12、化， 水庫蓄水初期發(fā)震較多； 隨著時間的推移，逐步得到 調整后趨于平衡。因而地震頻度和強度將隨時間的延長，呈明顯下降趨勢。 2.1.4 地震特點 水庫誘發(fā)地震以弱震和微震為主，從國內外水庫誘發(fā)地震統(tǒng)計資料看， 6.0~6.5級強震］ 僅有4例，占4%,即印度的柯依納 6.4級( 1967 12 10),希臘的克里馬斯塔 6.3級(1966 02 05),贊比亞的卡里巴 6.1級( 1963 09 23)和我國的新豐江 6.1級( 1962 03 18)。誘發(fā) 地震中5.0~5.9級中強震占14%, 4.0~4.9級中強震占24%, 3.0~3.9級地震占25% ,小于3.0 級弱震和微

13、震占32%. 由于水庫誘發(fā)地震震源較淺， 與天然地震相比，具有較高的地振動頻率， 較高的地面峰 值加速度和震中烈度；但極震區(qū)范圍很小，烈度衰減較快。 2.2 誘發(fā)條件 2.2.1 水庫規(guī)模 從國內外水庫誘發(fā)地震統(tǒng)計資料看， 誘發(fā)地震的發(fā)生概率隨著壩高、 蓄水深度和庫容的 增大而明顯增高。據(jù) Packer 1985年對蓄水深度大于 92 m ,庫容大于100億m3的世界大 型水庫的統(tǒng)計分析，發(fā)震概率為12%。我國壩高100 m以上的高壩大庫，發(fā)震概率約為32%, 高于世界平均水平。 據(jù)統(tǒng)計資料，全世界共有大中型水電站及水庫上萬座，但發(fā)生誘發(fā)地震的比例不到 3 /1 000。我國現(xiàn)

14、有壩高15 m以上的水庫18 000座，其中僅有13座發(fā)生大小水庫誘發(fā)地震，約 占7.2/10 000。庫容小于0.1億m3的小型水庫，其發(fā)震概率小于 1/10 000, 0.1~1.0億m3的 中型水庫，發(fā)震概率小于 1/1 000, 1.0~10億m3的大中型水庫，發(fā)震概率大于 1/100,大于 100億m3的大型水庫，發(fā)震概率大于 1/10。 2.2.2 巖性條件 據(jù)統(tǒng)計資料分析，組成庫盆的巖性與水庫誘發(fā)地震有一定的相關性。 碳酸鹽巖地區(qū)易于 誘發(fā)巖溶性水庫地震，其次為花崗巖、玄武巖和片麻巖類型堅硬脆性的結晶類巖石， 易于誘 發(fā)微弱的水庫地震。碎屑巖和砂頁巖構成庫盆的水庫，不易

15、誘發(fā)地震。 2.2.3 構造條件 構造型水庫誘發(fā)？ 鹵鶻茄姨逮械畝狹言誑瑾？誓孟路⑸ ？錯動引起的。張性斷裂或張扭 性斷裂更利于庫水向深部滲透， 易于誘發(fā)地震?，F(xiàn)代構造活動較強烈的地區(qū)， 由于活動斷裂 常常隨地應力的局部集中，有利于誘發(fā)較強的水庫地震。 一 2.2.4 滲透條件 水庫誘發(fā)地震的發(fā)生， 必須有庫水滲透參與， 因此，庫盆巖體的滲透條件是誘發(fā)地震重 要條件之一。滲透性好的巖體，如碳酸鹽巖、多裂隙脆性巖體等構成的庫盆， 較易誘發(fā)地震， 而不利于庫水滲透的砂頁巖庫盆，不易誘發(fā)地震 2.2.5 地應力動態(tài) 庫盆及周圍地區(qū)的天然地應力狀態(tài)、 水庫附加荷載及庫水滲透壓力等綜合作

16、用， 將使巖 體中不連續(xù)面上的應力條件改變， 導致不連續(xù)面破裂而誘發(fā)水庫地震。 庫盆地應力水平較高 的地區(qū)，誘發(fā)水庫地震的強度可能較高。 2.2.6 區(qū)域地震活動水平 區(qū)域地震活動水平總體上反映該區(qū)域穩(wěn)定狀態(tài)， 地震活動水平較高地區(qū)， 可能誘發(fā)較強 的水庫地震。 2.3 地震類型 2.3.1 內成成因型 由于水庫蓄水導致地殼上層數(shù)百 m至10 km范圍內的區(qū)域地應力場發(fā)生變化，從而改 變了某些地塊構造運動原先的進程， 引起水庫及鄰近地區(qū)地震活動性發(fā)生明顯變化的水庫地 2.3.2 外成成因型 由于水庫蓄水導致淺表數(shù)百 m局部范圍內外動力地質作用發(fā)生變化，致使巖體或巖塊 相

17、對位移或遭受破壞而伴生的水庫地震。 2.3.3 常見地震 (1)構造型：地震強度較高，常與一個地區(qū)構造條件、現(xiàn)代構造活躍程度及地震活動 水平密切相關。 (2)巖溶型：只出現(xiàn)在可溶性巖石分布的庫段，特別是近水平的厚層碳酸鹽巖大面積 出露，且?guī)r溶發(fā)育的地區(qū)，但其震級一般小于 4級。 (3)微破裂型：具有一定的隨機性，在斷裂發(fā)育、堅硬性脆的巖體中，具備一定的初 始應力和水動力條件時即可發(fā)生，但其震級一般在 3級左右。國內外水庫誘發(fā)地震震例見 表 2, 3。 拿2爭募水直承注地*離*(雷8.必) 八+.* ? ?杼*附■■鳥海 r* y / MX ?? FM tta M r掌 ?

18、? *n ■ ■制及 值由〕 t? M ■ ?力 ㈤ ?> J ? *1 力 ?力 ?2 十? □ 松 ?4 ±J? 21 XJr 4 iM n K力悔 ■x**時期r?k*r Hnulb 點 2口底 ■■■ gm IKlil ? ■國 l?x iron 北■K IM 5> Is.VF T*，t2 虱，R ixta jL?區(qū) IWCI XBX i r^ x jt■設 ir1*ii UK M心 lf? 11 1M2 B 14 四門0 im i2 r lv?r ?1 m ime wi w EM ?— 1 1?￥ “第8Mug 三三

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21、與探討 ■ "MuyMUUMMUISHlJH R，*# nMM *?M 片奉后 麻?22? 石lUh 芯It豺 ?■卻0? 0番 不嬴青此，為唯虹獷 *＜修 雅，*悔H 必1桁鼻的 布3 蒼寰* 3.1 三峽水庫 3.1.1 水庫特點 三峽水庫為河谷型狹長水庫，位于長江上游下段，總面積 55 000 km2 ;全長660 km? ?

22、? .0~1.5 km，總水域面積1 048 km2。正常蓄水位175 m,總庫容393億m3,壩高 181 m,壩前增加水頭近110 m,屬中壩中庫，發(fā)震概率較一般中小型水庫稍高。但按壩高 計，三峽工程在全世界排名第 63位；按庫容計，排名第 26位，均不屬前列。 3.1.2 巖體分布 三峽庫區(qū)可劃分為結晶巖、碳酸鹽巖和碎屑巖三種主要巖類。 結晶巖類分布于庫首黃陵結晶地塊內， 為前震旦系變質巖和侵入其間的花崗-閃長巖體， 巖體完整性好，斷層多已膠結，巖體透水性微弱，產(chǎn)生誘發(fā)地震的可能性很小。 碳酸鹽巖分布于干流廟河至白帝城庫段及烏江、 嘉陵江、大寧河等支流中。強巖溶化碳 酸鹽巖有

23、利于誘發(fā)巖溶型地震。= 碎屑巖主要分布于秫歸、 巴東、巫山等向斜及白帝城以西廣大地區(qū)， 為中上三疊統(tǒng)和侏 羅系的砂、泥巖，不利于誘發(fā)水庫地震。 3.1.3 滲透條件 三峽水庫為河谷型水庫。 由碳酸鹽巖構成的長江三峽， 巖溶雖較發(fā)育，有利于庫水滲透， 但地處持續(xù)上升地區(qū)， 兩岸巖溶管道系統(tǒng)不很發(fā)育， 延伸范圍有限，因而庫水可入滲范圍和 深度受到限制。結晶巖庫段無區(qū)域性和地區(qū)性斷裂分布， 不會有深層和超深水文地質結構面。 碎屑巖體滲透性弱，巖層產(chǎn)狀平緩，具有多個隔水層，不利于庫水滲透。 一 3.1.4 區(qū)域活動 三峽庫區(qū)屬弱震區(qū)。水庫附近曾經(jīng)發(fā)生的最大地震為 1979年秫歸龍會觀

24、5.1級地震， 距庫邊約6 km。其巖性為碎屑巖類巖層，蓄水后不易誘發(fā)地震。 綜上所述，三峽工程除壩高和庫容屬有利于產(chǎn)生水庫誘發(fā)地震的因子外， 其他條件均不 利于誘發(fā)較強的構造型水庫地震。 3.2 發(fā)震可能性分析 3.2.1 庫首結晶巖段 本庫段從壩址到廟河全長 16 km。壩前最大蓄水深度 160 m,新增水頭110 m。庫盆巖 性為前震旦系變質巖和侵入其間的花崗 -閃長巖體及各類脈巖。本庫段地震活動水平低，歷 史上無中強震記載， 現(xiàn)今地震活動微弱。 經(jīng)分析，不具備誘發(fā)較強水庫地震的地質背景，考 慮庫首段蓄水深度最大，不排除誘發(fā)淺源微破裂型小震的可能。 3.2.2 碳酸

25、鹽巖夾碎屑段 本庫段從廟河到白帝城全長 141.5 km。最大蓄水深度160?130 m ,新增水頭110?90 m。 庫盆巖性為碳酸鹽巖與碎屑巖相間分布， 組成低山寬谷。經(jīng)分析，可能誘發(fā)較強的構造型水 庫地震和巖溶型水庫地震。 3.2.3 碎屑巖低寬谷段 本庫段從白帝城以上全長 500 km。水庫蓄水深由130 m過？ 傻教烽蛔刺？ R災猩？代 紅色砂巖、泥巖為主，夾有幾段碳酸鹽峽谷，斷裂不發(fā)育，巖體透水性弱。歷史及現(xiàn)代地震 活動微弱。經(jīng)分析，不具備誘發(fā)較強水庫地震的地質條件。 3.3 三峽水庫誘發(fā)地震監(jiān)測與探討 3.3.1 監(jiān)測背景 長江水利委員會早在 1954年以來，即

26、對三峽庫區(qū)地質進行勘探、科研與論證。 1959年 后長江委、中國地震局等單位先后在三峽庫區(qū)建立地震臺網(wǎng)， 進行地震監(jiān)測，并搜集庫區(qū)地 震歷史資料，進行統(tǒng)計分析，在此基礎上進行預測、預報及評價。根據(jù)水庫在蓄水初期，發(fā) 生較強誘發(fā)地震可能性較大的規(guī)律，應加強監(jiān)測和預報。中國長江三峽工程開發(fā)總公司在 1997年9月，委托中國地震局地震研究所與長江委三峽勘測研究院，建立《長江三峽工程 誘發(fā)地震監(jiān)測系統(tǒng)》，下設數(shù)字遙測地震臺網(wǎng)、地殼形變監(jiān)測網(wǎng)絡、地下水動態(tài)觀測井網(wǎng)及 地震監(jiān)測總站，共同對三峽工程誘發(fā)地震進行監(jiān)測和預報。 3.3.2 監(jiān)測資料 長江委、中國地震局等單位已分別對三峽庫區(qū)地震的歷史及現(xiàn)

27、代監(jiān)測資料進行分析整 二| 理，編印成冊。為三峽工程可行性研究、初步設計、技術設計、工程施工、運行管理及社會 安定等提供可靠資料。 國家環(huán)境保護總局自1997年起，匯編《長江三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測公報》（中、英 」 文版），每年5月向國內外頒布。根據(jù) 1997?2005年《監(jiān)測公報》，匯編《三峽庫區(qū)地震監(jiān) 測資料》如表4。 ■ ■居 M W? UWrt：<4* Md。，IX14

28、)三峽庫區(qū)內有 NE-NNE , NNW及NW、NWW 向三組較大的區(qū)域性斷裂展布，在 壩址所在的黃陵背斜周緣及外圍地區(qū)， 這些斷裂絕大部分在第四紀以來曾有過活動， 個別斷 裂在晚更新世以來還有活動。 隨著水庫蓄水，介質條件的變化。 還有誘發(fā)個別斷裂重新活動 的可能。大量的研究結果表明，這些斷裂對本區(qū)中等強度以上的地震起著明顯的控制作用。 (3)近四十年來，三峽及鄰區(qū)共記錄到地震 2 000余次，大多數(shù)地震的震源深度較淺， 在5~15 km間。歷史上距壩址外圍 300 km以內發(fā)生過4次6級左右的地震。 (4)三峽庫區(qū)包括庫首、 庫中及庫尾地區(qū)。三峽水庫于2003年6月1-16日蓄水至

29、135m 通航發(fā)電。2003年共發(fā)生地震541次，地震頻次較199 6~2002年增加近3~13倍；2004、 2005及2006年先后發(fā)生地震 1 062、905、1 019次，地震頻次比2003年增加近一倍，強度 也有所增加，這與 2003年6月1~16日及2006年9月20日~10月27日水庫分期蓄水及運］ 行有關。但大多為 2級以下微震。如 2004、2005及2006年先后發(fā)生2級以下微震1 003、 836、958次，分別占94.4%、92.4%、94.0%。近年庫區(qū)最大地震分別為 2004、2005年巴東 的3.8、3.5級及2006年重慶巫山的3.5級，仍小于1997年在萬縣發(fā)

30、生的最大地震 4.4級。 說明三峽水庫蓄水運行后， 微震頻次雖有所增加， 但地震活動仍保持在三峽地區(qū)原有弱地震 活動本底狀態(tài)。 (5) 2006年汛后三峽工程蓄水位已提高到 156 m, 2009年三峽工程建成后，蓄水位將 逐步提高到175 m,相應水庫蓄水深度、新增水頭及庫容亦將隨著增加。以庫首段為例，詳 見表5。 用5三取水空里e段小EjFtir關 W X IS m _盲 Ml SS 新由泰吳⑹ 加 鈕 1睛 承批學再也一) 皿 如 隨著三峽水庫蓄水位、蓄水深度、水頭及庫容增加，水體與壩體壓力、滲流量、滲透壓 力及庫盆地應力等亦將隨著加大； 加之水庫調度頻繁，必將

31、加大水庫誘發(fā)地震的可能性。 必 須加強對三峽水庫誘發(fā)地震的監(jiān)測與探討， 預防地震及地質災害，保障工程建設及運行安全, 構建和諧社會，確保長治久安。 4三峽水庫誘發(fā)地震預報與評價 4.1 預報目的 地震預報是為了在震前準確預測、預報地震發(fā)生的時間、 地點和震級(三要素)及活動 趨勢，為政府、企、事業(yè)單位提供決策依據(jù)， 及時采取緊急應對措施， 預防地震及地質災害, 確保工程建設及運行安全。 4.2 預報內容 地震預報應包括地震發(fā)生的時間、地點和震級 (三要素)及活動趨勢。按預報要求可分 為： 4.2.1 中、長期預報 在地理上把較大范圍內劃定為未來較長時間內發(fā)生地震的危險區(qū)。

32、 4.2.2 短期預報 把危險區(qū)的時、空范圍縮小到較短的時間和較小的地理區(qū)域內。 4.2.3 臨震預報 對5級以上破壞性地震，要在 24小時前作出 主要素”及活動趨勢的準確預報。 4.3 預報方法 水庫誘發(fā)地震構成因素較多，關系復雜， 存在不確定性，準確預報是有困難的，一般采 取如下方法： 4.3.1 經(jīng)驗判斷預報 (1)構造型水庫地震判別標志：主要判別庫壩區(qū)有區(qū)域性或地區(qū)性斷裂通過，并在晚 更新世以來有活動證據(jù) ，斷裂帶處于高應力積累狀態(tài)并有地震活動依據(jù)，斷裂帶以張性或 張扭性為主要特征，并與水庫直接接觸，或通過旁側斷裂與水庫有水力聯(lián)系。 (2)巖溶性水庫地震判別標志：

33、主要判別庫區(qū)有大面積碳酸鹽巖分布，現(xiàn)代巖溶作用 強烈，在蓄水位以下有多層巖溶管道系統(tǒng)發(fā)育，具有向深部滲流和溶蝕的水文地質結構。 4.3.2 統(tǒng)計分析預報 國家地震局曾采用 模糊聚類分析"、灰色聚類分析”和 概率統(tǒng)計預測”等三種方法對三 峽水庫誘發(fā)地震進行統(tǒng)計預測， 在統(tǒng)計分析中考慮了庫深、庫容、 區(qū)域地應力狀態(tài)、斷層活 動性、巖性和地震活動背景等 6種基本因素及22種狀態(tài)。 4.3.3 數(shù)值分析預報 長江委曾采用數(shù)值分析方法對三峽水庫誘發(fā)地震進行預測，通過蓄水后庫底應力分析， 計算庫底應變能的積累， 推算水庫誘發(fā)地震震級。 計算結果表明，庫水作用的附加應變能與 天然構造應變能疊加而造

34、成水庫誘發(fā)地震，其能量與天然構造應變能相比要小得多。因此， 單純由水庫應力引起的誘發(fā)地震震級是很小的。 4.4 三峽水庫誘發(fā)地震預測預報與影響評價 長江委曾對三峽水庫誘發(fā)地震作如下初步預報及影響評價 ，并提出三峽水庫地震對庫 區(qū)環(huán)境最大可能影響的預測示意圖見圖 2。 圖2三峽水庫地震對庫區(qū)環(huán)境最大可能影響預測示意圖 圖例：L預測地震等烈度線2.長江3,三峽大壩 七城里 4.4.1 誘發(fā)地震預測預報 (1)庫首結晶巖庫段：最高可能震級 MS< 4級 (2)重點庫段九灣溪斷裂展布區(qū)，香溪 -巴東-暗石庫段，可能誘發(fā)的地震震級為 MS= 5.0~5.5級，最大不超過 6級。

35、(3)碳酸鹽巖庫段：可能誘發(fā) MSU級的水庫地震。 如果在上述庫段發(fā)生水庫地震，按照水庫地震的衰減規(guī)律，在距壩址最近，危險性最 大的九灣溪斷裂處誘發(fā) 5.5級地震，影響到壩址的地震烈度低于V1度；即使用該地區(qū)天然構 造震級上限作為外包線， 按MS= 6.0級計算，影響到壩址的地震烈度也只有V1度。 在庫首結 晶巖區(qū)發(fā)生4級地震，影烈度亦為V1度，兩者均小于大壩設防烈度口度。巖溶型水庫地震， 因其強度較小，距壩址較遠，對大壩沒有影響。 4.4.2 影響分析與評價 根據(jù)《長江三峽水利樞紐環(huán)境影響報告書》（簡寫本 1996 10）,關于三峽水庫誘發(fā)地 震影響的評價結論為： 據(jù)最大歷史地震震

36、級并適當加權，確定庫區(qū)最大可信地震為 6級 左右。在仙女山和九灣溪斷裂一帶（距壩址為 18 km）存在誘發(fā)地震的可能，應用斷裂長度 等統(tǒng)計法估算，誘發(fā)地震震級 MS在5.0?5.8級。對壩址所受影響烈度為V1度，不會對按烈 度口度設防的樞紐主要建筑物構成直接威脅。 ”| 5結語 三峽水電工程的興建， 長江水資源的開發(fā)與利用， 是人類改造客觀世界、 開發(fā)利用自然 環(huán)境與資源的具體體現(xiàn)。 三峽工程已初步發(fā)揮防洪、發(fā)電、航運等綜合效益， 促進長江流域 經(jīng)濟、社會、資源和環(huán)境相互協(xié)調和可持續(xù)發(fā)展， 促進中國經(jīng)濟的進一步騰飛。三峽工程是 一項生態(tài)環(huán)境工程。 水庫誘發(fā)地震形成因素較多，機

37、理復雜， 存在不確定性，準確預報是有困難的。但誘發(fā) 地震是地球運動的自然現(xiàn)象，它是有規(guī)律的， 而規(guī)律是可以認識的。隨著科學技術進步，監(jiān) 測預報手段日新月異， 地質地震資料積累增多， 人類對客觀世界、自然環(huán)境和誘發(fā)地震的認 識也將日益深入，逐步加強對水庫誘發(fā)地震的監(jiān)測預報與探討。 根據(jù)最大歷史地震震級并適當加權，確定庫區(qū)最大可信地震為 6級左右。在仙女山和 九灣溪斷裂一帶（距壩址為 18 km）存在誘發(fā)地震的可能，震級 MS=5.0?5.8級。對壩址所 受影響烈度為VI度，不會對按烈度W度設防的樞紐主要建筑物構成直接威脅。 三峽水庫蓄水 運行后，地震頻次與強度雖有所增加， 但地震活

38、動裂度仍保持不超過在三峽地區(qū)原有弱地震 活動狀態(tài)。 三峽水庫已初步形成， 隨著蓄水位逐步升高， 庫容加大，發(fā)生誘發(fā)地震的可能性也將加 大。必須加強對三峽水庫誘發(fā)地震的監(jiān)測、預報與探討，預防地震及地質災害，確保工程 建設及運行安全，構建和諧社會，確保長治久安。 口 參考資料 [1]王儒述.三峽工程是一項生態(tài)環(huán)境工程 [J].宜昌：中國三峽建設,2004,1.42-46 [2]王儒述.三峽工程的環(huán)境影響及其對策[C].武漢：長江流域資源與環(huán) 境,2002,7 317-322 [3]長江三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測公報 [R].北京：國家環(huán)境保護總局，1997,5-2005,5 [4]高福暉.地震力學[M].成都：四川科學技術出版社，1995,4 [5]三峽工程地質研究.[C].武漢：湖北科學技術出版社，1997 10 [6]長江三峽水利樞紐環(huán)境影響報告書 （簡寫本）.[R].北京:科學出版社,1996 10 [7]Wang Rushu "Balancing Environment and Development" 2003 3 34-38 "Fighting the Floods" 2004 2 14-1 ?International Water Power & Dam Construction ? London UK