雅砻江中下游的背景噪声研究＊

王翠芳

（四川省地震局水库地震研究所，成都610041）

（作者电子信箱，王翠芳：wwwcfff＠163.com）

引言

雅砻江干流全长1 571km，天然落差3 830m，发源于青海巴颜喀拉山南端，止于四川攀枝花市，山川秀美，水量丰沛，落差巨大，是一座天然的绿色能源宝库，流域面积约13.6 万平方千米。根据国家发展和改革委员会办公厅文件“发改办能源［2003］”1052号［1］，全流域规划了21 座梯级电站，总装机容量约3 000 万千瓦，年发电量约1 500亿千瓦时，在全国规划的十三大水电基地中，雅砻江排名第三［2］。雅砻江全流域示意图如下（图1）。

图1 雅砻江全流域示意图

雅砻江21座梯级电站的建成将促使研究该流域的水库诱发地震成为必然。而水库诱发地震研究的一个极为重要的问题就是背景噪声问题。

1 雅砻江中下游噪声研究

2012年3月16日，雅砻江流域中下游水库诱发地震监测系统（一期）工程（下文简称“一期工程”）通过验收。该工程涵盖了雅砻江中下游近500km 长度，从下游到中游跨越了桐梓林水电站、二滩水电站、官地水电站、锦屏二级水电站、锦屏一级水电站共5级水电站。2010年由二滩水电开发公司出资，在500km 的中下游流域建设了38个地震台站，分布如图2所示。38个台站的观测场地分别为：地表台站21个、浅坑台站16个和浅山洞台站1个。

图2 雅砻江流域中下游水库诱发地震监测系统（一期）台站分布图，图中的“＋”为台站

我国天然地震的台基噪声主要依据的是1993年USGS的J.Peterson研究小组的全球低噪声模型（NLNM）和全球高噪声模型（NHNM）［3］。在这两个模型的范围内，又根据我国的实际情况细化出5个标准：Ⅰ类台基：RMS＜3.16×10－8m／s；Ⅱ类台基：3.16×10－8m／s≤RMS＜1.00×10－7m／s；Ⅲ类台基：1.00×10－7m／s≤RMS＜3.16×10－7m／s；Ⅳ类台基：3.16×10－7m／s≤RMS＜1.00×10－6m／s；Ⅴ类台基：1.00×10－6m／s≤RMS＜3.16×10－6m／s。按照《地震台站观测环境技术要求》（GB／T 19531.1～19531.4—2004）中的中国大陆背景地噪声区域划分规定［4］，四川地区属于B类观测区域，在该区域内的地震台站的噪声应优于Ⅲ类台基。

依据上述要求，选取2011 年12 月19日0时～12月20日24时连续48小时的观测数据，分别计算各台站的噪声功率谱密度PSD，并由1～20 Hz范围内的PSD 计算出加权均方根值RMS，且取垂直向作为台站的环境地噪声水平。雅砻江流域中下游水库诱发地震监测系统（一期）工程的背景噪声见表1。

从表1可见，雅砻江流域中下游水库诱发地震监测系统（一期）的台站，观测环境地噪声水平达到Ⅰ类的台站13 个，Ⅱ类台站22个，Ⅲ类台站2个，Ⅳ类台站1个（即印把子台，现已撤除，待易址重建）。除周家坪、里庄、印把子台受电站建设施工噪声影响较大外，其余35个台站环境地噪声水平达到或优于Ⅱ级水平。38个台站中有35个台站环境地噪声水平优于1×10－7m／s，达到《中国数字测震台网技术规程》的要求［5］。

另外，周家坪、里庄、印把子3个台站环境噪声高于1×10－7m／s的原因是：锦屏一级水电站、锦屏二级水电站、官地水电站的道路施工、隧道施工、弃渣运送等导致环境噪声变大。特别是周家坪台站所处的施工区，有一套几十千米的皮带运渣系统从上午8时至下午18时连续运转；里庄台站附近新添一选料场，料场昼夜不停地采料；印把子台站位于巨大的弃渣场旁边（由于弃渣场将掩埋台站，根据业主要求，现已撤除台站）。上述原因致使周家坪、里庄、印把子3个台站环境噪声高于1×10－7m／s。锦屏水电站施工期结束后，这些台站的环境地噪声预计应有所下降。

表1 雅砻江流域中下游水库诱发地震监测系统（一期）工程的背景噪声

2 背景噪声对小地震活动记录的影响

台基背景噪声越小，对小地震活动的记录越完整。因前述38个台站中的35个台站都达到了1×10－7m／s的背景噪声要求，所以雅砻江中下游的临时台网和一期台网都较完整地记录了水库库区及附近的小地震活动。

2009年9月20日～2011年10月31日，在锦屏、官地水电站布设了4个台站组成的临时台网，共记录到库区及附近（26.4°～28.7°N，100.5°～102.5°E）定位地震585次，其中ML0.0～0.9为221次，ML1.0～1.9为260次，ML2.0～2.9为97次，ML3.0～3.9为7次，如图3所示。

图3 临时台网记录的震中分布图（2009－09－20～2011－10－31）

2011年6月，在前述500km 长的雅砻江流域布设完成了由38个台站组成的雅砻江中下游一期台网。仅在2011年8月1日～2012年3月2日共计半年的时间内，该台网记录地震355 次，其中单台地震46 次，定位地震309次。在定位地震中，M0.0～0.9的地震141 次，M1.0～1.9 地震144 次，M2.0～2.9 地震58 次，M3.0～3.9 地震7次，M4.0～4.9地震1次，M5.0～5.9地震1次，记录的最小地震为M0.1。其震中分布如图4所示。

图4 雅砻江一期台网记录的震中分布图（2011－08－01～2012－03－02）

3 结论与讨论

雅砻江中下游500km 长的流域，从下游到中游跨越了桐梓林水电站、二滩水电站、官地水电站、锦屏二级水电站、锦屏一级水电站共5级水电站。除因各水电站工程施工原因外，近500km 流域的背景噪声均优于1×10－7m／s，达到了《中国数字测震台网技术规程》的要求。

台基背景噪声越小，对小地震活动的记录越完整。雅砻江中下游的临时台网和一期台网都较完整地记录了水库库区及附近的小地震活动。

对于是否应建立水系背景噪声模型，有以下讨论：

（1）尽管雅砻江中下游近500km 的背景噪声均优于1×10－7m／s，除此之外，雅砻江流域全长1 571km 的中上游1 071km 的噪声情况怎样？这1 071km 的长度跨越了海拔高度从2 000m 升至4 000m 的16级梯级水电站，因此有必要对跨越长度长、海拔高度高的1 071km 的背景噪声做深入研究，以便为将来16级水电站的水库诱发地震研究打下基础。也为将来因16 个水库蓄水可能诱发地震活动提供对比研究的资料，更为水系上将要建设的水库地震监测台网提供台址噪声的依据标准。

（2）水库地震监测和天然地震监测有2个显著不同：①震级下限不同，水库地震是ML0.5，天然地震一般是ML1.5；②台距不同，水库地震台距仅为5～10km，天然地震的台距一般为几十千米至几百千米。目前，水库地震台址背景噪声所依据的标准是空白的，只能无奈借用天然地震所依据的全球低噪声模型（NLNM）和全球高噪声模型（NHNM）［3］及据此细化出的5个标准。应针对超低震级下限和极小孔径的水库地震所在水系建立专门的水库地震噪声模型。作者认为可以以雅砻江全流域为例，建立全流域的噪声模型。以此为起点，将来可以完成长江、黄河、澜沧江、金沙江、大渡河等重大水系噪声模型专项研究。这将填补我国水系噪声模型为零的空白，也将对世界范围内水系噪声模型的研究做出巨大的贡献。

［1］国家发展和改革委员会办公厅.发改办能源［2003］1052号.国家发展改革委员会办公厅关于雅砻江水能资源梯级开发主体的复函.2003

［2］http：∥www.ehdc.com.cn／new／ylj＿prf.htm

［3］http：∥www.mttmllr.com／ADS／DATA／peterson＿usgs＿seismic＿noise＿ofr93－322.pdf？

［4］杜玮.GB／T19531.1～19531.4—2004.《地震台站观测环境技术要求》宣贯教材.北京：地震出版社，2004

［5］中国地震局.中国数字测震台网技术规程.2005年7月