小湾水库台网由17个测震台站(含1个强震台)、1个中继站、1个数据汇集处理中心和小湾水库地震台网监测中心构成。其中一期台站12个,台站包围并均匀的分布于库坝区,于2005年6月1日开始试运行; 二期台站4个,主要分布于库首区,于2009年9月1日开始运行,2010年4月小湾一、二期台站合并运行。小湾水库台网台站分布见图1。地震台网监测中心实时接收数据,使库区地震监测、速报、研究和预警形成一体,达到信息共享,快速应对紧急事件。数据经过工作人员的分析处理后生成台网各种数据及测定结果,并实现台网的各种监测功能。

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月建成并完成主体设备安装,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。2009年6月糯扎渡水库台网一、二期台站合并运行观测,台网分布见图2。

在水库诱发地震的研究中选取地震目录时,李永莉等(2012)和林松建等(2010)选取的研究范围为库区20 km,毛玉平等(2008)和王绍晋等(2005)对云南漫湾水库和大朝山水库的选取研究范围为库区50 km。由于小湾和糯扎渡大坝周围20 km范围内的地震资料较少,而且两水库台网监控的库区地震范围远大于此,因此笔者选取大坝周围50 km范围内的数据进行分析研究,研究范围如图1和图2中的黑框所示。笔者选取2005年6月至2013年7月小湾水库20 698条M_L≥-2.1的地震目录,以及糯扎渡水库自2008年6月至2013年7月13 990条M_L≥-2.1的地震目录来分析2个水库台网的实际监控能力。

小湾水库台网建设之初即2005年6月至2009年8月只有一期台站,2009年9月起增加二期台站,台站数量由原来的12个增加至16个,监测范围也由原来的库坝区扩大至库首区。利用水库建设的前后两个阶段的地震目录所得到的最小完整性震级直观的体现了小湾水库台网监控能力的变化,笔者使用MBS方法分别计算了2005年6月至2009年8月和2009年9月至2013年7月两个时期的最小完整性震级。图3a为运用MBS方法得到的小湾水库台网监测区的b值随震级下限变化曲线图,图中黑色点值为运用2005年6月至2009年8月,即一期台站的地震目录得到的b值变化,灰色点值为运用2009年9月至2013年7月,即一、二期台站的地震目录得到的b值变化。两个时间段得到的b值随震级变化曲线的特性都符合MBS方法所认为的b值随M_C变化的曲线特性,即对于小于真实最小完整性震级的情况下,b值随震级的增加而增加,而在最小完整性震级处b值出现转折,对于大于最小完整性震级的部分b值将不再随震级增大而增加,而是保持在一个值附近波动。图3a中b值变化曲线显示转折点在M_L1.6附近,而小湾水库台网监测区的M_C为M_L1.7。

小湾水库台网由一期的12个台增加到了一、二期合并的16个台。虽然地震台站数目增加了,可根据实际观测的水库地震目录得到的小湾水库

F₁:保山―施甸断裂; F₂:澜沧江断裂; F₃:无量山断裂;

F₄:红河断裂; F₅:南汀河断裂; F₆:昌宁断裂

图1 小湾水库台网测震台站分布图
Fig.1 Distribution of seismic stations in the Xiaowan Reservoir Seismic Network

断裂; F₅:孟连断裂; F₆:肖塘断层; F₇:麻栗坪断裂; F₈:肖塘箐断裂

图2 糯扎渡水库台网测震台站分布图
Fig.2 Distribution of seismic stations in the Nuozhadu Reservoir Seismic Network

图3 小湾(a)、糯扎渡(b)水库台网地震目录最小完整性震级MC分析图
Fig.3 Analysis on minimum magnitude of completeness(MC)in earthquake catalog for the Xiaowan(a)and Nuozhadu(b)Reservoir Seismic Network

台网监控能力却下降了。决定M_C的因素有台站密度、台站运行率、地震数据获取的途径及震级计算的方法等,由于小湾水库自运行开始,获取地震数据的途径和计算震级的方法一直未改变。而随着台站数增多,M_C并没有由于台站数增多而减小。虽然随着小湾水库地震台站数目增多,台站密度增大,但是一期台站的运行情况明显好于增加二期台站后的运行情况。

图4为2005年6月至2009年8月一期台站和2009年9月至2013年7月增加了二期台站后的小湾水库台网各台和台网的平均运行率,从图中可看出只有一期台站时各台平均运行率均在90%以上,而增加二期台站后,有6个台站的平均运行率没有达到90%,最低的一个台的运行率仅为77.12%,增加二期台站后的各台平均运行率明显不如只有一期台站时的情况。增加二期后的台网的平均运行率91.37%,而一期台网的平均运行率为96.11%。虽然台站的密度在增大,但是台网的运行情况却影响了监控能力。

虽然加入了二期台站,但由于台网运行率不高影响了小湾水库台网的最小完整性震级。运行率低应该会导致系统在不同震级结构下缺失地震,

图4 小湾水库台网各台站及台网平均运行率统计图
(a)2005-06～2009-08;(b)2009-09～2013-07
Fig.4 The average operating rate chart of each station

但图3a显示并非如此,M_L2.0以上的地震缺失明显,而M_L2.0以下的地震并无明显缺失,其原因为台站数增加对监测大震级地震没有影响,却加强了小震级地震的监测能力,因此监控到的库坝区地震数目明显高于只有一期台站时的情况。一期台站由于当时只要求分析0级以上的地震,所以没有记录到0级以下的地震,而增加二期台站后,小湾水库地震目录不仅丰富了0级以下地震的观测,而且所监控到的0级以上地震也远多于一期台站观测数。

糯扎渡水库台网建设分两个阶段,2008年6月至2009年8月一期只有4个台站运行观测,2009年9月增加了二期8个台站,笔者按照这两个阶段来分析糯扎渡水库台网监控能力的变化。图3b为糯扎渡水库台网监测区的b值随震级下限变化曲线图,图中黑色和灰色的点线分别为使用2008年6月至2009年5月一期台站和2009年6月至2013年7月一、二期台站的地震目录得到的b值变化曲线。图3b中b值变化曲线显示黑色曲线的转折点为M_L1.3,2009年6月至2013年7月的地震目录所得到的灰色曲线显示出现阶段的M_C为M_L0.8左右。现阶段的糯扎渡水库台网的监控能力与只有一期4个台时期的监控能力相比提高了将近40%。

2008年6月5日至2009年6月25日为糯扎渡电站水库地震监测台网的初运行期,在初运行期内由于没有形成完整的台网体系,存在人为因素和自然因素,导致台网运行存在诸多问题。2009年6月台网加入了二期8个台站,项目承担单位为了台网整体运行率的提高投入了大量人力、物力进行供电系统以及通讯系统改造,同时形成了完整的运行体系及管理规范,使得糯扎渡水库台网的运行情况有所好转。图5为2009年10月至2013年7月糯扎渡水库台网各台站和台网的平均运行率,台网的平均运行率为91.28%。而之前的数据由于管理的问题,并没有保存,所以无法给出。

糯扎渡水库台网一期运行13个月,运行时间短,运行情况不佳,监测到的地震资料少,如图3b所示,所以目录质量不佳。而加入二期8个台站后,库坝区地震的监测能力得到了显著提高,水库地震目录中各震级档次的地震数量都远远大于一期观测数据。正是由于糯扎渡水库在增加二期台站后观测质量的提升,使得其最小完整性震级由M_L1.3降到了M_L0.8。

图5 糯扎渡水库台网各台站与台网平均运行率统计图
Fig.5 The average operating rate chart of each station and network in Nuozhadu Reservoir Seismic Network