大渡河流域地震監測集中管控研究及應用

胡 瀚 尹， 高 志 良， 吳 衛 遠

(1.國能大渡河流域水電開發有限公司，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

大渡河流域作為國家規劃的十三大水電基地之一，其干流水電梯級開發共規劃24個梯級電站。流域地貌跨越川西高原、川西中高山深切峽谷區、川南低山丘陵多個地貌單元，集中落差4 175 m。同時，大渡河流域位于地震高發區，內有龍門山、鮮水河、安寧河3大斷裂帶相互交錯，且處于四川汶川、蘆山地震震中區，管轄水電區域地震烈度均較高，地震災害問題尤為突出[1]。

由于各個大壩強震系統獨立組網運行，同一個地震事件，需要安排現場運維人員單獨對每一個大壩強震數據進行分析處理，而現場運維人員崗位變動大，造成震后人工產出結果時間長，結果可靠性差。同時，水庫微震臺網也并未與大壩強震系統集中聯網統一產出。這一現狀已不能滿足大渡河公司智慧企業發展要求。為此，需開展大渡河流域地震監測集控技術研究。隨著大渡河公司流域開發腳步和智慧企業建設的不斷推進和深入，對于流域地震監測集中管控和智能分析研究的條件逐步成熟。大渡河公司庫壩管理中心作為流域大壩和地質災害的專業化管理中心，已著手進行此項研究，為今后與大壩安全管理信息的融合奠定基礎。

1 地震監測設施布置

水電站地震監測主要包括水庫微震監測和大壩強震監測。大渡河流域水電站除早期投產的龔嘴、銅街子電站未建水庫微震監測臺網和大壩強震監測臺網，其后新建電站均建有地震監測系統，目前水庫微震監測臺網共32個臺站(4個在建)，大壩強震監測臺網共60個臺站(7個在建，詳見表1)。其中瀑布溝、大崗山、猴子巖已建有水庫微震監測臺網和大壩強震監測臺網，水庫微震監測臺站均布置在遠離生產、生活區域，橫向分布在庫區邊線以外約10 km范圍，縱向覆蓋全庫區長度范圍；深溪溝、枕頭壩一級、沙坪二級水電站均建有大壩強震監測臺網，臺站分布在大壩及近壩區域[2]。

表1 大壩強震監測臺網和微震監測臺網表

2 地震集中管控研究和應用

2.2 整體思路

大渡河流域地震監測集中管控技術研究主要分為四個步驟進行。首先，收集大渡河流域管轄電站大壩和水庫地震監測資料，掌握各電站地震監測系統和庫壩信息管理系統運行情況；第二步是開展大渡河流域地震監測管控模式研究，重點對大壩強震、微震集成管控方式、地震監測智能分析、地震監測信息發布及應急響應模式、系統狀態信息監控開展研究；第三步是建立地震監測與監控預警指標體系，開發地震監測管控系統，實現流域地震監測的集中管控和智能分析，滿足大渡河公司智慧企業建設和管理需要；第四步是在以上基礎上，持續探索與庫壩信息管理系統聯動耦合的方式，以實現地震工況下相關監測成果自動計算和推送，為大渡河地震科學決策提供強有力技術支撐[3]。

2.3 管控模式研究

2.3.1 強震、微震集中管控研究

大壩強震管控均位于公司內網體系內，逐步統一分配同網段內網地址，為后續通過采集器升級以實現終端狀態監控(比如采集器供電、采樣情況，地震計零點電壓值等信息)做好準備，強震管控傳輸圖見圖1。

圖1 強震集中管控數據傳輸圖

目前，大渡河流域微震系統委托專業單位進行維護，數據存儲服務器主要位于外網，數據由外網至內網的遷移不僅僅是服務器的轉換，還需要逐步有計劃培養一支專業化的地震信息管理團隊。在此種背景下，為順利推進集中管控研究，暫采用公網ip端口映射的方式，將內網地震集中管控服務器微震數據端口映射到虛擬公網上，由委托管理單位的地震數據流服務器主動將水庫微震臺網地震波形數據推送到內網集中管控服務器，微震管控傳輸圖見圖2。

圖2 微震集中管控數據傳輸圖

2.3.2 地震監測智能分析

地震監測智能分析功能能夠自動進行地震觸發波形烈度、加速度、持續時間等分析，主要由實時處理系統、自動強震數據處理和數據庫組成。其中，實時處理系統負責接收匯集數據、檢測觸發、生成事件文件；自動強震數據處理系統進行自動數據校正，自動計算并將結果存儲到數據庫。主要的數據匯總和分析中心位于成都，為了在極端工況下能夠進行數據的應急處理，電站現場各大壩強震點也能夠獲取本地的數據和計算結果，在本地服務器上自動生成烈度結果。

在數據分析的基礎上，智能分析功能能夠生成完整的監測信息或報告，例如專業分析報告、報表、圖形等，具體輸出內容可通過人機交互按需選擇。

2.3.3 地震監測信息發布及應急響應模式

地震集中管控不僅與各電站強震和微震監測系統接口統一，實現數據集成和系統管控，而且與庫壩信息管理系統接口兼容，實時將地震信息推送至庫壩信息管理系統，借助現有信息發布功能進行預警發布和大壩安全管理預警響應。

地震實時處理系統中的GET_SEIS模塊按委托單位最新地震信息或讀取歷史信息數據庫存入強震服務器數據庫。SMA_INFOPUB模塊實時運行，從數據庫查詢最新地震信息，根據地震信息獲取每個強震大壩臺網的烈度計算結果，自動生成報表，將結果推送至地震集中管控中心，再分發到后續預警響應平臺。

2.4 建立地震超快報(預警)指標體系

地震超快報(預警)系統是在大地震發生之后破壞性地面運動到來之前幾秒到幾十秒時間內發布預警信息，系統由地震檢測系統、通訊系統、處理系統和用戶報警系統組成。

利用水庫微震臺網和部分大壩強震臺網進行地震超快報和地震速報，在收到第一個臺站P波信號后，持續利用單臺、雙臺P波數據持續計算預警地震震中位置、預警等級，發布快報信息，在接收到三個以上臺站的P波信號后，計算地震三要素進行地震速報、烈度速報。

同時，為增加地震預警的可靠性，平臺接入省地震局速報目錄，將省內其他地方地震信息與庫壩安全管理系統中的大壩安全管控信息結合，根據地震到達大壩的時間和烈度參考值，確定啟動的大壩安全管理相關的預警和應急響應等級。地震超快報流程見圖3。

圖3 地震超快報流程圖

2.5 地震集中管控系統的開發

在前期一系列研究的基礎上，開發大渡河流域地震集中管控平臺，將大渡河流域大壩強震和庫區微震監測系統集成集中在成都管控中心。主要做法是在原有的CSDP-RTP強震實時處理系統軟件的基礎上，實現實時監測測點加速度波形，自動觸發、自動截取波形記錄、自動分析等軟件智能化，生產豐富的監測信息或報告，包括專業分析報告、報表、圖形等。主要功能包括：地震監測實時監控、地震監測實時分析、地震監測結果實時發布。開發完成后的系統具有可擴展性，可以接入至少100臺強震和100臺微震監測臺網。地震集中管控軟件功能界面見圖4。

圖4 地震集中管控功能界面圖

3 結 語

大渡河地震集中管控系統，實現了大渡河流域水庫地震臺網、大壩強震監測集系統的集中管控和智能分析，并與大壩自動化觀測系統對接，當有振動事件觸發，多網自動聯動耦合，完成自動觀測，同時接入到庫壩安全管控信息系統，實現了地震工況下相關監測成果自動計算和推送，極大地節約了日常運維和數據分析處理的人力成本，提高了企業效益，更能在震后及時自動生出結果，為大渡河公司地震科學決策提供快速有效和強有力技術支撐，滿足大渡河公司智慧企業建設和管理需要。