人工湖引发地震为什么

人工湖引发地震为什么
人工湖引发地震
为什么

人工湖引发地震为什么
人类大规模的工程建设活动会引发地震.水库诱发地震是人工湖在蓄水初期出现的、与当地天然地震活动特征明显不同的地震现象,亦简称为水库地震.水库诱发地震具有多种成因,其发震机理和诱震因素十分复杂,目前还没有完全为人们所认识.水库诱发地震是涉及地震学、水文地质学、工程地质学、和结构抗震学等多学科交叉的前沿课题.
本世纪40年代以来,世界上已有34个国家的134座水库被报道出现了水库诱发地震,其中得到较普遍承认的超过90处.有4例发生了6级以上地震,他们是中国的新丰江(1962年,6.1级)、赞比亚—津巴布韦的卡里巴(Kariba,1963年,6.1级)、希腊的克瑞马斯塔(Kremasta,1966年,6.3级)、和印度的柯依纳(Koyna,1967年,6.5级).
发生在坝址附近的强震和中强震,有可能对大坝和其它水工建筑物造成直接损害.已知挡水建筑物遭受损害的有两个震例(表1),尚未发生过大坝因水库地震而溃垮或严重破坏的情况.水库诱发地震对库区及邻近地区居民点的影响则更为常见,强震和中强震会给库区造成人员伤亡,带来重大物质损失.即使一般的弱震微震,也会对震中区造成一定危害,影响当地居民的正常生产和生活,是库区主要的环境地质问题之一.
我国迄今已报道出现水库诱发地震的工程有25例,其中得到公认的有17例(见表2),是世界上水库地震最多的国家之一.值得注意的是,高坝大库中出现诱发地震的比例明显偏高.我国(含香港和台湾)已建成的百米以上大坝32座,出现了水库诱发地震的有10座,发震比例超过31%；其中1979年以后蓄水的17座百米以上大坝中有8座发生水库地震,发震比例高达47%,远远高于世界平均水平.
从水库诱发地震的强度来看,全球发生6.0级以上强烈地震的仅占3%,5.9—4.5级中等强度的占27%,发生4.4—3.0级弱震和3.0级以下微震的占到70%(分别为32%和38%).在我国这一比例相应为4%、16%和80%.但是水库诱发地震往往出现在历史地震较平静的地区,强烈和中强水库地震在大多数情况下都超过了当地历史记载的最大地震,许多发生弱震和有感微震的情况,也是当地居民记忆中未曾有过的重大事件.
自70年代末开始,我国的水库诱发地震研究由回顾性研究逐渐转变为前瞻性研究.近20年来,几乎全部拟建的大(1)型和多数大(2)型水利水电工程,对诱发地震的潜在危险性及其对工程和环境的影响作出前期论证,数十个重大工程在蓄水前提出过正式预测意见.我国水库诱发地震研究的突出特点,是始终紧密结合工程建设和工程抗震安全的需要,具有很强的实用性和可操作性.对成因机制、判别标志、评价和预测准则等问题,进行了多方面的探索,逐渐形成一整套具有特色的研究和评价方法,特别在研究和确定工程的抗震对策方面,积累了丰富的经验.
按照多成因理论,常见的水库诱发地震主要有三种类型：构造破裂型、岩溶塌陷型和地壳表层卸荷型.构造型水库地震有可能达到中等(4.5级)以上强度,破坏性水库地震绝大部分属于构造型水库地震.岩溶塌陷型水库地震只出现在碳酸盐岩分布的库段,与岩溶洞穴和地下管道系统的发育有关,震级一般小于4级.地壳表层卸荷型水库地震具有一定的随机性,在断裂发育、坚硬脆性的岩体中,具备一定的卸荷应力和水动力条件时即可发生,但其震级一般在3级以下.实用的水库诱发地震预测模型至少必须能辨别出上述三种主要类型的诱震环境,并分别进行预测.对于不常见的水库地震类型,最好也具有一定的识别能力.
对水库地震成因的探讨一直是人们最感兴趣的课题,也曾有许多似是而非的观点流行.库水的重力荷载作用和孔隙压力作用是诱震因素之一,但库水的作用必须借助于地质体中存在的导水结构面才能向深部传递.通过查明库区是否存在特定的水文地质条件来判别诱发地震的可能性,进而估计发震地点和最大可能强度,称为水库诱发地震研究中的水文地质结构面理论,是现阶段预测水库诱发地震的理论基础.
地震监测是大型水利水电工程的常规监测项目之一.在前期勘测阶段或开始施工阶段就应进行地震监测台网建设,积累地震本底资料,以便对比水库蓄水前后地震活动的变化情况.据不完全统计,设立了地震台站的大型水库工程已经超过40座,设立了比较先进的遥测地震台网的目前已有11个.在确保大坝抗震安全,保证工程顺利施工和运行方面发挥了重要作用.
我们认为,下一步应采取理论与实践相结合的方法,深入探讨水库地震的成因机制、判别标志和预测评价方法等问题.将GIS(地理信息系统)技术引入水库诱发地震的研究中,建立集分析预测评价、安全监测预警和防震抗灾决策支持为一体的综合系统.