地震专家与水电专家的成功合作——金沙江下游梯级水电站水库地震监测系统通过验收

周双超

(中国长江三峡集团公司金沙江公司筹建处新闻中心，四川成都 610042)

8月29日至31日，中国地震局在成都召开会议，对向家坝和溪洛渡水电站蓄水前地震监测系统进行专项验收，同时也是对金沙江下游梯级水电站水库地震监测系统(一期工程)建设进行总体验收。

来自中国地震局、中国长江三峡集团公司、水电水利规划设计总院、中国水利水电科学研究院、中国水电顾问集团中南勘测设计研究院、长江勘测规划设计研究院、中国地震局下属单位的专家组成了验收专家组，许绍燮院士任验收专家组组长。来自地震监测领域和水电行业近50名专家聚集成都，对历时5年半时间才完成的向家坝和溪洛渡水电站蓄水前地震监测系统进行专项验收。经过认真讨论和审议，验收专家组认为，金沙江下游向家坝和溪洛渡水电站蓄水前一期工程满足合同和设计要求，同意通过验收。

验收会议由中国地震局监测预报司宋彦云副司长主持。中国地震局副局长阴朝民、中国长江三峡集团公司副总经理樊启祥参加会议并发表重要讲话。

行业内众多知名学者和专家在一起切磋交流，既是对向家坝和溪洛渡水电站蓄水前地震监测系统的专项验收，也是金沙江下游梯级水电站水库地震监测系统一期工程的总体验收，同时对水库地震监测学科的发展将产生积极的推动作用。

充分发挥清洁能源——水电的优势

水电是我国第二大常规能源，更是目前可再生和非化石能源中资源最明确、技术最成熟、清洁而又经济的能源，在我国发展低碳经济中占有重要地位。而我国大量的水电资源都集中在西南地区，这些地区地质构造复杂，是地震多发、烈度比较高的地区。为了工程的安全，必须对水库工程蓄水前后的地震活动情况进行监测，尤其对大型活动断裂带可能发生的强烈地震进行监测，分析库区地震发展趋势，以提高库区及工程防震减灾能力，为水库业主的职能部门提供决策依据。

我国历来重视水库大坝等重大建设工程防震减灾工作，大型水电工程除必须作地震安全性评价外，还要对水库诱发地震的可能性进行详尽的论证，对坝高100米以上、库容5亿立方米以上，且可能诱发5级以上地震的水库提出建设专用地震监测台网的要求。

我国开展水库地震监测起步于上世纪60年代初新丰江水库，半个世纪以来，已有十余座大型水库建有不同规模的地震监测网。三峡工程是我国建成的第一个大型的水库地震监测系统。验收专家组组长、许绍燮院士就是我国最早从事水库地震研究的地震学专家之一，他还告诉记者，他大学毕业不久，赶上的第一个大型地震科研项目正是新丰江水库的地震监测研究，通过对大量的监测资料进行科学分析，许绍燮首次提出了“水库地震”的观点，此后他一直关注水库地震监测专业。他还告诉记者:新丰江水库以后，我国科研工作者对水库诱发地震进行了较为系统的监测和研究，我国水库地震监测已经积累了丰富的经验，取得了丰硕的研究成果，并达到国际先进水平。我国已具有生产现代化地震监测仪器设备和水库地震监测系统建设、运行和维护的能力。我国自行研发的地震观测设备还出口国外。

金沙江下游4个梯级水电站位于我国西南部地震活动性较强的地区，中国长江三峡集团非常重视金沙江下游水电开发中的水库抗震安全问题，按照国家有关法律法规和相关规范的要求，开展了地震安全性评价和抗震设计复核等工作。为了有效地监视金沙江下游河段库区的潜在震源区和可能诱发水库地震区的地震活动情况，获取库区的天然构造地震和水库诱发地震资料，中国长江三峡集团在金沙江下游梯级电站建设初期，就着手全面规划流域监测系统的建设。

许绍燮院士十分关心金沙江下游梯级水电站水库地震监测系统建设。他语重心长地告诉记者:综合比较煤炭、核电、石油等能源特点，水电是干净、经济的，我们一定要保护好水电作为清洁能源的优势，保护好水电的好名声，要让水电长久为子孙后代服务。这次会议，全国的地震专家和水电专家聚集在一起，就是要尽可能把问题想得全面一点，考虑更充分一点，不能让老百姓因为害怕地震而对水电产生误解。

国内规模最大、组网难度最高的流域水库地震监测系统

金沙江向家坝、溪洛渡、白鹤滩、乌东德等四个梯级电站位于金沙江下游，全长792公里，水库首尾相接，建立整个流域的工程地震监测预警系统，不仅可实现总体规划和综合专题研究，达到资源共享、节约投资的目的，也为规划和建设大规模水库地震监测系统创造了客观条件，因此，金沙江下游河段水库地震监测系统的建设打破了以前单个电站、单个水库进行水库地震监测系统研究的模式，从流域梯级的角度对四个梯级电站进行整体规划设计，监测网络覆盖金沙江下游向家坝、溪洛渡、白鹤滩、乌东德四个梯级水电站工程区、水库区及附近范围，其建设规模和建设周期都远远超过国内现有大型水电工程的地震监测台网。

金沙江下游梯级水电站水库地震监测系统主要构成分为4个部分:一是库区地震监测网络，包括分布于梯级电站库区的80个遥测数字测震子台(含中继站)、分布于7条断裂带的28个强震观测台、以及15个可于现场快速布设开展地震观测的流动观测子台;二是地壳形变监测网络，由4座电站库区12个跨断层精密水准与精密测距观测网、4座电站库首区流动形变与流动重力监测网、4处库盆谷宽观测网组成。三是地下水动态监测井网，由溪洛渡和向家坝库区7口地下水观测井组成。四是系统网络管理中心，包括1个系统网络管理中心和设在梯级电站施工区内的4个台网分中心。

金沙江下游梯级水电站水库地震监测系统所承担的的主要任务有:

(1)采用地震观测与强震动观测相结合的方法，监测梯级电站工程的重点库段0.5级以上天然构造地震以及水库诱发地震活动，及时分析和提供库区地震观测资料及地震趋势分析结果;进行震害速报，直接为工程应急救援服务。

(2)采用强震动观测手段监测梯级电站库区及其附近范围内活动断裂带上可能发生的强烈地震事件，在破坏性地震波到达大坝工程之前提供地震监测信息，进而为采取应急措施提供宝贵时间，达到减少经济损失与人员伤亡的目的。

(3)监测4个水电工程库首区、库盆区及其附近范围内主要晚更新世和全新世活动断裂带的运动及变形，监测库首区库盆沉降和库盆谷宽的动态变化，取得观测资料并进行分析处理报告。

(4)对溪洛渡、向家坝库区地下水井水温、水位综合观测及气压、气温、降雨等辅助观测，取得观测资料并进行分析处理报告。

(5)当梯级电站库区及周边出现诱发地震迹象，需要进一步强化局部地区的监测，或库区及其周边已经发生了较大的地震，为正确判断地震趋势需要追踪震情捕捉异常时，出动流动测震台网，用作临时加密强化监测。

(6)对库区地震活动进行动态跟踪分析研究。在地震活动出现异常变化及大震发生时，进行地震活动趋势判断、预测意见和震害分布预测信息，以及应急救援和防震减灾对策建议。

金沙江下游梯级水电站水库地震监测系统按照“统一规划、分步实施”原则，根据工程不同阶段分两期实施。一期工程建设内容为系统总体规划和溪洛渡、向家坝水电站水库地震监测系统设计、建设、运行，工期自2006年至2015年12月，根据溪洛渡、向家坝工程大江截流、电站蓄水发电的时间安排，一期建设与运行又分为截流前和截流后两时段分期开展。二期工程建设内容为乌东德、白鹤滩水电站水库地震监测系统设计、建设、运行，工期自2010年7月至2022年6月。

金沙江下游河段为四川、云南两省界河，区域人口众多同时可利用的土地资源量少，人地矛盾突出，加之部分地区为少数民族聚居区，建设征地难问题较为突出。为保证地震数据传输质量，地震台站的台址均选择在远离道路、通视条件好、岩性完整稳定的山巅之上，交通条件差，建筑材料采购和运输需要经历必要的中转环节，施工受天气气候因素制约，建设难度较大。金沙江下游梯级水电站水库地震监测系统被业内人土称为目前国内规模最大、组网难度最高的流域水库地震监测系统。

为加强对系统建设的统一领导和协调，金沙江下游梯级水电站水库地震监测系统在组织形式上采取了中国地震局统一牵头、四川省地震局、云南省地震局参与，各梯级电站主体工程设计单位配合的专业化分工协作方式，中国地震局工程力学研究所负责项目规划、设计、建设、运行总承包任务，中国水利水电科学研究院承担系统的设计监理、建设监理、运行监理任务，并依据合同履行部分代行业主职能。

具有世界先进水平的数字化无线与有线信道组合的遥测地震台网

我国开展水库地震监测预测40多年来，经历了从人工值守到遥测、从借用观测天然构造地震的设备到研制水库地震专用设备、从分散记录到集中记录、从单台到组网、从手工处理到计算机处理数据、从模拟系统到数字系统等一系列的变化和进步。金沙江下游梯级水电站水库地震监测系统全面采用了国内最先进的观测仪器和数据采集系统，促进了我国水库地震监测预测水平更上一个台阶。

自2006年3月开始建设，在历时5年半的时间里，金沙江下游梯级水电站水库地震监测系统一期工程建成35个遥测数字测震台、1个中继站、15个流动测震台、20个数字强震动观测台、6个跨断层精密水准与精密测距观测场地、2个库盆流动形变与流动重力闭合环路监测网、2处库首谷宽观测网、6口地下水动态监测井、2个台网分中心，溪洛渡和向家坝库区测震、活断层强震动、地壳形变、地下水等监测网络和系统网络管理中心均已投入运行或试运行。

金沙江下游梯级水电站水库地震监测系统包括数字遥测地震台网、强震动观测台网、地壳形变监测网络、地下水动态监测井网和系统网络管理中心等多个不同专业监测网络构成，采用了微震与强震观测、固定测震与流动测震相结合的综合监测技术，测震、强震、地下水监测数据均通过组网传输至台网管理中心进行分析处理。系统的宽频带、采样率高，数据存储量和分析处理海量数据能力远远高于一般地震台网，其中继站汇集转发能力和台网中心的数据收集存储和处理能力更是其它水库台网无法比拟的，该项目被业内人士认为是具有世界先进水平的数字化无线与有线信道组合的水库遥测地震台网。

项目开始建设以来，根据工程实际进展先后进行了14次阶段性验收。8月19日到27日，由山东省地震局研究员林榕光任组长的检查测试专家组对向家坝和溪洛渡水电站蓄水前地震监测系统进行专项验收，同时也是对金沙江下游梯级水电站水库地震监测系统(一期工程)建设进行总体验收。现场检查测试报告表明，技术系统功能各项指标要求达到了设计要求，运行情况良好，满足了向家坝、溪洛渡两个大型水库地震监测工作的要求。

林榕光是获得国务院政府特殊津贴的专家，长期从事地震观测技术工作，曾担任“长江三峡工程诱发地震监测系统”监理组长，他主持的乌江流域水电工程数字遥测地震台网勘选、设计、研制和建设获得过中国地震局地震预测研究所颁发的一等奖。近年来，林榕光足迹遍及澜沧江、金沙江、雅砻江、大渡河，对西南片大型水电站建成的水库地震监测系统十分了解。经过9天的现场检查测试，他对金沙江下游梯级水电站水库地震监测系统(一期工程)给予了很高的评价。林榕光认为，金沙江下游梯级水电站水库地震监测系统规模大、功能全，监测台网布局合理，设备先进，运行稳定，灵敏度高，在国内水库地震监测系统中，达到了国内一流水平。林榕光告诉记者，经过检查测试，在重点监测区，均记录到0.5级及以下震级的地震，这显示出系统有较强的灵敏度，实际监测能力优于理论设计的监测能力。水库周围10—20公里范围能记录到0.5级地震，并记录分析了包括2008年5月12日四川汶川特大地震在内的众多地震信息，在“5·12”汶川发生特大地震时，震中距溪洛渡台网分中心300多公里，溪洛渡固定测震台网仍记录到较完整的地震波形，显示该系统具有较高的动态范围。

林榕光指出，水库地震成因复杂，本底资料十分重要。在水库建成前进行一定时间的地震观测，获得尽可能长时间的库坝区的地震活动背景情况的高质量监测资料，不仅对诱发地震的预测判断非常有价值，而且为分析水库蓄水地震活动的发展提供了不可缺少的基础数据，因此地震监测系统有必要在蓄水前全部投入正常运行。金沙江地震监测系统投入运行以来，已取得了溪洛渡库区近5年、向家坝库区4年的地震本底监测记录。这样的提前量，在一般水电工程中不多见，体现了中国长江三峡集团作为中央企业的社会责任感，不仅为大坝安全着想，为库区人民生命财产安全考虑，还为社会服务，为公共利益负责。

留给子孙后代的宝贵财富

由于地震的周期长，具有不确定性，目前地震的准确预测是一个世界难题。哪个国家能拿出全面系统记录地震活动规律的实测数据，哪个国家就为防震抗震研究作出了巨大贡献。中国地震局地球物理研究所研究员杨大克告诉记者:由于监测密度不够，加上没有好的设备，我国从事防震抗震研究采用的强震动地面衰减关系曲线图一直是参照美国提供的数据，没有我国自己的观测数据可供参考。2008年汶川大地震发生时，也只是获取了一些孤点数据，没有能够拿到系统全面的理想数据。他希望将来有可能在金沙江下游梯级水电站水库地震监测系统中得到突破。

国家“十五”重点项目“中国数字强震动台网”在国家地震重点监视防御区内共布设了1100个固定强震台，其中金沙江下游河段周边附近布设了25个固定强震台。为了提高金沙江下游梯级电站库区周边中强地震的监测能力，中国长江三峡集团又增布了28个强震动观测台站;同时还在水库地震监测系统的80个遥测数字测震子台中，对其中具有发生中强地震背景及坝址库首区的58个固定测震台站增设了强震动加速度观测项;为掌握坝址区自由场条件下强震动反应，在溪洛渡、向家坝两电站坝址下游建设了强震观测台站，可以在震发的第一时间捕捉到自由场强震数据，并实时传输到地震网络中心进行分析处理。

杨大克参与过三峡工程地震监测系统建设，主持了多个大型地震观测台网技术系统的技术设计工作。杨大克指出，我国在地震高发区强震观测的间距是30—40公里，而在金沙江下游梯级电站库区，观测的间距达到了10—15公里，大大高于我国其它地区的地震观测密度。

国家地震局监测预报司副司长宋彦云接受记者采访时说，水库诱发地震是多种因素综合作用的结果，目前还不能确定哪一种因素或哪几种因素起着决定性的作用，水库地震有很多待研究的课题，因此需要多手段、多学科综合研究。中国长江三峡集团按照水库地震监测的特点完成水库专业地震监测网络建设，结合云南和四川两省建立的区域地震监测网络，专用台网和专业网络互为补充，资源共享，使金沙江下游区域的地震监测网络效能得到进一步提高。有了丰富的观测资料就可以对水库地震原因进行分析，对库区地震发展趋势作出判断，对库区地震作出科学解释，让库区百姓放心。丰富的地震监测本底资料，将为我国抗震科研工作积累不可多得的观测数据资料，也是留给子孙后代的宝贵财富。