2021, Vol. 42
我国和世界的水利水电建设历史表明，高坝大型水库建成以后，有可能使得库区及周边地区地震活动性增强，甚至诱发中强以上破坏性地震。与相同震级的天然地震相比，由于水库诱发地震震源深度较浅，具有影响强度（烈度）明显偏高的特点，容易造成较严重的局域性破坏，对水库工程及附近地区，特别是下游城镇居民的安全构成直接威胁，造成较大的社会影响。在已知震例中，印度柯依纳水库地震和我国新丰江水库地震造成的破坏最为严重，数百人在地震中丧生，数千人受伤，坝体结构、厂房建筑和发电设施等受到不同程度的破坏，电站停止运转，以致造成区域性工业瘫痪。
鉴于防震减灾和水电工程安全需要，中华人民共和国国务院发布《地震监测管理条例》，第十四条明确规定：坝高100 m以上、库容5亿立方米以上，且可能诱发5级以上地震的水库建设工程，应当建设专用地震监测台网（中国地震局监测预报司，2003；中国地震局、2005）。糯扎渡电站位于澜沧江下游普洱市思茅区和澜沧县交界处，是澜沧江下游水电核心工程，也是实施云电外送的主要电源点。糯扎渡水库正常蓄水位812 m，心墙堆石坝最大坝高261.5 m，居同类坝型世界第三，总库容237.03×108 m3，调节库容113.35×108 m3，总装机容量585×104 kW，年平均发电量239.12×108 kW·h。景洪电站位于云南省西双版纳州景洪市北郊澜沧江干流，是澜沧江干流中下游为两库八级开发方案的第6级，电站以发电为主，兼有航运、防洪、旅游等综合利用效益。水库库容11.4×108 m3，最大坝高108 m，坝顶总长704.5 m，2008年下半年第一台机组发电，2009年上半年5台机组全部投产。糯扎渡、景洪水库具有周期调节性能，电站地处滇西北少数民族地区，项目开发对该地区社会经济发展具有巨大推动作用。因此，修缮恢复糯扎渡、景洪水电站水库地震监测技术系统，具有重要的科学和现实意义。
1 台网概况及监测目标糯扎渡电站水库地震监测台网由12个测震台站和糯扎渡水库台网监测中心构成。一期台站4个，主要分布于糯扎渡水库库区，于2008年6月建成主体设备安装，产出单台地震监测数据，2009年2月监测系统实现联网监测。二期台站8个，于2009年6月开始运行，并将糯扎渡监测台网一、二期台站合并组网观测。景洪水库地震监测台网共4个水库地震监测台站，于2008年3月开始运行。由于历史原因，2个水库地震监测台网的观测房屋破损、设备老化，大部分台站在2015—2016年相继停止工作。2017年，华能澜沧江水电股份有限公司（业主）委托昆明水利水电设计院，对糯扎渡、景洪水库地震监测台网修缮工程进行设计，经过专家论证优化台网布局和设备，部分台站地震计由短周期换成宽频带，糯扎渡干坝台被取消，2019年7月，修缮工程启动施工。为了支持国家地震烈度速报预警工程项目的实施，在恢复重建实施过程中，原糯扎渡水库地震监测台网的和平台和景洪水库地震监测台网的银子台，与云南省地震局达成共建协议，由该地震局实施改造，实现数据共享。
2019年7—12月，完成台站建筑、防雷、供电系统修缮和地震专业设备检修更换及机房中心建设、调试工作，修缮工程完成后，糯扎渡、景洪2个电站水库地震监测台网由15个水库地震台站组成（图 1）；2020年1月1日—9月30日，修缮后的台网进入试运行阶段；2020年10月1日—12月31日，台网完成考核运行。
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图 1 糯扎渡、景洪水库地震监测台网台站分布 Fig.1 Distribution map of seismic monitoring stations in Nuozhadu and Jinghong Reservoirs Seismic Monitoring Networks |
为确保修缮后的台网对澜沧江中下游水库流域地震监测起到保障作用，糯扎渡水库地震监测台网在重点监测区的有效地震监测下限定为ML 0.5，水平定位误差小于1 km；一般监测区的有效地震监测下限定为ML1.0，水平定位误差小于2 km。根据水电站所处位置以及台网监控能力要求，取（99.5°—101.25°E，21.65°—24.0°N）作为监测区范围，取（99.97°—100.86°E，21.94°—23.75°N）作为重点监测区（即库区）范围。
2 恢复修缮工作为了尽快完成台站修缮，恢复水库地震台网监测工作，由华能澜沧江水电股份有限公司与云南省地震工程研究院共同负责完成项目工程实施工作，云南省地震局工程研究院成立项目实施工作组，并于2019年8月12日—21日组织技术力量对糯扎渡、景洪水电站水库诱发地震台网原16个地震台进行现场调研，核查台站通信组网、安全运行、供电系统、防雷等系统的工作状态以及台站建筑物的完好情况等，确定修缮方案，商定数据维护中心装修方案和设备安装方式。对各台站设备进行现场调研，了解所有设备状态，予以撤回修理，确定设备修复方案。广泛收集台站信息资料，为恢复重建工作提供重要依据。本次修缮工程主要对原有台站的观测设施、台站设备、数据传输方式和台网中心设备进行恢复重建，并未进行台址重选。
2.1 台站观测环境土建修缮糯扎渡、景洪水库地震监测台网于2008年建成后历经了多次地震，台站观测设施受到不同程度的破坏，加之多方面历史原因，台站年久失修且无人看管、维护，部分台站房屋设施、观测环境均已不能满足地震观测要求。因此，台站观测设施改造是修缮重建的主要工作之一。本项目对15个台站均有不同程度的土建修缮，主要包括：至台站简易道路清修、院内环境清理、观测室环境清扫、院内外排水沟清修；部分围墙基础及围墙砌筑，观测室屋面防水层翻修，围墙及观测室饰面层粉刷，内外门、锁除锈、漆刷及更换，院内地坪沉降修整等。
2.2 防雷接地及供电设施等辅助系统修缮糯扎渡、景洪水库地震监测台网原台站基本采用太阳能供电系统。其中糯扎渡台和忙糯台台站所在位置光照不足，无法满足设备供电需求，本次修缮工作对2个台站供电系统予以优化，采用市电和太阳能双供电模式；其他台站延用太阳能供电模式，更换太阳能供电设备相关组件，修伐遮挡太阳能光照的植物。因年久失修，防雷接地系统不同程度受损，本次修缮工作将重建糯扎渡、景洪2个台站的防雷地网；更换所有台站的接地等电位板，修缮改造避雷塔、针、带除锈、漆刷、防雷地网；重新安装等电位联结端子板；经检测、检修、更换修复后，避雷器接地电阻均小于5 Ω。
2.3 观测设备维修更换在糯扎渡、景洪水库地震监测台网修缮过程中，对原有地震专业设备（北京港震科技有限公司生产）其中10台EDAS-24IP3、5台EDAS-24GN3地震数据采集器和15台FSS-3M短周期地震计、1台BBAS-2加速度计进行检验、调试、修理、配套、率（标）定与安装。在原有设备基础上，优化糯扎渡台及忙糯台专业设备，更换为GLS-60宽频带地震计，加装加速度计，以更好地提高库区及周边地震监测能力。台站地震观测设备恢复重建统计见表 1。
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表 1 台站地震观测设备恢复重建统计 Table 1 Statistics of seismic observation equipment recovery and reconstruction at stations |
原糯扎渡、景洪台网采用SDH数据专线和数传电台混用的方式进行数据传输。本次改造修缮对通信组网传输方式进行实地调查优化，无线3G/4G通信信号强度可满足大部分台站数据传输需求，仅有景洪台网的勐往台、糯扎渡台网的倮练台、忙糯台、糯扎渡台站通信信号强度小于10 dB，信号不稳定，故4个台站采用数据专线及无线4G双通信模式，其余台站优化调整通信运营商，采用移动和电信无线信号强弱择优采用方案，以便更好地保障数据的实时传输及连续性（刘映德等，2012）。修缮改造后，2个台网所属台站单台平均运行率均达95%以上，见表 2。
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表 2 糯扎渡、景洪台网2020年1—9月各个遥测台运行率统计 Table 2 The operation rate of each telemetry station of Nuozhadu and Jinghong Network from January to September 2020 |
糯扎渡、景洪水电站地震监测台网水库影响区范围分别是：（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），速报区范围见图 2紫色框线区。
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图 2 糯扎渡、景洪水电站地震监测台网速报区范围 Fig.2 Map of quick report area of Nuozhadu and Jinghong Dam Networks |
按照相关要求，2个水库地震监测台网恢复重建后，应满足：对于水库影响区内ML≥2.5和工程坝址250 km范围内ML≥5.0地震事件，速报时间在12 min内；对于水库影响区内发生ML≥3.0、水库监测区内发生ML≥4.0地震或震群序列地震时，为业主提供地震活动性、趋势判定、水库地震定性意见以及可能对坝区影响程度的评估意见等（王翠芳等，2020）。
2020年1月1日至12月30日，2个台网在其水库影响区共记录地震事件485次，监测区共计记录地震事件1 072次，统计结果见表 3。
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表 3 2020年监测区及水库影响区地震记录统计 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水库监测区记录ML≤0.9地震335次，1.0—1.9级地震566次，2.0—2.9级地震152次，3.0—3.9级地震16次，4.0—4.9级地震2次；最大地震为2020年7月22日云南澜沧县4.6级地震，震源深度约2 km；②水库影响区记录到ML≤0.9地震251次，1.0—1.9级地震204次，2.0—2.9级地震30次，3.0—3.9级地震1次，无4.0级以上地震；最大地震为2020年4月3日发生在云南景谷县的3.4级地震，地震震源深度约7 km。
修缮后绘制了2个水库监测台网监测能力分布图，结果见图 3，可见修缮改造后，糯扎渡、景洪水库地震监测台网监测最小震级达0.3，可记录到临近库岸区ML 1.0以下大量微小地震，水库地震监测台网整体监测能力得到显著提升。
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图 3 糯扎渡、景洪水库地震监测台网整体监测能力 Fig.3 Overall monitoring capability of the Nuozhadu and Jinghong Reservoir Seismic Monitoring Networks |
澜沧江中下游的糯扎渡、景洪水电站是实现国家水电资源优化配置，全国联网目标的骨干工程，是实施“西电东送”及“云电外送”战略的基础项目。按照防震减灾相关法律法规要求，建设糯扎渡、景洪水库地震专用台网，对水库地震监测及周边区域地震趋势研判起到不可或缺的作用。受多种历史原因影响，设备老旧失修，房屋围墙破损倒塌，经华能澜沧江水电股份有限公司与云南省地震局共同努力，2019年对糯扎渡、景洪水库地震监测台网进行修缮，主要对破损房屋进行修缮，维修并更新老旧设备，重新优化台网布局及设备，加设3台宽频带地震计及加速度计，在恢复原台网观测的同时，观测质量得到进一步提高。修缮完成后，2个水库地震监测台网各台站运行率均达95%以上，波形标定及数据质量均达新建标准，库区监测能力得到显著提高，可记录临近库岸区ML 1.0以下大量微小地震记录，为深入研究糯扎渡、景洪水库诱发地震特征以及成因机理，提供了丰富完整的数据资料，可为职能部门防灾减灾决策制定和部署提供依据。同时，糯扎渡、景洪水库地震监测台网的修缮恢复，有效提高了库区防震减灾能力，为水电站的安全生产、库区人民群众的生产安全、生活稳定提供了有力保障。
中国地震局监测预报司. 数字地震观测技术[M]. 北京: 地震出版社, 2003.
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中国地震局. 中国数字地震观测网络技术规程[M]. 北京: 地震出版社, 2005.
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王翠芳, 何涛. 瓦屋山水库地震台网的恢复重建[J]. 地震地磁观测与研究, 2020, 41(1): 104-111. |