大桥水库地震监测台网系统实现

张正伟,王登伟,杨洪刚

(四川省地震局，四川 西昌 615022)

四川省凉山州大桥水库所在地区是一个天然构造地震活动性较高的区域，其地震地质条件相当复杂。大桥水库库区周围分布着若干个震级上限较高的潜在震源区，尤其是震级上限为7.0级的田湾—冕宁潜在震源区紧靠大桥水库坝址，对大桥水库的安全威胁很大(杜瑶，2014)。大桥水库地震监测系统为电站工程专用小孔径密集型地震监测台网，重点监测库坝区特别是可能诱发地震库段的地震活动情况，为提高库坝区的防震减灾能力提供科学的决策依据。

1 大桥水库库区地质概况

大桥水库库区所在地区的地震地质条件相当复杂，库坝区及其周围的岩石为晋宁、海西、印支、燕山等几个时期的侵入岩，节理裂隙发育，破碎带宽，渗水性能好。岩性条件亦有利于库水沿断层裂隙渗透，为诱发地震提供条件。活动性高的安宁河西支断裂纵贯整个水库所在区域(杨晓源，1999)。安宁河断裂是一条由相距4～8 km的几乎平行的东西两支大断裂组成，东支断裂是一条全新世活动断裂，是“川滇菱形块体”的边界断裂，历史上曾多次发生中强以上地震，从坝址以东穿过，距坝址距离仅1.2 km。西支断裂总长约200 km，于坝址西侧500 m处穿过，纵贯整个库区。有数十条断层纵横交错于库区及周围，有相当部分断裂将在蓄水后被淹没。上述岩性、构造及水文地质特性为水库诱发地震的产生创造了有利的条件(韩进等，2006)。

2 大桥水库地震监测台网系统概况

大桥水库地震监测台网以冕宁县大桥水库为中心向四面展开，主要沿安宁河断裂展布，同时兼顾南面，子台分布在102°05′E～102°32′E，28°24′N～28°53′N地区。构成南北长23 km，东西宽22 km的微小地震监测网。大桥水库专用地震监测台网由数据处理中心和4个数字测震台组成，布设有擦拉台、沙坝台、黄家坝台、勒帕台4个地震台，组成小孔径测震台网，台站以安装周期1 s的地震计为主，放大倍率为10万。台网目前能达到的监测能力为：(1)对库坝区、潜在诱发地震库段的监测能力不小于ML0.5级地震，定位精度可达到1类；(2)对网内地区的地震，可监测到ML≥1.0地震，定位精度可以达到1类；(3)对台网边缘地区的地震，可监测到ML≥2.0级地震，定位精度可达到2类。

3 监测台系统

CDMA传输台站由地震计、数据采集器、CDMA路由器、充电控制稳压器、太阳能板、避雷器及蓄电池组成(见图1)。监测台站有1个台站采用宽频带地震计，其余3个台站采用短周期地震计。全部采用24位以太网络口数据采集服务器，使台站具备宽频带、大动态的地震观测能力，配以CDMA1x网络传输数据网络，实现了IP到仪器，网络到台站的目标。采用CDMA方式传输的各台站均有CDMA 3G无线网络覆盖，台站信号强度大于等于19 dBm，网络平均速率满足传输要求。台站利用电信CDMA网络，通过CDMA路由器拨号接入。为确保数据传输质量，监测中心通过SDH专线接入电信数据机房，台站监测中心通过认证服务器完成用户认证和IP地址绑定，完成台站与中心的VPDN专网组建，实现台站与监测中心间的数据安全传输，有利于增加系统的稳定性和可维护性，有利于确保系统的运行率(景晟等，2014)。

4 监测中心系统

监测中心采用基于数据库和分布式网络环境的Jopens系统，进行地震观测数据接收、存储、交换和实时处理、交互分析、速报、编目、归档等一系列工作，数据产出统一、规范，其网络拓扑图见图2。台网中心实时监控、人机交互相结合处理地震事件，对满足触发条件的事件能在规定时间内快速测定地震三要素，实现了人机结合地震速报和分析处理。监测中心数据传输系统采用专用数据流服务器，可以通过授权和配置流服务器使台网中心共享非本地台网的其他地震台数据，实现资源共享、组网灵活，扩大本地中心的地震监测能力。监测中心采用与区域数字地震台网独立而兼容的技术系统，主要处理水库诱发地震微震观测和强震观测获取的数据信息，完成实时数据接收处理、脱机处理、数据交换、检查、存储连续波形数据和人机交互处理。为保证数据的连续性，数据交换系统及交互处理均采用双机热备份工作方式，把记录的地震数据和地震事件通过局域网传输到至人机交互系统、地震编目系统、数据备份系统以及数据库。系统运行产出的资料进行记录并刻录成光盘作为永久性保存。实时数据经过人机交互系统产出地震目录、观测数据、事件文件备份数据。完成库坝区、潜在诱发地震库段的范围内地震监测能力达到ML0.5级的地震基本数据的存储管理，产出符合要求的地震目录和观测报告，以地震信息网络为平台进行地震信息发布，提供数据共享和交换服务，能为有关部门和社会公众提供多种数据服务。

图1 监测台站示意图

图2 监测中心网络拓扑图示意图

5 台网工作情况

图3 大桥水库监测区域logN—M图

在大桥水库监测区域(28°30′N～28°54′N，101°54′E～102°30′E)，试运行与考核运行期间，记录到0.1～4.0级地震229次，拟合logN-M直线，得：logN=2.6203-0.6432M。该直线用实线绘于图3中(图中数据为：a=2.6203，b=0.6432，R=-0.9889，震级M范围0.0～4.0)，实线旁的小圆点为实测统计值，可见当ML≥0.5级时，实测值以直线为轴心分散在其两侧，而ML<0.5级时，实测数明显低于拟合直线。不难验证ML0.5级为拟合直线的符合较好的低震级点。大桥水库地震监测台网记录的2016年1月19日02时20分四川石棉ML1.3地震，波形图见图4。地震监测系统2016年1月至2016年12月运行期间共记录了地震352次，其中单台地震46次,定位地震306次,在定位地震事件中：0.0～0.9级的地震141次，1.0～1.9级地震144次，2.0～2.9级地震58次，3.0～3.9级地震7次，4.0～4.9级地震1次，5.0～5.9级地震1次，震中分布图见图5。

图4 地震波形图

图5 震中分布图

6 结论

监测中心采用了最新的信息技术，充分利用网络资源，使台网数据共享、虚拟组网、扩展台网监控能力成为现实。监测处理中心与数字地震台实现了双向数据通信，实现了台站的数据传输、下载和台站设备维护。随着CDMA无线数据网络速率的提高，还可以增加对台站工作环境和台站设备工作状态的监控系统。使台站运行情况得到实时监控，可以有效提高台网运行率和台站安全保障。大桥水库地震专用监测台网进一步形成了数据资源共享、信息交换联动的有利机制，将全面提升区域监测能力，对安宁河下游区域潜在震源区监测下限能力延伸，为地震监测预报分析提供可靠的技术数据支撑，为提高区域内的防震减灾能力提供科学的决策依据。