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地震周年:水庫地震的大小及其危害性

2009-05-11     新聞來源:中國水電工程顧問集團

汶川特大地震已經過去一年了,對這次地震的成因已經有許多科學家進行了較深入的研究,認為是印度大陸板塊向北漂移並和歐亞大陸板塊碰撞擠壓,地殼沿著龍門山斷裂帶逆衝而發生強烈地震。然而,還有一些聲音總是把這次地震的發生歸咎於西南地區的188体育官网app 。那麼,188体育官网app 形成的水庫到底能誘發多大的地震呢?誘發地震的危害很大嗎?

水庫誘發地震一般是指由於水庫蓄水或水位變化而引發的地震現象。世界上記錄到的第一例水庫誘發地震是希臘的馬拉鬆水庫。據不完全統計,全世界壩高大於15m的水庫大約有3萬多座,發生水庫誘發地震約有120例(分布在29個國家);我國壩高大於15m的水庫約有19000多座,產生誘發地震僅22例(包括有爭議的8座),約占0.1%,誘發地震的比例極小。全球範圍內大於M6.0級的水庫誘發地震共有4起,大於5.0級的有12起,其餘震級均較小。

從確認的水庫誘發地震震例分析,其有如下特點:第一,發震時間與水庫蓄水密切相關,70%左右發生在蓄水後1年內;第二,震中大多分布在水庫及其附近,且相對密集在一定的範圍之內;第三,震源深度一般很淺,多數在幾km範圍內,使得水庫地震的震中烈度一般均較同震級天然地震高;第四,震級多為弱震~微震,隻有個別震級較高,其中新豐江水庫是世界上第一個發生6.0級以上地震的水庫;第五,發生水庫地震可能性較大的多為高壩大庫(如壩高超過100m,庫容超過5m3),一般水庫發生水庫地震的可能性較小。鑒於上述種種特征,水庫誘發地震影響到壩址的地震烈度絕大多數均小於壩址的地震基本烈度,更小於大壩的抗震設防烈度,對水電水利工程本身幾乎構不成威脅,全世界範圍內至今沒有一起因為地震造成的垮壩事故發生。

目前對水庫誘發地震成因機理的研究仍處於資料積累和理論探索階段。水庫誘發地震有時也稱為水庫觸發地震,兩者在引發地震成因機製上有所不同。前者認為水庫周圍的原始地殼應力不一定處於破壞的臨界狀態,水庫蓄水或水位變化後使原來處於穩定狀態的結構麵失穩而發生地震。後者認為水庫周圍的地殼應力已處於破壞的臨界狀態,水庫蓄水或水位變化後使原來處於破壞臨界狀態的結構麵失穩而發生地震。根據庫區地質條件和成因,水庫誘發地震可分為岩溶塌陷或氣爆型、地表卸荷型(又稱裂隙型)和構造型等(夏其發,2000)。我國大多數水庫誘發地震為岩溶塌陷或氣爆型,少量地表卸荷型,震級一般不會超過4級。從成因機理上分析,岩溶塌陷或氣爆型、地表卸荷型更符合水庫誘發地震特征,可能是水庫蓄水後庫水壓入溶洞引起塌陷和氣爆,對水體較集中的水庫還可能引起區域荷載重新調整導致岩石滑移而誘發地震。構造型水庫誘發地震發生的概率較低,震級往往較高,但也不超過6.5級。一般認為構造型水庫誘發地震的內因是岩體貯存了構造能,水庫蓄水後庫水沿斷層滲透,使得斷層麵摩擦係數降低和岩石抗剪強度降低,可能導致構造應力提前釋放,從而誘發了地震,這就是有些專家喜歡用“水庫觸發地震”的原因,然而地殼十幾km深處處於高溫高壓狀態,庫水是不可能影響這麼深的。但對於像汶川8級地震這樣,破裂長度達300km,震源深十幾km的特大地震而言,顯然與水庫誘發地震無關,而且汶川地震破裂規模遠大於庫區範圍,汶川地震屬於天然構造地震是無庸置疑的。

盡管水庫發生誘發地震的概率很小,其危害性也較小,但對其成因機理認識還不是很清楚,因此對水庫誘發地震的危險性評價仍是水利水電工程安全性評價的重要部分。主要是對水庫誘發地震的可能性、可能的發震庫段和最大震級進行分析預測。一般采用的預測方法有定性評價方法或概率評價方法兩種。定性方法是根據庫區的河穀地貌形態、構造部位、岩性條件、滲透條件和地震活動背景等條件,將庫區分為水庫誘發地震可能性較大、可能性較小和不易誘發地震庫段;根據水庫條件類比、曆史地震或誘發地震斷層的長度計算水庫誘發地震的最大震級。概率方法是收集國內外水庫誘地地震的震例,並隨機選取一定數量未發生水庫誘發地震的工程實例組成樣本集,確定水庫誘發地震的誘震因素,包括庫深、岩性組合或岩體結構類型、構造應力環境或地應力狀態、斷層活動性等,劃分誘震因素的不同狀態,統計其發生概率,進而分析被評價水庫可能誘發地震各庫段不同震級的地震概率。

我國十分重視水庫誘發地震的成因機製研究、分析預測評價和地震台網監測工作。從《地震監測管理條例》(國務院令第409號)等國家法律法規,到《水力發電工程地質勘察規範》(GB50287-2006)等水利水電行業標準對水庫誘發地震工作均有明確要求。深入研究水庫誘發地震的成因機理,首要的基礎工作是對可能的水庫誘發地震進行監測。水電開發的行業主管部門和開發業主都本著對國家和人民負責的態度、科學的精神,會同我國地震主管部門,進行水庫誘發地震的研究和監測工作。我國已建成的或正在建設的大型水庫幾乎均毫無例外地建有水庫誘發地震監測預測係統,有效地監測水庫誘發地震的發生,為保障國家和人民生命財產的安全而服務。

 

參考資料:

[1]      夏其發,2000. 水庫誘發地震評價研究. 中國地質災害與防治學報,112):39~45

[2]      楊曉源. 1999. 我國近年水庫地震監測綜述. 地震地磁觀測與研究,202):3~15

[3]      GB21075. 2007. 水庫誘發地震危險性評價.