大壩等重大建設工程防震減災工作，大型水電工程除必須作地震安全性評價外，還要對水庫誘發地震的可能性進行詳盡的論證，對壩高100米以上、庫容5億立方米以上，且可能誘發5級以上地震的水庫提出建設專用地震監測臺網的要求。

我國開展水庫地震監測起步于上世紀60年代初新豐江水庫，半個世紀以來，已有十余座大型水庫建有不同規模的地震監測網。三峽工程是我國建成的第一個大型的水庫地震監測系統。驗收專家組組長、許紹燮院士就是我國最早從事水庫地震研究的地震學專家之一，他還告訴記者，他大學畢業不久，趕上的第一個大型地震科研項目正是新豐江水庫的地震監測研究，通過對大量的監測資料進行科學分析，許紹燮首次提出了“水庫地震”的觀點，此后他一直關注水庫地震監測專業。他還告訴記者:新豐江水庫以后，我國科研工作者對水庫誘發地震進行了較為系統的監測和研究，我國水庫地震監測已經積累了豐富的經驗，取得了豐碩的研究成果，并達到國際先進水平。我國已具有生產現代化地震監測儀器設備和水庫地震監測系統建設、運行和維護的能力。我國自行研發的地震觀測設備還出口國外。

金沙江下游4個梯級水電站位于我國西南部地震活動性較強的地區，中國長江三峽集團非常重視金沙江下游水電開發中的水庫抗震安全問題，按照國家有關法律法規和相關規范的要求，開展了地震安全性評價和抗震設計復核等工作。為了有效地監視金沙江下游河段庫區的潛在震源區和可能誘發水庫地震區的地震活動情況，獲取庫區的天然構造地震和水庫誘發地震資料，中國長江三峽集團在金沙江下游梯級電站建設初期，就著手全面規劃流域監測系統的建設。

許紹燮院士十分關心金沙江下游梯級水電站水庫地震監測系統建設。他語重心長地告訴記者:綜合比較煤炭、核電、石油等能源特點，水電是干凈、經濟的，我們一定要保護好水電作為清潔能源的優勢，保護好水電的好名聲，要讓水電長久為子孫后代服務。這次會議，全國的地震專家和水電專家聚集在一起，就是要盡可能把問題想得全面一點，考慮更充分一點，不能讓老百姓因為害怕地震而對水電產生誤解。

國內規模最大、組網難度最高的流域水庫地震監測系統

金沙江向家壩、溪洛渡、白鶴灘、烏東德等四個梯級電站位于金沙江下游，全長792公里，水庫首尾相接，建立整個流域的工程地震監測預警系統，不僅可實現總體規劃和綜合專題研究，達到資源共享、節約投資的目的，也為規劃和建設大規模水庫地震監測系統創造了客觀條件，因此，金沙江下游河段水庫地震監測系統的建設打破了以前單個電站、單個水庫進行水庫地震監測系統研究的模式，從流域梯級的角度對四個梯級電站進行整體規劃設計，監測網絡覆蓋金沙江下游向家壩、溪洛渡、白鶴灘、烏東德四個梯級水電站工程區、水庫區及附近范圍，其建設規模和建設周期都遠遠超過國內現有大型水電工程的地震監測臺網。

金沙江下游梯級水電站水庫地震監測系統主要構成分為4個部分:一是庫區地震監測網絡，包括分布于梯級電站庫區的80個遙測數字測震子臺(含中繼站)、分布于7條斷裂帶的28個強震觀測臺、以及15個可于現場快速布設開展地震觀測的流動觀測子臺;二是地殼形變監測網絡，由4座電站庫區12個跨斷層精密水準與精密測距觀測網、4座電站庫首區流動形變與流動重力監測網、4處庫盆谷寬觀測網組成。三是地下水動態監測井網，由溪洛渡和向家壩庫區7口地下水觀測井組成。四是系統網絡管理中心，包括1個系統網絡管理中心和設在梯級電站施工區內的4個臺網分中心。

金沙江下游梯級水電站水庫地震監測系統所承擔的的主要任務有:

(1)采用地震觀測與強震動觀測相結合的方法，監測梯級電站工程的重點庫段0.5級以上天然構造地震以及水庫誘發地震活動，及時分析和提供庫區地震觀測資料及地震趨勢分析結果;進行震害速報，直接為工程應急救援服務。

(2)采用強震動觀測手段監測梯級電站庫區及其附近范圍內活動斷裂帶上可能發生的強烈地震事件，在破壞性地震波到達大壩工程之前提供地震監測信息，進而為采取應急措施提供寶貴時間，達到減少經濟損失與人員傷亡的目的。

(3)監測4個水電工程庫首區、庫盆區及其附近范圍內主要晚更新世和全新世活動斷裂帶的運動及變形，監測庫首區庫盆沉降和庫盆谷寬的動態變化，取得觀測資料并進行分析處理報告。

(4)對溪洛渡、向家壩庫區地下水井水溫、水位綜合觀測及氣壓、氣溫、降雨等輔助觀測，取得觀測資料并進行分析處理報告。

(5)當梯級電站庫區及周邊出現誘發地震跡象，需要進一步強化局部地區的監測，或庫區及其周邊已經發生了較大的地震，為正確判斷地震趨勢需要追蹤震情捕捉異常時，出動流動測震臺網，用作臨時加密強化監測。

(6)對庫區地震活動進行動態跟蹤分析研究。在地震活動出現異常變化及大震發生時，進行地震活動趨勢判斷、預測意見和震害分布預測信息，以及應急救援和防震減災對策建議。

金沙江下游梯級水電站水庫地震監測系統按照“統一規劃、分步實施”原則，根據工程不同階段分兩期實施。一期工程建設內容為系統總體規劃和溪洛渡、向家壩水電站水庫地震監測系統設計、建設、運行，工期自2006年至2015年12月，根據溪洛渡、向家壩工程大江截流、電站蓄水發電的時間安排，一期建設與運行又分為截流前和截流后兩時段分期開展。二期工程建設內容為烏東德、白鶴灘水電站水庫地震監測系統設計、建設、運行，工期自2010年7月至2022年6月。

金沙江下游河段為四川、云南兩省界河，區域人口眾多同時可利用的土地資源量少，人地矛盾突出，加之部分地區為少數民族聚居區，建設征地難問題較為突出。為保證地震數據傳輸質量，地震臺站的臺址均選擇在遠離道路、通視條件好、巖性完整穩定的山巔之上，交通條件差，建筑材料采購和運輸需要經歷必要的中轉環節，施工受天氣氣候因素制約，建設難度較大。金沙江下游梯級水電站水庫地震監測系統被業內人土稱為目前國內規模最大、組網難度最高的流域水庫地震監測系統。

為加強對系統建設的統一領導和協調，金沙江下游梯級水電站水庫地震監測系統在組織形式上采取了中國地震局統一牽頭、四川省地震局、云南省地震局參與，各梯級電站主體工程設計單位配合的專業化分工協作方式，中國地震局工程力學研究所負責項目規劃、設計、建設、運行總承包任務，中國水利水電科學研究院承擔系統的設計監理、建設監理、運行監理任務，并依據合同履行部分代行業主職能。

具有世界先進水平的數字化無線與有線信道組合的遙測地震臺網

我國開展水庫地震監測預測40多年來，經歷了從人工值守到遙測、從借用觀測天然構造地震的設備到研制水庫地震專用設備、從分散記錄到集中記錄、從單臺到組網、從手工處理到計算機處理數據、從模擬系統到數字系統等一系列的變化和進步。金沙江下游梯級水電站水庫地震監測系統全面采用了國內最先進的觀測儀器和數據采集系統，促進了我國水庫地震監測預測水平更上一個臺階。

自2006年3月開始建設，在歷時5年半的時間里，金沙江下游梯級水電站水庫地震監測系統一期工程建成35個遙測數字測震臺、1個中繼站、15個流動測震臺、20個數字強震動觀測臺、6個跨斷層精密水準與精密測距觀測場地、2個庫盆流動形變與流動重力閉合環路監測網、2處庫首谷寬觀測網、6口地下水動態監測井、2個臺網分中心，溪洛渡和向家壩庫區測震、活斷層強震動、地殼形變、地下水等監測網絡和系統網絡管理中心均已投入運行或試運行。

金沙江下游梯級水電站水庫地震監測系統包括數字遙測地震臺網、強震動觀測臺網、地殼形變監測網絡、地下水動態監測井網和系統網絡管理中心等多個不同專業監測網絡構成，采用了微震與強震觀測、固定測震與流動測震相結合的綜合監測技術，測震、強震、地下水監測數據均通過組網傳輸至臺網管理中心進行分析處理。系統的寬頻帶、采樣率高，數據存儲量和分析處理海量數據能力遠遠高于一般地震臺網，其中繼站匯集轉發能力和臺網中心的數據收集存儲和處理能力更是其它水庫臺網無法比擬的，該項目被業內人士認為是具有世界先進水平的數字化無線與有線信道組合的水庫遙測地震臺網。

項目開始建設以來，根據工程實際進展先后進行了14次階段性驗收。8月19日到27日，由山東省地震局研究員林榕光任組長的檢查測試專家組對向家壩和溪洛渡水電站蓄水前地震監測系統進行專項驗收，同時也是對金沙江下游梯級水電站水庫地震監測系統(一期工程)建設進行總體驗收。現場檢查測試報告表明，技術系統功能各項指標要求達到了設計要求，運行情況良好，滿足了向家壩、溪洛渡兩個大型水庫地震監測工作的要求。

林榕光是獲得國務院政府特殊津貼的專家，長期從事地震觀測技術工作，曾擔任“長江三峽工程誘發地震監測系統”監理組長，他主持的烏江流域水電工程數字遙測地震臺網勘選、設計、研制和建設獲得過中國地震局地震預測研究所頒發的一等獎。近年來，林榕光足跡遍及瀾滄江、金沙江、雅礱江、大渡河，對西南片大型水電站建成的水庫地震監測系統十分了解。經過9天的現場檢查測試，他對金沙江下游梯級水電站水庫地震監測系統(一期工程)給予了很高的評價。林榕光認為，金沙江下游梯級水電站水庫地震監測系統規模大、功能全，監測臺網布局合理，設備先進，運行穩定，靈敏度高，在國內水庫地震監測系統中，達到了國內一流水平。林榕光告訴記者，經過檢查測試，在重點監測區，均記錄到0.5級及以下震級的地震，這顯示出系統有較強的靈敏度，實際監測能力優于理論設計的監測能力。水庫周圍10—20公里范圍能記錄到0.5級地震，并記錄分析了包括2008年5月12日四川汶川特大地震在內的眾多地震信息，在“5·12”汶川發生特大地震時，震中距溪洛渡臺網分中心300多公里，溪洛渡固定測震臺網仍記錄到較完整的地震波形，顯示該系統具有較高的動態范圍。

林榕光指出，水庫地震成因復雜，本底資料十分重要。在水庫建成前進行一定時間的地震觀測，獲得盡可能長時間的庫壩區的地震活動背景情況的高質量監測資料，不僅對誘發地震的預測判斷非常有價值，而且為分析水庫蓄水地震活動的發展提供了不可缺少的基礎數據，因此地震監測系統有必要在蓄水前全部投入正常運行。金沙江地震監測系統投入運行以來，已取得了溪洛渡庫區近5年、向家壩庫區4年的地震本底監測記錄。這樣的提前量，在一般水電工程中不多見，體現了中國長江三峽集團作為中央企業的社會責任感，不僅為大壩安全著想，為庫區人民生命財產安全考慮，還為社會服務，為公共利益負責。

留給子孫后代的寶貴財富

由于地震的周期長，具有不確定性，目前地震的準確預測是一個世界難題。哪個國家能拿出全面系統記錄地震活動規律的實測數據，哪個國家就為防震抗震研究作出了巨大貢獻。中國地震局地球物理研究所研究員楊大克告訴記者:由于監測密度不夠，加上沒有好的設備，我國從事防震抗震研究采用的強震動地面衰減關系曲線圖一直是參照美國提供的數據，沒有我國自己的觀測數據可供參考。2008年汶川大地震發生時，也只是獲取了一些孤點數據，沒有能夠拿到系統全面的理想數據。他希望將來有可能在金沙江下游梯級水電站水庫地震監測系統中得到突破。

國家“十五”重點項目“中國數字強震動臺網”在國家地震重點監視防御區內共布設了1100個固定強震臺，其中金沙江下游河段周邊附近布設了25個固定強震臺。為了提高金沙江下游梯級電站庫區周邊中強地震的監測能力，中國長江三峽集團又增布了28個強震動觀測臺站;同時還在水庫地震監測系統的80個遙測數字測震子臺中，對其中具有發生中強地震背景及壩址庫首區的58個固定測震臺站增設了強震動加速度觀測項;為掌握壩址區自由場條件下強震動反應，在溪洛渡、向家壩兩電站壩址下游建設了強震觀測臺站，可以在震發的第一時間捕捉到自由場強震數據，并實時傳輸到地震網絡中心進行分析處理。

楊大克參與過三峽工程地震監測系統建設，主持了多個大型地震觀測臺網技術系統的技術設計工作。楊大克指出，我國在地震高發區強震觀測的間距是30—40公里，而在金沙江下游梯級電站庫區，觀測的間距達到了10—15公里，大大高于我國其它地區的地震觀測密度。

國家地震局監測預報司副司長宋彥云接受記者采訪時說，水庫誘發地震是多種因素綜合作用的結果，目前還不能確定哪一種因素或哪幾種因素起著決定性的作用，水庫地震有很多待研究的課題，因此需要多手段、多學科綜合研究。中國長江三峽集團按照水庫地震監測的特點完成水庫專業地震監測網絡建設，結合云南和四川兩省建立的區域地震監測網絡，專用臺網和專業網絡互為補充，資源共享，使金沙江下游區域的地震監測網絡效能得到進一步提高。有了豐富的觀測資料就可以對水庫地震原因進行分析，對庫區地震發展趨勢作出判斷，對庫區地震作出科學解釋，讓庫區百姓放心。豐富的地震監測本底資料，將為我國抗震科研工作積累不可多得的觀測數據資料，也是留給子孫后代的寶貴財富。