《水利水电工程地震监测技术规范》制定说明

《水利水电工程地震监测技术规范》（√征求意见稿□送审稿□报批稿）制定说明主编单位（签章）：中国水利水电科学研究院2023年2月10日

制定说明一、工作简况1、任务来源水利部水规计[2022]213号“水利部关于水利水电工程技术标准规程规范修订前期工作项目任务书的批复”。2、制定/修订单位主要工作过程在本次水利水电工程地震监测规范的编制中，为了积极践行“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路，贯彻执行《中华人民共和国防震减灾法》和《中华人民共和国标准化法》，总结我国水利水电工程地震监测的经验，并吸收10多年来的工程抗震科研新成果，使我国水利水电工程地震监测工作的设计、施工、管理有章可循，并与《水库大坝安全条例》和GB51247—2018《水工建筑物抗震设计标准》配套使用，根据《水利技术标准体系表》（2021版）要求，对SL486—2011《水工建筑物强震动安全监测技术规范》、SL516—2013《水库诱发地震监测技术规范》进行合并修订，并将标准名称改为《水利水电工程地震监测技术规范》。3、主要起草人及其所做的工作姓名年龄职务/职称专业工作分工张艳红52中心主任/正高结构抗震全面负责、术语、地震监测系统技术指标、布置与验收胡晓60正高水工结构总则、震情调查许亮华44中心副主任/正高工程抗震强震动监测系统组成与技术要求常廷改55室主任/正高地震地质水库地震台网与台阵布置高建勇41高工岩土工程监测系统运行与验收曾新翔39高工地震地质监测系统设备安装、调试与验收杨磊36高工工程抗震水库地震调研杨陈36高工水工结构监测数据处理分析王静39高工力学文本汇总、格式修改于爱华56副主任/正高标准化研究术语、标准体例格式修改曾迪44副室主任/高工水工结构监测技术调研邢国良58高工无线电设备调试与验收张立红36高工水工结构监测技术调研吕玮32工程师水工结构监测技术调研刘国庆30工程师岩土工程监测数据处理分析主要内容及来源依据本标准根据水利技术标准制修订计划安排，修订《水工建筑物强震动安全监测技术规范》（SL486—2011）时合并《水库诱发地震监测技术规范》（SL516—2013），名称修改为《水利水电工程地震监测技术规范》。增加近年来的地震监测技术进步内容及最新的水工建筑物抗震科研成果，协调了国内相关标准的内容。本标准共8章和6个附录，主要包括下列技术内容：——总则；——术语；——监测台阵与台网布置；——监测系统组成与技术要求；——监测系统设备的安装、调试与验收；——监测系统的运行与维护；——监测数据处理分析与速报：——震情调查。附录A台站与台网管理中心供电、避雷及天线建设要求附录B无线、有线直传中继站工作原理附录C监测系统之间数据传输方式附录D台网管理中心设备和软件配置附录E强震动加速度仪检测表样附录F强震动安全监测记录报告单样本次修订的主要技术内容如下：——对“可不再进行水库地震监测”的规定进行了修改；——增加了抽水蓄能电站反应台阵测点布置的相关规定；——增加了场地效应台阵的河谷自由场测点布置以及对水库大坝安全有影响的高边坡和滑坡体测点布置的相关规定；——修改了加速度传感器、记录器、地震计及数据采集器的主要技术指标；——增加了强震动安全监测系统的特别巡回检测内容以及水库地震监测速报的相关规定；——将震害检查修改为震情调查，并增加了水库地震震情调查的内容。《水利水电工程地震监测技术规范》新旧条款对比说明如下：《水利水电工程地震监测技术规范》新旧条款对比说明条款编号原规范SL486—2011原规范SL516—2013现规范修订理由前言前言略略根据本次修订内容，对前言进行了修改。1总则1.0.41.0.61.0.4……2……对于1级高混凝土坝，可增加动水压力、动位移等其他物理量的监测。为获得长期、稳定、可靠的变形观测数据，将原规范中的“动应变”修改为“动位移”。1.0.51.0.41.0.5……2应根据坝高、水库等级和水库诱发地震危险性评价的结果提出合理的台站布局和组网要求。增加“坝高”1.0.51.0.71.0.5……4水库蓄水10年以上，且至少有3次达到正常蓄水位，尚未诱发水库地震或水库影响区内地震活动水平近3年不高于蓄水前水库所在区域的背景地震活动水平，应对历年监测资料进行系统整理分析，编写总结报告，报送水库上级主管部门批准，向地震工作主管部门备案后，可不再进行监测。根据国标规范《水库地震监测技术要求》GB∕T31077-2014，对原标准SL516中“可不再进行水库地震监测”的规定进行了修改。2术语和定义2.0.1无无2.0.1地震监测earthquakemonitoring利用仪器对发生在水利水电工程周边的地震以及相应的水工建筑物地震反应进行监测的工作。由于修订的规范名称有“地震监测”，所以增加该术语的定义2.0.3无无2.0.3水库地震监测reservoirearthquakemonitoring对水库区及其外延10km范围内，由于水库蓄水或水位变化而引发的地震以及天然地震进行的监测。原规范术语是“水库诱发地震”，修订后改为“水库地震监测”，新增该术语的定义2.0.42.0.42.0.4台站monitoringstation设置地震监测仪器的测点。将原规范中“强震动加速度仪进行强震动监测”修改为“地震监测仪器”。2.0.7无2.0.32.0.7台网monitoringnetwork由若干个地震监测台站组成的地震监测网络/体系。取自原规范中“水库诱发地震监测台网”定义。2.0.82.0.52.0.8水库地震监测台网管理中心managingcenterofreservoirearthquakemonitoringnetwork安装水库地震监测管理计算机、软件和相关外围设备的场所。去掉“诱发”。2.0.9无无2.0.9水库影响区reservoirinfluencedarea水库区及其外延10km的范围。[GB21075-2007,定义3.4]修订后与国标规范《水库地震监测技术要求》GB∕T31077-2014相协调。3监测台阵与台网布置3.1.3无无3.1.3当强震动安全监测台阵、水库地震监测台网需要同时布置时，宜统一规划和设计，可联合运行。当强震动安全监测台阵、水库地震监测台网需要同时布置时，统一规划、设计及联合运行，有助于提高监测台网的管理水平和效率，实现对地震监测数据的统一分析处理，也有利于水利水电工程的抗震安全评价与应急措施的实施。3.2.33.0.43.2.3……1结构反应台阵的规模应根据建筑物级别确定，1级建筑物不宜少于6个测点，2级建筑物不宜少于4个测点，各测点布置三分量加速度传感器……将通道数改为测点数，便于操作。3.2.33.0.53.2.3……1……7）渡槽反应台阵应在槽身顶部、槽身底部、支墩顶部及支墩底部布置测点。测点方向宜沿水平顺槽向、水平横槽向和竖向；修订后监测的三个方向更加明确3.2.3无无3.2.3……1……8）抽水蓄能电站反应台阵应在上、下库坝体、抽水和发电厂房内布置测点。随着我国抽水蓄能电站的快速新建，增加了对抽水蓄能电站反应台阵测点布置的相关规定。3.2.3无无3.2.3……2……2）自由场基岩测点宜布置在距离坝址下游2~3倍坝高位置处。测点方向宜沿坝址处水平顺河向、水平横河向和竖向；场地效应台阵增加了对自由场基岩测点布置的相关规定。3.2.3无无3.2.3……2……3）对水库大坝安全有影响的高边坡和滑坡体宜布置测点。场地效应台阵增加了对水库大坝安全有影响的高边坡和滑坡体测点布置的相关规定。3.2.44.0.103.2.4台站应符合下列要求：1布置位置应避开可能影响监测的振动源。2抗震措施应与所监测的建筑物抗震标准相协调。3勘选时，应进行地面脉动、通讯等测试。4辅助设施应符合下列要求：1）宜配置220V市电电源和不间断电源，不间断电源容量应使仪器在市电停电条件下能继续工作不少于1d；2）电源避雷器接地电阻应小于10Ω；3）应敷设传输线缆或安装无线传输设备；4）电源、传输线路和GNSS（GlobalNavigationSatelliteSystem，全球导航卫星系统）接收机应分别安装防雷装置；5）GNSS天线应安装在室外、离地面高度2m以上的开阔位置，应保证能接收到有效的卫星信号。5环境应符合下列要求：1）监测设备运行环境温度宜为-20℃～+2）相对湿度应小于90%。增加台站勘选的要求，将“GPS”改为“GNSS”，3.2.54.0.113.2.5强震动监测中心应符合下列要求：1应满足设备布置和人员工作要求，可与水库地震监测台网管理中心结合布置。增加本条是为了对水利水电工程地震监测系统实行有效的管理。3.3.13.0.13.3.1应根据坝高、水库等级和水库诱发地震危险性评价的结果，提出合理的台站布局。规定如下：增加“坝高”的要求，是条文更加完整。3.3.23.0.33.3.2台站应符合下列要求：1台站应远离各种干扰源，台站与各种干扰源间的距离和台站对观测环境噪声水平的要求应符合GB/T19531.1的规定。2台站测点应建在坚硬、完整、未风化的基岩岩体上。3在1Hz～20Hz频带范围内，背景振动速度噪声有效值应低于1×10-7m/s。修订后台站与各种干扰源间的距离和台站对观测环境的噪声水平的要求与国标相协调。4监测系统组成与技术要求4.2.14.0.14.2.1……1应配置加速度传感器和记录器、数据传输设备以及不间断供电系统。增加“不间断供电系统”。4.2.14.0.3表4.2.1-1……满量程：±2g（坝基、场地效应等测点）±4g（大坝坝顶等动力放大部位）满量程输出：±2.5V、±5.0V或±10.0V；单端、差分可选频率响应：（0～100）Hz动态范围：≥135dB根据近十年来，仪器制造的现有技术水平及监测水平的提高，对加速度传感器的主要技术指标进行了修改。4.2.14.0.4表4.2.1-2……满量程输入：±2.5V、±5V或±10V，单端、差分输入可选动态范围：≥130dB频率响应：（0～80）Hz分辨力：满量程为±10V时，分辨力≤3.0μV满量程为±5V时，分辨力≤1.5μV满量程为±2.5V时，分辨力≤0.75μV触发模式：阈值触发、STA/LTA（Short–TermtoLong–TermAverage，短长时窗能量比值）触发、STA与LTA差触发、定时触发等采样率：100sps，200sps，500sps可程控时间服务：标准UTC，内部时钟精度优于10-6，GNSS校时精度优于0.1ms数据通信：网络通信数据存储：固态盘，存储容量≥8GB，可扩充容量根据近十年来，仪器制造的现有技术水平及监测水平的提高，对记录器的主要技术指标进行了修改。4.3.14.0.24.3.1……2可采用短周期地震计或宽频带地震计。根据近十年来，仪器制造的现有技术水平及监测水平的提高，对使用的地震计类型进行修改。4.3.1附录C表C.0.1表4.3.1-1……短周期地震计频率响应：（0.5~40）Hz宽频带地震计频率响应：（0.05~40）Hz动态范围：大于120dB根据近十年来，仪器制造的现有技术水平及监测水平的提高，对地震计的主要技术指标进行了修改。4.3.1附录C表C.0.2表4.3.1-2……满量程输入：±20V，差分输入动态范围：≥130dB频率响应：（0～40）Hz分辨力：≤6μV记录模式：数据连续循环存储、数据连续传送采样率：≥100sps时间服务：标准UTC，内部时钟精度优于10-6，GNSS校时精度优于0.1ms数据通信：网络通信数据存储：固态盘，存储容量≥8GB，可扩充容量道间延迟：无零点飘移：＜400μV/℃软件：包括通信程序，图形显示程序，其他实用程序和监控、诊断命令环境温度：-20℃～+65℃环境湿度：＜90%根据近十年来，仪器制造的现有技术水平及监测水平的提高，对数据采集器的主要技术指标进行了修改。5监测系统设备的安装、调试与验收5.2.45.2.15.2.25.2.4……1加速度传感器及内置加速度传感器的记录器宜通过螺栓或可靠的粘合剂固定在基墩上，且应外加保护罩。2固定前，加速度传感器安装方位应符合设计要求。3无内置加速度传感器的记录器应稳固放置，宜安装在强震监测中心或台站内。4授时天线应安装在室外距地面2m以上的开阔位置，保证同时接收到4颗以上卫星信号。5为消除多台记录器的时差，也可采取NTP（NetworkTimeprotocol，网络时间协议）授时。根据原规范执行十多年来反馈的信息，完善了对设备仪器安装的规定。5.2.65.3.45.2.6……3结构反应台阵宜选择连续记录模式；场地效应台阵根据环境振动的具体情况，可选择阈值触发、STA/LTA触发、STA与LTA差触发等模式。4监测系统的测试应包括背景噪声测试、标定、人工触发试验、远程通信连接试验和授时系统校对检查。根据原规范执行十多年来反馈的信息，增加对不同台阵的强震动触发模式的规定。调整监测系统的测试内容。5.3.15.1.15.3.1地震计应在有相应检测资质的实验室振动台上进行整机标定。根据原规范执行十多年来反馈的信息，增加了对地震计的标定要求。5.3.2无5.3.2地震计安装前，应进行测试验收，其规定如下：1地震计外观检查和功能测试（阻尼与自振频率测试）。按表4.3.1-1的主要技术指标，对灵敏度、测量范围、噪声、最大输出信号、动态范围、幅频特性、相频特性、横向灵敏度以及静态耗电电流进行测试。2进行数据记录、本地和远程通信功能、控制功能、守时精度、校时精度的测试。根据原规范执行十多年来反馈的信息，增加地震计测试验收的内容。5.3.35.1.25.3.3基墩施工应符合下列要求：1基墩长1.0m，宽0.8m，高出地坪0.3m~0.6m。2墩基凿制过程中不应采用爆破作业。3基墩浇筑前应清除基岩表面的碎石、泥沙等。4基墩混凝土浇筑应一次性完成，振捣密实，墩面平整。5有渗水现象的基岩，其基墩应采用防渗素混凝土。无渗水现象的基岩，可直接凿制成基墩。6基墩四周应有隔震槽，槽底及四周应采取防潮措施，有渗水现象的应采取抗渗措施。7基墩顶面应刻出地理子午线。墩面中心的经纬度测量误差不应大于0.3"，地理子午线测量误差不应大于0.5°。增加对基墩施工要求的规定。5.3.45.1.35.1.45.1.55.3.4设备仪器安装应符合下列要求：1地震计应安装在基墩上，使用前应调整水平。2各种设备应牢靠固定。采用仪器箱（架）安装时，机箱体应与地面或墙壁固定并可靠接地。3GNSS天线应安装在室外离地面高度2m以上的开阔位置，接收卫星的圆锥体张角应大于90°，应保证能同时接收4颗以上卫星的信号。GNSS天线应安装在避雷防护区内，其天线体与数据采集器之间的连接线距离应保证GNSS天线正常工作。4太阳能电池板安装方位宜朝南，前方无物体遮挡太阳光照射。5台网管理中心设备仪器安装应根据中心机房总体设计布局统筹考虑。各设备宜分类安装，各机柜以及数据处理计算机之间应合理布局。应有结构化综合布线系统。各种配线应有记录并存档。根据近十年来，仪器制造的现有技术水平及监测水平的提高，增加对设备仪器安装要求的规定。5.3.75.3.25.3.7监测系统验收时应提交下列资料：1水库地震监测系统设计报告；2水库地震监测系统竣工报告；3水库地震监测系统试运行报告；4水库地震监测系统考核运行报告；5水库地震监测系统工程监理报告；6相关的设备、仪器、软件使用说明书等技术资料。将“水库诱发地震监测”改为“水库地震监测系统”。6监测系统的运行与维护6.1.1无无6.1.1监测设备安装和系统联调完成后，应进行不少于连续3个月的试运行。增加对试运行期连续时间段的规定。6.1.26.1.36.1.2应建立维护档案，其内容宜包括台站名称、仪器编号、工作参数记录、故障原因、维修及更换记录等。增加建立维护档案的规定。6.1.3无无6.1.3地震计、加速度传感器应每月进行标定，设备自振周期与阻尼的变化率应小于5%。增加对地震计、加速度传感器标定变化量的规定。6.2.26.5.16.2.2……4……1）在发生强雷电、暴雨、5级及以上地震等特殊情况下，应及时检查强震动安全监测系统工作状况；……3）对地震活动性增强或已发布短临预报的地区，应缩短台站现场检查的时间间隔。调整并增加了强震动安全监测系统的特别巡回检测内容。7监测数据处理分析与速报7.1.27.1.57.1.2应对产出的地震实时波形数据、强震数据等原始监测数据进行及时备份，并在离线介质中永久保存。对产出数据的保存方式进行规定。7.3.4无无7.3.4水库影响区内发生近震震级ML3.0级及以上的地震时应按规定进行速报，速报时间不超过15min。增加了水库地震监测速报的相关规定。8震情调查888震情调查不是每次地震都会造成水工建筑物以及水库周边的震害，因此将“震害检查”修改为“震情调查”。8.1.2无无8.1.2水库影响区内发生近震震级ML5.0级及以上的地震时，应进行水库地震震情调查。增加了水库地震震情调查的规定。无无8.3水库地震震情调查8.3.1当水库影响区内发生近震震级ML4.0级及以上或有较大社会影响的地震时，宜启动应急流动监测。应急流动监测的临时测震台站布设应符合下列要求：1台站宜布设在靠近震中的地方，提高后续余震的定位精度。2台站监测场址应综合考虑基岩条件、供电及通信条件和维护的方便性，避开风口及可能遭受水淹的地方，避开附近的干扰源。3应急流动监测可通过移动通信、无线电波等方式将监测数据实时传输至水库地震台网管理中心。4监测仪器应设置防护设施，避免雨淋和日晒。8.3.2当水库影响区内发生近震震级ML5.0级及以上或有较大社会影响的地震事件，或水库地震重点监测区内发生主震震级大于ML4.0级的小震群并有增强趋势时，应启动现场宏观调查，其内容如下：1有感范围、破坏范围、宏观震中等。2人员伤亡及房屋震害、地震宏观异常现象、地震地质及灾害情况。3水库水位、库岸边坡的变化情况。增加了水库地震震情调查的内容三、国内外相关标准对比分析本标准贯彻执行了《中华人民共和国防震减灾法》和《中华人民共和国标准化法》，并与《水库大坝安全条例》和GB51247—2018《水工建筑物抗震设计标准》配套使用。与国内GB/T31077—2014《水库地震监测技术要求》、GB/T19531.1《地震台站观测环境技术要求》、DB/T64《强震动观测技术规程》、GB21075《水库诱发地震危险性评价》、GB/T18208.3《地震现场调查规范》、GB/T17742《中国地震烈度表》、GB/T17740《地震震级规定》相协调，在水利部SL486《水工建筑物强震动安全监测技术规范》、SL516《水库诱发地震监测技术规范》基础上合并、修编而成。世界各国建设了大量的强震动观测台站，但针对性的标准并不多。在美国、日本及我国台湾地区，台站建设主要依据专门的项目建设指南进行，这可能与其负责台站建设施工与质量监管的组织机构有关。针对性的强震动观测台站建设技术文件现有：美国强震动观测系统组织协会COSMOS-市区强震动参考台站导则(UrbanStrong-MotionReferenceStationGuidelines)；美国强震动观测系统组织协会COSMOS-高级全国地震系统强震动参考台站安装导则(GuidelinesforInstallationofAdvancedNationalSeismicSystem,Strong-MotionReferenceStations)；美国强震动观测系统组织协会COSMOS–结构强震动仪器安装(Strong-MotionInstrumentationofBuildings)；美国地质调查局USGS–结构地震仪器安装（重点为联邦建筑）(SeismicInstrumentationofBuildings(withEmphasisonFederalBuildings))；美国强震动观测系统组织协会COSMOS–市区强震动参考台站导则-目的、标准和说明(UrbanStrongmotionReferenceStationGuidelines－Goals,CriteriaandSpecifi