SEISMOLOGICAL AND GEOMAGNETIC
OBSERV ATION AND RESEARCH
第41卷 第5期2020年 10月
Vol.41 No. 5Oct. 2020
doi: 10. 3969/j. issn. 1003-3246. 2020. 05. 019
0 引言
水库地震监测是我国地震监测的重要组成部分。水库蓄水以及库区水位的反复变动可能引发地震，而在地震地质环境复杂、地震活动性较强的地区，可能发生较强烈的水库地震。如1962年3月19日发生的新丰江6.1级水库诱发地震，给新丰江水库大坝造成较大破坏，引起我国水利水电部门和地震监测部门的高度重视，从而促进了我国水库地震监测的发展和对水库诱发地震危险性评价的研究。遵循水库规模和可能诱发地震的大小而建立相应规模的监测台网，并开展预测研究的原则，几十年来，全国各水利水电工程纷纷建立水库地震监测台网，并开展水库地震监测研究，如丹江口、龙羊峡、二滩、隔河岩、小浪底、水口、漫湾、天生桥、小湾和长江三峡等水库，均建立了专用地震监测台网。 红水河水能丰富，随着红水河梯级水电站的陆续建成，水库地震监测台站（台网）也在陆续建设，同时开始对水库诱发地震进行监测，并对诱发地震危险性进行分析研究。 1 红水河梯级水电站
红水河流域是中国西江水系的一段主要干流，水量丰富，落差大，水能蕴藏量大。上游为南盘江，发源于云南省沾益区马雄山，至三江口纳入支流黄泥河后出云南省境，沿贵州、广西省界东流至双江口北盘江，后始称红水河，过天峨县至来宾市兴
红水河梯级水电站水库地震监测
台网的建设与发展
牟剑英1） 谢夜玉1） 龙宗志2） 郭培兰1）
1）中国南宁530022广西壮族自治区地震局
2）中国广西562400天生桥一级水电开发有限责任公司水力发电厂
摘要 水库地震监测是我国地震监测的重要组成部分。文中阐述了红水河梯级水电站水
库地震监测台网的建设发展历程，详细介绍了天生桥一级、龙滩、岩滩、大化及大藤峡水库专用地震监测台网的建设和发展，并对比分析了库区蓄水前后的地震活动记录，讨论了水库地震监测台网面临的升级改造及运行管理等问题，建议采用流域化统一管理。关键词 水库；地震监测；台网建设；流域化
作者简介：牟剑英（1986—），女，工程师，主要从事地震监测和地震编目工作。E -mail ：645335110@qq 基金项目：广西重点研发计划（项目编号：AB1850042）本文收到日期：2020-04-10
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宾区，在象州县与柳江汇合后改称为黔江，在桂平市与郁江汇合称为浔江，过梧州改称为西江。
红水河流域南盘江下游到黔江的大藤峡河段，全长1 470 km，落差760 m，建设天生桥一级、天生桥二级、平班、龙滩、岩滩、大化、百龙滩、乐滩、桥巩、大藤峡共10个水电站（杨荣耑，1999）。其中天生桥一级、天生桥二级、平班水电站在南盘江上，龙滩、岩滩、大化、百龙滩、乐滩、桥巩水电站在广西红水河上，大藤峡水电站在广西黔江上。红水河梯级水电站按一定的优化顺序进行开发建设，各水电站建设参数见表1。依据库容大小，将红水河流域梯级水电站分为5档，其中：①库容大于109 m3的大Ⅰ型水库有4个，为天生桥一级、龙滩、岩滩、大藤峡水电站；②库容大小在108 —109 m3
之间的大Ⅱ型水库有5个，为平班、大化、百龙滩、乐滩、桥巩水电站；③库容大小在107 —108 m3的中型水库为天生桥二级水电站。在红水河流域10个梯级水电站中，龙滩、天生桥一级、岩滩水电站的最大坝高均100 m以上，而龙滩水电站坝高达217 m，百龙滩水电站坝高仅26 m（表1）。
表1 红水河梯级水电站
张宏涛 体操Table 1 Hongshui river cascade hydropower stations
水库名称坝顶长/m
最大
坝高/m
茶杯门
正常
动机归因理论蓄水位/m
总库容/108m3
发电
机数
总装机
容量/104 kw
开工时间
首台发电机
发电时间
梯级数
天生桥一级 1 104178780102.5731201991-061998-121天生桥二级47060.76450.2661321984-121992-122平班395.562.2440 2.78340.52001-102004-123龙滩83221740027396302001-072007-064岩滩52511022333.561811985-031992-095大化 1 14278.51559.64656.61975-101983-126百龙滩27426126 3.4619.21992-101995-037乐滩630631129.54601977-011981-058桥巩 1 00069.684 1.91845.62005-032008-049
大藤峡（在建） 1 343806134.7981602015-01预计202010
2 水库地震监测台网
2.1 水库地震监测概况
水库诱发地震往往与坝高、库容、岩性等背景有关（常延改等，2018），特别是高坝大型水库建成后，有可能影响库区及周边地区的地震活动性，甚至诱发中强以上破坏性地震。水库地震具有震源浅、烈度大的特点，因此，大型水电工程在可行性研究阶段，必须进行地震安全性评价，对于有诱发中强以上水库地震可能性的工程，还应在建设阶段开展诱发地震的监测和预测。按照《水利水电工程地质观测规范》《水工建筑抗震设计规范》《水库地震监测管理办法》（中国地震局第9号令）和《水库地震监测技术要求》（GB/ T 31077—2014）等相关规范标准，根据水库诱发地震的危险性评价，特别是在坝高大于100 m且库容大于5×108 m3的新建水库，应建设相应规模的水库地震监测台网，对库区及周边地区进行水库地震监测。
在红水河梯级水电站水库地震监测中，先后建设岩滩、天峨、大化、乐滩（忻城）、贡川、百马等水库地震监测台站，其中乐滩地震台于2006年升级改造后更名为忻城地震牟剑英等：红水河梯级水电站水库地震监测台网的建设与发展
25.2°N
110.0°E
109.0°108.0°107.0°106.0°
105.0°
岩滩
百
图 例水库测震台站水电站大坝
云 南
贵 州
大化
百龙滩
乐滩
来宾桥巩
贵港
大藤峡柳州
柳江
江
江浔黔
右
江
郁
河
水红江
盘
南
河池
平班
天生桥一级天生桥二级
红
水河
龙滩桂林
24.2°
23.2°
131第5期
牟剑英等：红水河梯级水电站水库地震监测台网的建设与发展
河梯级水电站水库地震监测也经历了人工值守到遥测、单台到多台组网、模拟化记录到数字化记录的发展过程。特别是近20年来，随着计算机技术和通信技术的快速发展，红水河梯级水电站水库地震观测专业设备、台站传输及组网方式发生了巨大变革。
喷雾干燥塔在早期模拟化观测阶段，如岩滩、天峨、大化地震台，主要采用中国地震局地球物理研究所生产的DD-1型短周期地震仪进行记录，三分向不同体结构，频带1—20 Hz的记录幅值平坦，水库地震高频成分记录不完整。到了数字化观测阶段，水库新建地震台站均采用扩展高频带宽的水库数字专用地震设备，如龙滩、岩滩、大藤峡水库地震监测台网，主要采用北京港震科技股份有限公司生产的FSS-3B、FSS-3M或GL-CS2高灵敏度短周期地震计，三分向一体化结构，频带范围主要在1—50Hz，较完整记录了水库地震的高频成分。在模拟记录期间，主要采用中国地震局地球物理研究所生产的DJ-1或DJ-2型记录器，生成显示在滚筒纸上的线性记录。在数字化记录阶段，主要采用北京港震科技股份有限公司生产的EDAS系列24位高精度AD转换数据采集器，具有高分辨率、大动态、低延时等特点（EDAS系列数据采集器经历了串口低存储到网口大存储的变化）。
数据传输方式的变革，实现了地震台站从有人值守到无人值守的转变。早期建设的岩滩、天峨、大化水库地震监测台站，在模拟化记录期间，需有人值守，进行换墨或换滚纸操作。经国家“十五”重点项目数字化改造，通过专用光纤线路、ADSL网络宽带或无线网络VPDN等方式，将数据回传至地震台网中心，实现了台站数据的远程实时监控、分析处理及存储。通信技术的发展，提高了台站信道传输效
率。在移动通信技术下，直接采用地震台站到台网中心的IP流技术，使用3G或4G无线网络传输组网，如：2012年建成的岩滩水库地震监测台网采用3G无线网络组网，2020年建成的大藤峡水库地震监测台网采用4G无线网络组网，结构简单，便捷省事。
3 红水河水库地震监测台网建设历程
随着红水河梯级水电站水库地震监测台网的逐年建设，经验越来越丰富，技术越来越成熟，并在此基础上不断发展，着重提高库区重点部位的监测能力，并进行升级改造，以解决制约台网发展的问题。下文将详细介绍天生桥一级、龙滩、岩滩和大藤峡水库地震监测台网的建设和发展历程。
3.1 天生桥一级地震遥测台网
天生桥一级水电站位于广西隆林县和贵州安龙县交界的南盘江畔，是红水河流域梯级电站的龙头电站，大坝为混凝土面板堆石坝，是我国目前已建成的特大型面板堆石坝之一。该水电站坝址位于大湾上游1 km处，最大坝高178 m，总库容102.57×108 m3，装机容量120×104 kW。
天生桥一级地震遥测台网包括测震遥测台网和大坝强震动监测台网。测震台网由5个遥测子台、1个中继站和1个台网中心组成，于1997年底建成运行。5个遥测子台分别为马打坟、物资仓库、岩场、达居、土井大山，均为单分向记录；中继站兼做遥测子台，为三分向记录；台网中心包括1个低倍率的
中心地震台，为三分向记录（胡松，2003）。遥测子台采用超短波信道模拟遥测地震技术，即遥测子台采用模拟记录，在台网中心对地震信号数字化，然后对地震事件进行实时处理。该台网台站分布见图2。
测震台网于2002年12月开始实施数字化改造，2003年1月完成改造。遥测子台使用的地震仪由JC -100型短周期地震计和DJ -2短周期地震记录器改为FSS -3B 周期地震计和EDAS -L24数据采集器。台网布局基本保持不变。取消接收中心子台，因为物资仓库子台改为数字记录，其动态范围增大，不需要由接收中心子台来提高整个台网的动态范围。遥测信道继续采用超短波信道，增加达居和岩场子台的信道储备，提高数字地震子台数据传输的可靠性。数字化改造后，台网监控能力达M L 0.8，较好记录了年7月17日和2004年5月25日天生桥水电站大坝面板挤压破损事件。
2016年11月测震台网再次升级改造。在地震专业设备上，5个遥测子台全部使用S2短周期地震计和EDAS -24GN 数据采集器；在数据传输方式上，马打坟、物资仓库台采用网络电台传输，岩场、达居、土井大山台改采用4G 无线网络传输。土井大山台因附近微波站撤除、台站遭雷击及维护管理交通困难等情况，搬迁至林场口。
天生桥一级水电站大坝强震监测台网始建于2001年，由13个观测站组成，大坝下游坝坡10个，左右坝肩各1个，坝下游自由场1个。观测站配备PA -1型加速度计EDS 型工程数字地震加速度记录仪。2003
年进行数字化改造，采用BBAS 分向加速度计，按照每4个观测点为1组配备1台12通道的DAR -12数据采集器；在坝下游自由场则配备1台GSMA -2400数字强震记录仪。2014年1月强震观测台网再次进行升级改造，13个观测点全部使用GL -A2加速度计和EDAS -24GN 数据采集器，采用光纤通信。
龙滩水库地震监测台网
龙滩水电站位于红水河上游的广西天峨县境内，是目前中国内地仅次于长江三峡电
25.2°N 25°
105.5°E 105.3°
安龙县
M L
1.
4
105.1°104.9°
104.7°
24.8°
24.6°图 例台站大坝台网中心
化力镇
坡脚乡
者保乡
者浪乡
隆林各族自治县德峨乡
猪场乡
金钟山乡
平班镇
岩场划线更正法
革步乡
达居
桠杈镇物资仓库
天生桥镇林场口
土井大口
马打坟南盘江镇敬南镇
七舍镇
白碗窑镇
兴义市
顶效镇
鲁屯镇龙广镇
四川同志论坛
德卧镇
M L 1.2
M L 1.0
M L 0.8
图2 天生桥一级水库地震台网监控能力及台站分布
Fig.2 Monitoring ability and station distribution of the Tianshengqiao
First-Class Reservoir Seismic Network
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