糯扎渡、景洪水庫(kù)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)修復(fù)重建

馬紅虎 周發(fā)勝 馬子舒 隋明坤

（中國(guó)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(guó)和世界的水利水電建設(shè)歷史表明，高壩大型水庫(kù)建成以后，有可能使得庫(kù)區(qū)及周邊地區(qū)地震活動(dòng)性增強(qiáng)，甚至誘發(fā)中強(qiáng)以上破壞性地震。與相同震級(jí)的天然地震相比，由于水庫(kù)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(duì)水庫(kù)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(huì)影響。在已知震例中，印度柯依納水庫(kù)地震和我國(guó)新豐江水庫(kù)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(guó)國(guó)務(wù)院發(fā)布《地震監(jiān)測(cè)管理?xiàng)l例》，第十四條明確規(guī)定：壩高100 m 以上、庫(kù)容5 億立方米以上，且可能誘發(fā)5 級(jí)以上地震的水庫(kù)建設(shè)工程，應(yīng)當(dāng)建設(shè)專(zhuān)用地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)（中國(guó)地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司，2003；中國(guó)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(kù)正常蓄水位812 m，心墻堆石壩最大壩高261.5 m，居同類(lèi)壩型世界第三，總庫(kù)容237.03×108m3，調(diào)節(jié)庫(kù)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(kù)八級(jí)開(kāi)發(fā)方案的第6 級(jí)，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(kù)庫(kù)容11.4×108m3，最大壩高108 m，壩頂總長(zhǎng)704.5 m，2008 年下半年第一臺(tái)機(jī)組發(fā)電，2009 年上半年5 臺(tái)機(jī)組全部投產(chǎn)。糯扎渡、景洪水庫(kù)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(kāi)發(fā)對(duì)該地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有巨大推動(dòng)作用。因此，修繕恢復(fù)糯扎渡、景洪水電站水庫(kù)地震監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)，具有重要的科學(xué)和現(xiàn)實(shí)意義。

1 臺(tái)網(wǎng)概況及監(jiān)測(cè)目標(biāo)

糯扎渡電站水庫(kù)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)由12 個(gè)測(cè)震臺(tái)站和糯扎渡水庫(kù)臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)中心構(gòu)成。一期臺(tái)站4 個(gè)，主要分布于糯扎渡水庫(kù)庫(kù)區(qū)，于2008 年6 月建成主體設(shè)備安裝，產(chǎn)出單臺(tái)地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，2009 年2 月監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)。二期臺(tái)站8 個(gè)，于2009 年6 月開(kāi)始運(yùn)行，并將糯扎渡監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)一、二期臺(tái)站合并組網(wǎng)觀測(cè)。景洪水庫(kù)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)共4 個(gè)水庫(kù)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)站，于2008 年3 月開(kāi)始運(yùn)行。由于歷史原因，2 個(gè)水庫(kù)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)的觀測(cè)房屋破損、設(shè)備老化，大部分臺(tái)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(duì)糯扎渡、景洪水庫(kù)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)修繕工程進(jìn)行設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)專(zhuān)家論證優(yōu)化臺(tái)網(wǎng)布局和設(shè)備，部分臺(tái)站地震計(jì)由短周期換成寬頻帶，糯扎渡干壩臺(tái)被取消，2019 年7 月，修繕工程啟動(dòng)施工。為了支持國(guó)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(guò)程中，原糯扎渡水庫(kù)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)的和平臺(tái)和景洪水庫(kù)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)的銀子臺(tái)，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(tái)站建筑、防雷、供電系統(tǒng)修繕和地震專(zhuān)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(gè)電站水庫(kù)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)由15 個(gè)水庫(kù)地震臺(tái)站組成（圖1）；2020 年1 月1 日—9 月30 日，修繕后的臺(tái)網(wǎng)進(jìn)入試運(yùn)行階段；2020 年10 月1 日—12 月31 日，臺(tái)網(wǎng)完成考核運(yùn)行。

圖1 糯扎渡、景洪水庫(kù)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)臺(tái)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(tái)網(wǎng)對(duì)瀾滄江中下游水庫(kù)流域地震監(jiān)測(cè)起到保障作用，糯扎渡水庫(kù)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)在重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)的有效地震監(jiān)測(cè)下限定為ML0.5，水平定位誤差小于l km；一般監(jiān)測(cè)區(qū)的有效地震監(jiān)測(cè)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(tái)網(wǎng)監(jiān)控能力要求，?。?9.5°—101.25°E，21.65°—24.0°N）作為監(jiān)測(cè)區(qū)范圍，?。?9.97°—100.86°E，21.94°—23.75°N）作為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)（即庫(kù)區(qū)）范圍。

2 恢復(fù)修繕工作

為了盡快完成臺(tái)站修繕，恢復(fù)水庫(kù)地震臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)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(duì)糯扎渡、景洪水電站水庫(kù)誘發(fā)地震臺(tái)網(wǎng)原16 個(gè)地震臺(tái)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，核查臺(tái)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(tái)站建筑物的完好情況等，確定修繕?lè)桨?，商定?shù)據(jù)維護(hù)中心裝修方案和設(shè)備安裝方式。對(duì)各臺(tái)站設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)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(tái)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(duì)原有臺(tái)站的觀測(cè)設(shè)施、臺(tái)站設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸方式和臺(tái)網(wǎng)中心設(shè)備進(jìn)行恢復(fù)重建，并未進(jìn)行臺(tái)址重選。

2.1 臺(tái)站觀測(cè)環(huán)境土建修繕

糯扎渡、景洪水庫(kù)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)于2008 年建成后歷經(jīng)了多次地震，臺(tái)站觀測(cè)設(shè)施受到不同程度的破壞，加之多方面歷史原因，臺(tái)站年久失修且無(wú)人看管、維護(hù)，部分臺(tái)站房屋設(shè)施、觀測(cè)環(huán)境均已不能滿足地震觀測(cè)要求。因此，臺(tái)站觀測(cè)設(shè)施改造是修繕重建的主要工作之一。本項(xiàng)目對(duì)15 個(gè)臺(tái)站均有不同程度的土建修繕，主要包括：至臺(tái)站簡(jiǎn)易道路清修、院內(nèi)環(huán)境清理、觀測(cè)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(cè)室屋面防水層翻修，圍墻及觀測(cè)室飾面層粉刷，內(nèi)外門(mén)、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(kù)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)原臺(tái)站基本采用太陽(yáng)能供電系統(tǒng)。其中糯扎渡臺(tái)和忙糯臺(tái)臺(tái)站所在位置光照不足，無(wú)法滿足設(shè)備供電需求，本次修繕工作對(duì)2 個(gè)臺(tái)站供電系統(tǒng)予以?xún)?yōu)化，采用市電和太陽(yáng)能雙供電模式；其他臺(tái)站延用太陽(yáng)能供電模式，更換太陽(yáng)能供電設(shè)備相關(guān)組件，修伐遮擋太陽(yáng)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(gè)臺(tái)站的防雷地網(wǎng)；更換所有臺(tái)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(cè)、檢修、更換修復(fù)后，避雷器接地電阻均小于5 Ω。

2.3 觀測(cè)設(shè)備維修更換

在糯扎渡、景洪水庫(kù)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)修繕過(guò)程中，對(duì)原有地震專(zhuān)業(yè)設(shè)備（北京港震科技有限公司生產(chǎn)）其中10 臺(tái)EDAS-24IP3、5 臺(tái)EDAS-24GN3 地震數(shù)據(jù)采集器和15 臺(tái)FSS-3M短周期地震計(jì)、1 臺(tái)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(tái)及忙糯臺(tái)專(zhuān)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(kù)區(qū)及周邊地震監(jiān)測(cè)能力。臺(tái)站地震觀測(cè)設(shè)備恢復(fù)重建統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 臺(tái)站地震觀測(cè)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(tái)站傳輸方式恢復(fù)重建

原糯扎渡、景洪臺(tái)網(wǎng)采用SDH 數(shù)據(jù)專(zhuān)線和數(shù)傳電臺(tái)混用的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本次改造修繕對(duì)通信組網(wǎng)傳輸方式進(jìn)行實(shí)地調(diào)查優(yōu)化，無(wú)線3G/4G 通信信號(hào)強(qiáng)度可滿足大部分臺(tái)站數(shù)據(jù)傳輸需求，僅有景洪臺(tái)網(wǎng)的勐往臺(tái)、糯扎渡臺(tái)網(wǎng)的倮練臺(tái)、忙糯臺(tái)、糯扎渡臺(tái)站通信信號(hào)強(qiáng)度小于10 dB，信號(hào)不穩(wěn)定，故4 個(gè)臺(tái)站采用數(shù)據(jù)專(zhuān)線及無(wú)線4G 雙通信模式，其余臺(tái)站優(yōu)化調(diào)整通信運(yùn)營(yíng)商，采用移動(dòng)和電信無(wú)線信號(hào)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(shí)傳輸及連續(xù)性（劉映德等，2012）。修繕改造后，2 個(gè)臺(tái)網(wǎng)所屬臺(tái)站單臺(tái)平均運(yùn)行率均達(dá)95%以上，見(jiàn)表2。

表2 糯扎渡、景洪臺(tái)網(wǎng)2020 年1—9 月各個(gè)遙測(cè)臺(tái)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(cè)能力

糯扎渡、景洪水電站地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)水庫(kù)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(jiàn)圖2 紫色框線區(qū)。

圖2 糯扎渡、景洪水電站地震監(jiān)測(cè)臺(tái)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(gè)水庫(kù)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)恢復(fù)重建后，應(yīng)滿足：對(duì)于水庫(kù)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(shí)間在12 min 內(nèi)；對(duì)于水庫(kù)影響區(qū)內(nèi)發(fā)生ML≥3.0、水庫(kù)監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)發(fā)生ML≥4.0 地震或震群序列地震時(shí)，為業(yè)主提供地震活動(dòng)性、趨勢(shì)判定、水庫(kù)地震定性意見(jiàn)以及可能對(duì)壩區(qū)影響程度的評(píng)估意見(jiàn)等（王翠芳等，2020）。

2020 年1 月1 日至12 月30 日，2 個(gè)臺(tái)網(wǎng)在其水庫(kù)影響區(qū)共記錄地震事件485 次，監(jiān)測(cè)區(qū)共計(jì)記錄地震事件1 072 次，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 2020 年監(jiān)測(cè)區(qū)及水庫(kù)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(kù)監(jiān)測(cè)區(qū)記錄ML≤0.9 地 震335 次，1.0—1.9 級(jí) 地 震566 次，2.0—2.9 級(jí)地震152 次，3.0—3.9級(jí)地震16 次，4.0—4.9 級(jí)地震2 次；最大地震為2020 年7 月22 日云南瀾滄縣4.6級(jí)地震，震源深度約2 km；②水庫(kù)影響區(qū)記 錄 到ML≤0.9 地 震251 次，1.0—1.9級(jí)地震204 次，2.0—2.9 級(jí)地震30 次，3.0—3.9 級(jí)地震1 次，無(wú)4.0 級(jí)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(jí)地震，地震震源深度約7 km。

修繕后繪制了2 個(gè)水庫(kù)監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)能力分布圖，結(jié)果見(jiàn)圖3，可見(jiàn)修繕改造后，糯扎渡、景洪水庫(kù)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)最小震級(jí)達(dá)0.3，可記錄到臨近庫(kù)岸區(qū)ML1.0以下大量微小地震，水庫(kù)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)整體監(jiān)測(cè)能力得到顯著提升。

圖3 糯扎渡、景洪水庫(kù)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)整體監(jiān)測(cè)能力Fig.3 Overall monitoring capability of the Nuozhadu and Jinghong Reservoir Seismic Monitoring Networks

4 結(jié)束語(yǔ)

瀾滄江中下游的糯扎渡、景洪水電站是實(shí)現(xiàn)國(guó)家水電資源優(yōu)化配置，全國(guó)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(kù)地震專(zhuān)用臺(tái)網(wǎng)，對(duì)水庫(kù)地震監(jiān)測(cè)及周邊區(qū)域地震趨勢(shì)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(duì)糯扎渡、景洪水庫(kù)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)進(jìn)行修繕，主要對(duì)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(tái)網(wǎng)布局及設(shè)備，加設(shè)3 臺(tái)寬頻帶地震計(jì)及加速度計(jì)，在恢復(fù)原臺(tái)網(wǎng)觀測(cè)的同時(shí)，觀測(cè)質(zhì)量得到進(jìn)一步提高。修繕完成后，2 個(gè)水庫(kù)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)各臺(tái)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(kù)區(qū)監(jiān)測(cè)能力得到顯著提高，可記錄臨近庫(kù)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(kù)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(mén)防災(zāi)減災(zāi)決策制定和部署提供依據(jù)。同時(shí)，糯扎渡、景洪水庫(kù)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)的修繕恢復(fù)，有效提高了庫(kù)區(qū)防震減災(zāi)能力，為水電站的安全生產(chǎn)、庫(kù)區(qū)人民群眾的生產(chǎn)安全、生活穩(wěn)定提供了有力保障。