水庫地震監(jiān)測與預(yù)測技術(shù)研究項目實施情況

李 敬，劉少文，李志軍，賴細華，朱科平

（新豐江中心地震臺，廣東河源517000）

水庫地震監(jiān)測與預(yù)測技術(shù)研究項目實施情況

李 敬，劉少文，李志軍，賴細華，朱科平

（新豐江中心地震臺，廣東河源517000）

介紹了 “水庫地震監(jiān)測與預(yù)測技術(shù)研究”項目在廣東河源新豐江水庫庫區(qū)詳細的實施情況，包括觀測場址的勘選、臺基測試、臺站建設(shè)、儀器安裝、數(shù)據(jù)處理等工作，總結(jié)了項目成功實施的經(jīng)驗。

新豐江水庫；加密觀測；可控震源觀測；項目實施

0 前言

2008年12月至2010年5月期間， “十一五”國家科技支撐項目 《水庫地震監(jiān)測與預(yù)測技術(shù)研究》在廣東省河源市新豐江水庫庫區(qū)實施，項目研究的目標是：使用精密可控源三維透射臺陣走時數(shù)據(jù)及天然地震數(shù)據(jù)聯(lián)合反演新豐江水庫庫區(qū)三維速度結(jié)構(gòu)。整個項目包括 “新豐江水庫測震臺網(wǎng)加密觀測”和 “新豐江水庫精密可控源觀測”兩大部份工作內(nèi)容。廣東省地震局成立了項目組，負責(zé)整個項目在河源新豐江水庫庫區(qū)的實施工作，主作內(nèi)容包括場址勘選、臺基測試、臺站建設(shè)、儀器安裝和數(shù)據(jù)處理等方面。本文分2部份介紹整個項目的實施情況。

1 新豐江水庫測震臺網(wǎng)加密觀測項目

1.1 項目實施情況

按照《新豐江水庫測震臺網(wǎng)加密觀測具體實施方案》（以下簡稱“加密方案”）的要求，此項工作從2008年12月開始在河源新豐江水庫實施，各項主要工作由新豐江中心地震臺負責(zé)組織完成。

1.1.1 測點勘選、臺基測試

按照加密方案的要求，需要在新豐江水庫庫區(qū)新建20個測震臺。勘址原則：基巖出露、有市電供應(yīng)、有人看管、布局合理、無干擾源、施工和維護方便。

勘址完成后，用專業(yè)儀器（BKD短周期地震儀、EDAS-24IP數(shù)采）對每一個測點進行2 h的臺基測試，同時計算每個測點在1～20 Hz頻段的靜態(tài)地脈動噪聲有效值，要求垂直向達到Ⅲ級環(huán)境地噪聲水平（Environmental noise level，Enl），即1.0×10-7m/s≤EnlUD≤3.16×10-7m/s[1]。20個加密測震臺分布如圖1所示。

圖1 加密觀測項目測點分布圖Fig.1 The distribution map of the intensive observation points in project

圖2 擺房建設(shè)施工圖紙Fig.2 The drawings of observation station construction

1.1.2 臺站建設(shè)、儀器安裝

20個加密臺中，有4個（錫場臺、老回龍臺、和平臺和洋潭臺）為原新豐江遙測地震臺網(wǎng)廢棄的老擺房，經(jīng)過簡單修繕之后即可安裝儀器；其它16個均按圖2所示圖紙新建設(shè)擺房，在儀器安裝時，擺房的水泥板蓋下面墊上4 cm厚的泡沬板，以起到密封、隔熱和防潮作用。

2009年4月，20個加密臺儀器安裝完畢。主要設(shè)備：地震計有15套為CMG-40T型，5套為L-22E/3D型，全部選用REF TEK 130B數(shù)據(jù)采集器。供電方式：有10個臺采用市電供電，另外10個臺采用太陽能供電。所有的GPS天線、市電電線、太陽能板引線等均采用PVC管套接敷設(shè)，確保外線路的安全。設(shè)備安裝完成后在擺墩房外面張貼警示牌，盡量保證儀器安全。詳細的儀器安裝情況如表1所示。

表1 儀器安裝情況表Table 1 The information form of instruments installation

1.1.3 儀器巡查、數(shù)據(jù)回收

20個加密臺安裝完成后，在開始正常記錄之前進行了一次全面的檢查。正常運行過程中每月巡查一次，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，并做好巡查、維修記錄，對經(jīng)常出現(xiàn)故障的子臺還進行加密巡查，最大限度提高儀器的運行率。為了節(jié)約成本和減少電能消耗，沒有安裝數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，所有地震數(shù)據(jù)均為本地保存，項目組巡查儀器時每月定期取一次數(shù)據(jù)，同時在臺網(wǎng)中心做好數(shù)據(jù)的備份工作。

1.1.4 數(shù)據(jù)報送、事件分析

數(shù)據(jù)報送周期為每兩個月一次，采用郵寄移動硬盤的方式進行，內(nèi)容包括20個加密臺和新豐江地震臺網(wǎng)4個固定臺的連續(xù)波形數(shù)據(jù)。地震事件分析統(tǒng)計工作由新豐江地震臺網(wǎng)完成，經(jīng)統(tǒng)計：2009年4月至2010年5月期間，共記錄可分析地震事件1363次，最大地震為2009年4月24日新豐江大壩附近的ML=2.8級地震，平均數(shù)據(jù)連續(xù)率為95%左右，優(yōu)于加密方案要求的90%。

2 新豐江水庫精密可控源觀測項目

2.1 觀測系統(tǒng)構(gòu)成

按照《新豐江水庫精密可控源觀測工作實施方案》（以下簡稱“可控源方案”）的要求，本次試驗系統(tǒng)由一個震源系統(tǒng)及一個觀測系統(tǒng)組成，共需建設(shè)4個精密可控源點、2個人工爆破點和61個觀測點。4個精密可控源點 （英德大鎮(zhèn)：cs1，河源臨江：cs2，河源龍川：cs3，廣州增城：cs4）組成震源系統(tǒng)。以水庫為中心的觀測臺陣及沿主動震源CS1-CS2測線和CS3-CS4測線分布的觀測點構(gòu)成觀測系統(tǒng)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的定量分析處理，分別在英德大鎮(zhèn) （SP1）和汕尾陸河 (SP2)布設(shè)兩人工爆破點。臺陣在原有20個加密臺的基礎(chǔ)上增加30個加密觀測點，并沿CS1-CS2的連線布設(shè)23個觀測點，沿CS3-CS4測線布設(shè)8個觀測點，總計共81個觀測臺點。觀測系統(tǒng)測點分布圖如圖3所示。圖中，綠色為可控源方案點位，紅色為實際勘選點位，粉色為20個加密臺，黃色為4個固定臺。

2.2 項目實施情況

廣東省地震局成立了現(xiàn)場指揮部，并對項目組的人員進行詳細分組和明確分工，共分7個儀器安裝組和3個儀器巡查組，分別負責(zé)測點勘選、臺站建設(shè)、儀器安裝、儀器查看、數(shù)據(jù)回收和最后的儀器回收工作。同時，向廣州市、河源市、韶關(guān)市、清遠市、汕尾市和惠州市下發(fā)了 《關(guān)于協(xié)助開展新豐江水庫地震構(gòu)造觀測工作的通知》，保證了各項協(xié)調(diào)工作的順利開展。

2.2.1 觀測場址的勘選

按照可控源方案的要求，項目組完成了61個觀測點、4個主動震源點和2個人工爆破點的勘選工作。勘選原則：臺陣測點要分布均勻，測線測點要等距且在同一直線上，盡量選擇基巖測點?？边x結(jié)果：基巖測點42個（占總測點的69%），堅硬土層測點19個（占總測點的31%）。

圖3 觀測系統(tǒng)測點分布圖Fig.3 The distribution map of measuring points of observation system

2.2.2 臺站建設(shè)、儀器安裝

考慮到本次試驗有13個測點在水庫里面，需要坐船才能到達，測線上的測點需要轉(zhuǎn)場，并且在試驗期間需要多次回收數(shù)據(jù)和檢查儀器，為了提高工作效率，項目組采用澆混凝土擺墩、做雙層防護罩和安裝警示牌的做法進行測點建設(shè)和儀器安裝工作，儀器安裝前對全體人員進行技術(shù)培訓(xùn)，并對全部儀器進行逐一檢查和測試。

基巖測點盡量將儀器安裝在基巖上，安裝不了的再澆混凝土擺墩，如圖4、5所示。

圖4 基巖測點儀器安裝圖Fig.4 The installation diagram of instrument of bedrock observation points

圖5 不平整基巖測點澆混凝土擺墩圖Fig.5 The diagram of concrete pier pendulum about uneven bedrock observation points

堅硬土層測點則按圖6和圖7建設(shè)擺墩，確保振動信號的良好接收

由于所有的測點都地處野外，為達到防風(fēng)、防潮的效果，項目組采用雙層防護措施，同時張貼警示標語。如圖8、9所示。

2.2.3 儀器巡查、數(shù)據(jù)回收

在完成儀器安裝工作之后，為了保證儀器和數(shù)據(jù)安全，項目組成立了3個儀器巡查小組，分別駐守在河源新豐江、韶關(guān)新豐和河源紫金，主要任務(wù)是按照現(xiàn)場指揮部的要求對所有測點進行儀器巡查和數(shù)據(jù)回收工作，并對出現(xiàn)問題的儀器進行及時處理。同時要求，在每次精密可控源工作期間，要做到每天進行儀器巡查和數(shù)據(jù)回收，同時在一個震源點完成振動之后和人工爆破開始之前，利用轉(zhuǎn)場的時間對所有測點進行全面查看和回收數(shù)據(jù)，確保關(guān)鍵數(shù)據(jù)不丟失。

圖6 土層測點擺墩施工示意圖Fig.6 The diagram of pendulum pier construction of pedosphere observation points

圖7 土層測點擺墩現(xiàn)場施工圖Fig.7 The field picture of pendulum pier construction of pedosphere observation points

圖8 測點儀器第一層防護罩圖Fig.8 The picture of the first protective cover for the observation instruments

圖9 測點儀器第二層防護罩和警示標語圖Fig.9 The picture of the second protective cover and warning signs for the observation instruments

2.3 項目完成總體情況

本次主動震源試驗測線長：北西向（韶關(guān)大鎮(zhèn)-汕尾陸河）測線直線距離227 km，北東向（廣州增城-河源龍川）測線直線距離200 km；測點多：總的觀測場址達到91個，包括20個加密臺、61個新建測點、4個主動震源點、2個人工爆破點和4個固定臺。經(jīng)統(tǒng)計，本次主動震源試驗總行車距離超過20 000 km，取回的有用觀測數(shù)據(jù)容量為230 Gb左右，總的數(shù)據(jù)連續(xù)率為95%，震源振動時段的數(shù)據(jù)連續(xù)率更達到了98%，均優(yōu)級于可控源方案要求的90%。

3 結(jié)語

此次在新豐江水庫庫區(qū)實施的 “水庫地震監(jiān)測與預(yù)測技術(shù)研究”項目總歷時18個月，完成了既定的各項試驗任務(wù)，達到了研究目標。總結(jié)起來主要有以下三方面的經(jīng)驗可供借鑒：

（1）在觀測點和爆破點的勘選方面：考慮到本次試驗觀測點的復(fù)雜性和特殊要求，項目組在勘址工作中使用了 “Google Earth”軟件，大大提高了工作效率。在測點勘選上，首先，將方案點位從傳統(tǒng)地圖移植到Google Earth軟件的衛(wèi)星地圖上，從衛(wèi)星地圖可以直觀地看出該點位是否滿足勘選要求；其次，在點位需要進行調(diào)整時，利用該軟件的測距功能，能夠做到定向和定量分析。此次爆破試驗每個點使用的TNT炸藥為1.2 t，分別放在3個50 m深的鉆孔里面，屬于復(fù)雜環(huán)境深孔爆破D類工程，爆破點離一般民房的距離要大于300 m[2]。實際工作中，先在衛(wèi)星地圖進行初步定點，隨后進行現(xiàn)場勘察，確定滿足鉆孔條件后，再用Google Earth軟件測量出爆破點到周圍民房的最小距離是否符合國家標準。

（2）在可控震源場址的勘選方面：由于可控震源試驗在國內(nèi)開展得較少，在場址的勘選方面沒有可借鑒的成功經(jīng)驗，項目組剛開始總是參照地震臺站的選址標準尋找基巖場址（主要是尋找采石場）。2009年11月，俄羅斯科學(xué)院西伯利亞分院的專家蒞臨新豐江，給項目組介紹了可控震源場址的選定條件和建設(shè)要求。根據(jù)專家的指導(dǎo)意見，項目組按照 “上面有一定覆蓋層厚度（5～6 m為佳），下面為基巖”的選址標準重新勘選了4個可控震源點。從最后的試驗結(jié)果看，效果很好，項目組也從中積累了寶貴的經(jīng)驗。

（3）在項目管理方面：制定了詳細的工作計劃和時間任務(wù)表，對項目組的人員進行分組、分工，任務(wù)落實到人，同時對參加項目的所有人員進行集中業(yè)務(wù)培訓(xùn)，使項目組的每個人既明白自己什么時候該干什么事，又有能力完成方案要求的工作任務(wù)、解決項目實施過程中碰到的問題。

[1]中國國家標準化管理委員會.GB/T 19531.1-2004地震臺站觀測環(huán)境技術(shù)要求 第1部分：測震[S].北京：中國標準出版社，2004.

[2]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢疫總局.GB 6722-2003爆破安全規(guī)程[S].北京：中國標準出版社，2004.

[3]廣東省地震局.廣東省地震監(jiān)測志[M].北京：地震出版社，2004.

[4]劉少文，李敬，等.新豐江水庫地震監(jiān)測系統(tǒng)介紹[J].華南地震，2012，32(增刊)：103-109

[5]楊曉源.我國近年水庫地震監(jiān)測綜述[J].地震地磁觀測與研究，1999，20(2)：3-15.

Introduction to the Implementation of Reservoir Earthquake Monitoring and Prediction Technology Research Project

LI Jing，LIU Shaowen，LI Zhijun，LAI Xihua，ZHU Keping

（Xinfengjiang Center Seismic Station，Heyuan 517000，China）

The paper introduces the detailed implementation of reservoir earthquake monitoring and prediction technology research project in Guangdong Heyuan Xinfengjiang reservoir area,including the operation of observation site reconnaissance,site test,station construction,equipment installation,data processing,etc.The paper also proposes the experience summary of the project implementation at last.

Xinfengjiang reservoir；Intensive observation；Vibroseis observation；Project implementation

P315.2

A

1001-8662（2014）03-0109-06

10.13512/j.hndz.2014.03.18

李 敬，劉少文，李志軍，等.水庫地震監(jiān)測與預(yù)測技術(shù)研究項目實施情況[J].華南地震，2014，34（3）：109-114.[LI Jing，LIU Shaowen，LI Zhijun，etal.Introduction to the Implementation of Reservoir Earthquake Monitoring and Prediction Technology Research Project[J].South china journal of seismology，2014，34（3）：109-114.]

投稿日期：2013-12-25

李 敬 (1975-)，男，工程師，主要從事地震監(jiān)測管理和地震儀器維修工作.

E-mail:LJ6558@163.com.