陳德基，滿(mǎn)作武

（長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，武漢 430010）

三峽工程幾個(gè)重大地質(zhì)問(wèn)題的研究與論證

陳德基，滿(mǎn)作武

（長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，武漢 430010）

回顧和介紹了三峽工程壩址選擇、區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性和地震活動(dòng)性、水庫(kù)庫(kù)岸穩(wěn)定性、水庫(kù)誘發(fā)地震4個(gè)重大地質(zhì)問(wèn)題的研究過(guò)程，研究的主要內(nèi)容、方法和結(jié)論，也對(duì)三峽工程2003年蓄水運(yùn)行以來(lái)，上述幾個(gè)問(wèn)題的初步檢驗(yàn)結(jié)果做了扼要的評(píng)述。

三峽工程；重大地質(zhì)問(wèn)題；研究論證

1 前言

三峽工程由于其巨大的規(guī)模和極端重要的地理位置，地質(zhì)條件的可靠性一直是工程設(shè)計(jì)研究和社會(huì)各界關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題之一。焦點(diǎn)集中在壩址選擇、區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性和地震活動(dòng)性、庫(kù)岸穩(wěn)定性、水庫(kù)誘發(fā)地震等幾個(gè)問(wèn)題。第一個(gè)問(wèn)題的研究從20世紀(jì)50年代初一直持續(xù)到1979年壩址選定才告一段落。后面三個(gè)問(wèn)題是20世紀(jì)80年代三峽工程重新論證時(shí)地質(zhì)地震專(zhuān)題的重點(diǎn)論證課題，并一直為人們所關(guān)注。文章就以上4個(gè)問(wèn)題的研究過(guò)程及主要結(jié)論做一簡(jiǎn)要回顧。

2 關(guān)于三峽工程的壩址選擇

對(duì)于三峽工程這樣巨大的水利工程項(xiàng)目，選擇一個(gè)地質(zhì)條件相對(duì)優(yōu)越、水工布置和施工條件都相對(duì)有利的壩址具有戰(zhàn)略意義?，F(xiàn)在所選定的三斗坪壩址，是在長(zhǎng)51 km的河段內(nèi)，從2個(gè)壩區(qū)、15個(gè)壩段中，經(jīng)過(guò)大量的勘測(cè)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究工作，前后歷時(shí)24年，反復(fù)研究比較后確定的。這從一個(gè)側(cè)面反映了三峽工程建設(shè)決策的嚴(yán)謹(jǐn)與慎重。

20世紀(jì)40年代中期，國(guó)民黨政府資源委員會(huì)和美國(guó)墾務(wù)局合作進(jìn)行揚(yáng)子江三峽工程計(jì)劃期間，在三峽出口的南津關(guān)至石牌長(zhǎng)13 km的石灰?guī)r河段內(nèi)，選擇了5個(gè)壩址進(jìn)行研究，進(jìn)行了中等比例尺的地質(zhì)調(diào)查和少量的鉆探，初步勘察后認(rèn)為Ⅱ號(hào)和Ⅲ號(hào)壩址較好。

中華人民共和國(guó)成立后，1954—1955年，長(zhǎng)江水利委員會(huì)經(jīng)多次查勘后認(rèn)為，黃陵背斜核部結(jié)晶巖出露的河段（從南沱至廟河）建壩條件優(yōu)越，決定將三峽工程建設(shè)河段的研究范圍，從國(guó)民黨政府資源委員會(huì)和美國(guó)墾務(wù)局研究過(guò)的峽谷出口河段擴(kuò)展到上游廟河，總長(zhǎng)51 km。這一河段的地形地質(zhì)條件，可分為特征迥然不同的兩個(gè)壩區(qū)：南津關(guān)壩區(qū)（又稱(chēng)石灰?guī)r壩區(qū)）和美人沱壩區(qū)（又稱(chēng)結(jié)晶巖壩區(qū)）。石灰?guī)r壩區(qū)上起石牌，下至南津關(guān)，長(zhǎng)13 km，從中選擇了5個(gè)壩段；結(jié)晶巖壩區(qū)上起美人沱，下至南沱，長(zhǎng)25 km，從中選擇了10個(gè)壩段，對(duì)兩個(gè)壩區(qū)15個(gè)壩段進(jìn)行比較（見(jiàn)圖1），并以南Ⅲ（南津關(guān)）和美Ⅷ（三斗坪）兩個(gè)壩段作為壩區(qū)比較的代表性壩段，深入進(jìn)行勘察。為壩區(qū)比較所進(jìn)行的地質(zhì)勘察歷時(shí)3年（1956—l958年），僅鉆探工作量一項(xiàng)，總進(jìn)尺達(dá)53000 m。

圖1 長(zhǎng)江三峽水利紐壩區(qū)、壩段位置示意圖Fig.1 Location of the dam region and dam sections of Three Gorges Project

通過(guò)勘察發(fā)現(xiàn)，石灰?guī)r壩區(qū)的地質(zhì)缺陷十分明顯，工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件復(fù)雜。同時(shí)，對(duì)于長(zhǎng)江這樣的大河，要兼顧防洪、發(fā)電、航運(yùn)等多目標(biāo)開(kāi)發(fā)，河谷過(guò)于狹窄，水工布置和施工條件都極為困難。美人沱壩區(qū)為元古界結(jié)晶巖分布區(qū)（古老的變質(zhì)巖和侵入的花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖），地質(zhì)條件優(yōu)越，且河谷較開(kāi)闊，臨江地形低緩，便于水工布置，施工條件也較好。因此，從地形、地質(zhì)、水工布置及施工條件綜合比較，結(jié)晶巖壩區(qū)明顯優(yōu)于石灰?guī)r壩區(qū)。在1959年完成的三峽水利樞紐初步設(shè)計(jì)要點(diǎn)報(bào)告中，正式選定了美人沱結(jié)晶巖壩區(qū)。

結(jié)晶巖壩區(qū)的10個(gè)壩段，構(gòu)造背景、巖性條件基本相似。10個(gè)壩段大體可分兩種類(lèi)型，一類(lèi)以美Ⅲ太平溪壩段為代表的中等寬河谷，一類(lèi)以美Ⅷ三斗坪壩段為代表的寬河谷。經(jīng)比較，在初設(shè)要點(diǎn)報(bào)告中，選擇了美Ⅷ三斗坪壩段。

從1961年起，出于人防安全和工程防護(hù)的需要，又對(duì)河谷較窄的石牌壩址及美人沱河段的太平溪壩址（美Ⅲ）進(jìn)行勘察研究。經(jīng)過(guò)近3年的工作（1961—l963年），石牌壩址大爆破筑壩方案被否定。從l964年起，集中力量在太平溪壩址全面開(kāi)展勘察設(shè)計(jì)工作，直至1979年。

太平溪和三斗坪兩壩址相距7 km，地質(zhì)條件基本相似，都具備興建高壩的良好地質(zhì)條件。所存在的一些差別，不是影響壩址選擇的主要因素。但兩壩址的地形條件相差較大。太平溪壩址河谷相對(duì)較窄，兩岸山體完整雄厚，谷坡較陡，適于布置地下廠房，混凝土工程量較小，土石方開(kāi)挖量大；三斗坪壩址河谷開(kāi)闊，河床右側(cè)有中堡島順江分布，兩岸谷坡平緩，地形完整性差，適于布置壩后式廠房?；炷凉こ塘枯^大，土石方開(kāi)挖量相對(duì)較小，施工場(chǎng)地較開(kāi)闊。國(guó)家有關(guān)部門(mén)多次組織全國(guó)性的專(zhuān)家會(huì)議討論，綜合多方面的意見(jiàn)，于1979年選定了三斗坪壩址。到壩址選定時(shí)，兩壩址累計(jì)完成的地質(zhì)勘察工作都十分可觀，僅鉆探工作量一項(xiàng)，分別達(dá)30000 m和53000 m。

3 區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性和地震活動(dòng)性

三峽工程區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性和地震活動(dòng)性問(wèn)題，自工程勘察始起，就被放在極其重要的位置進(jìn)行研究。

區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性和地震活動(dòng)性問(wèn)題是一個(gè)跨學(xué)科、多專(zhuān)業(yè)、高難度的研究課題。三峽工程對(duì)這一問(wèn)題的研究有兩條基本做法：一是采用地質(zhì)、地理、地貌、地震、地球物理、大地測(cè)量等多學(xué)科的綜合手段，從多個(gè)側(cè)面勾繪出一個(gè)地區(qū)區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性和地震活動(dòng)性的清晰的面貌；二是凡是可以用數(shù)據(jù)說(shuō)明的問(wèn)題，一定設(shè)法取得數(shù)據(jù)。三峽工程取得了包括各殼層的深度、厚度，莫霍面的形態(tài)及埋深，主要斷裂的切割深度，斷裂形變速率，斷裂最新活動(dòng)年齡，地形變測(cè)量，長(zhǎng)達(dá)半個(gè)多世紀(jì)的測(cè)震成果等，多方面地提供了有說(shuō)服力的數(shù)據(jù)，并與宏觀地質(zhì)、地震研究所得出的結(jié)論相互支持、印證，才得以做出可信的結(jié)論。研究的主要內(nèi)容可歸納為以下幾個(gè)方面：

1）區(qū)域地層、巖性、地質(zhì)史和大地構(gòu)造環(huán)境的研究。該項(xiàng)研究為三峽工程進(jìn)行了數(shù)萬(wàn)平方千米的地質(zhì)調(diào)查與專(zhuān)項(xiàng)測(cè)繪。與之相適應(yīng)，進(jìn)行了與地學(xué)相關(guān)的多學(xué)科的廣泛基礎(chǔ)地質(zhì)研究。

2）深部地球物理和地殼結(jié)構(gòu)的研究。包括大面積航空重力、磁力測(cè)量資料分析，壩址及庫(kù)首段高精度航磁測(cè)量，地面重力測(cè)量以及東西向（奉節(jié)—江陵）和南北向總長(zhǎng)3260余km的縱和非縱測(cè)線人工地震測(cè)深等。

3）區(qū)域及壩區(qū)斷裂構(gòu)造的展布、規(guī)模、性質(zhì)及活動(dòng)性的研究。重點(diǎn)對(duì)壩區(qū)及外圍幾條主要斷裂的性質(zhì)及活動(dòng)性進(jìn)行大中比例尺地質(zhì)測(cè)繪，斷裂的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、巖石學(xué)、年代學(xué)以及地質(zhì)力學(xué)模型的研究，斷裂帶位移的定點(diǎn)監(jiān)測(cè)等。

4）地貌及新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的研究。包括山區(qū)夷平面，西部鄂西山地與東部江漢平原過(guò)渡帶，中～新生代沉積盆地的特征、形成及演變歷史，河流階地形成年代和位相對(duì)比，第四系堆積物變形的調(diào)查研究等。

5）現(xiàn)代地殼運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的研究。壩址及庫(kù)首區(qū)的周期性精密環(huán)線水準(zhǔn)測(cè)量，GPS地形變監(jiān)測(cè)等。

6）地震活動(dòng)特征與規(guī)律的研究。統(tǒng)計(jì)分析歷史地震，現(xiàn)代測(cè)震和1958年起工程專(zhuān)用地震臺(tái)網(wǎng)所獲得的大量資料，結(jié)合地震地質(zhì)條件，研究本區(qū)地震活動(dòng)的本底特征和時(shí)間、空間、強(qiáng)度規(guī)律等。

7）地震危險(xiǎn)性分析和地震動(dòng)參數(shù)研究。

通過(guò)上述工作，對(duì)三峽工程區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性、地震活動(dòng)性得出了以下結(jié)論：

1）三峽工程位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)中部，是中國(guó)大陸地殼穩(wěn)定性較高的地區(qū)，為典型的弱震構(gòu)造環(huán)境。

2）深部地球物理場(chǎng)的研究結(jié)果表明，本區(qū)地殼結(jié)構(gòu)清晰，殼內(nèi)介質(zhì)成層性好，主要界面基本連續(xù)（見(jiàn)圖2）。幾條地區(qū)性斷裂均為基底Ⅰ型斷裂，地殼整體處于基本均衡狀態(tài)。

圖2 奉節(jié)—江陵（觀音垱）人工地震測(cè)深地質(zhì)解釋剖面圖Fig.2 Geological profile from Fengjie to Jiangling （Guanyindang）by deep seismic sounding

3）壩址所在的黃陵地塊是穩(wěn)定程度更高的剛性地塊，無(wú)區(qū)域性斷裂和活動(dòng)性斷裂分布。地塊周緣的幾條較大斷裂都是基底型斷裂，現(xiàn)今活動(dòng)微弱，不具備發(fā)生強(qiáng)震的條件。

4）2000多年的歷史中，三峽工程壩址及庫(kù)區(qū)鄰近的10余個(gè)縣市歷史上無(wú)破壞性地震記載。有儀器記錄以來(lái)，壩址60～70 km范圍內(nèi)，發(fā)生過(guò)3次震級(jí)Ms 4.8～5.1級(jí)的中強(qiáng)震，影響到壩址烈度都在5度以下。而壩址所在的黃陵結(jié)晶巖地塊內(nèi)，50年儀器監(jiān)測(cè)，僅記錄到Ms≤2級(jí)的地震10余次，是地震活動(dòng)極其微弱的地區(qū)。2008年四川汶川“5·12”大地震在壩區(qū)的影響烈度僅4度。

5）三峽工程壩區(qū)地震基本烈度經(jīng)國(guó)家有關(guān)部門(mén)前后4次鑒定，均定為VI度。主體建筑物的抗震設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)，取年超越概率1×10－4為基準(zhǔn)。在此概率水平下，基巖（弱風(fēng)化頂面）水平加速度峰值為 125 cm／s2。

2001年新建的三峽工程水庫(kù)誘發(fā)地震監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)近10年的監(jiān)測(cè)，無(wú)論是斷層位移、地形變，還是地震活動(dòng)的監(jiān)測(cè)成果，都表明前期對(duì)三峽工程構(gòu)造穩(wěn)定性和地震活動(dòng)性的研究結(jié)論是正確的。

4 水庫(kù)庫(kù)岸穩(wěn)定性研究

三峽水庫(kù)庫(kù)岸穩(wěn)定性的研究，有如下幾個(gè)特點(diǎn)：a.面大、線長(zhǎng)。調(diào)查研究范圍面積約4500 km2；干、支流庫(kù)岸岸坡合計(jì)總長(zhǎng)約5000 km。b.地質(zhì)條件復(fù)雜。不論庫(kù)岸岸坡結(jié)構(gòu)類(lèi)型、巖性、構(gòu)造、地貌，還是崩塌、滑坡的類(lèi)型、規(guī)模、形成條件和穩(wěn)定狀態(tài)，都復(fù)雜多變。c.研究程度要求高。庫(kù)岸穩(wěn)定性涉及主體工程、長(zhǎng)江航運(yùn)、庫(kù)區(qū)城鎮(zhèn)和居民點(diǎn)的安全、庫(kù)區(qū)移民選址及庫(kù)區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展規(guī)劃，要求研究結(jié)論足夠可靠。這些特點(diǎn)在全世界范圍內(nèi)都是獨(dú)一無(wú)二的。

4.1 庫(kù)岸穩(wěn)定性的前期勘察研究

三峽工程水庫(kù)庫(kù)岸穩(wěn)定性問(wèn)題，在20世紀(jì)50年代至70年代的常規(guī)勘察、80年代的三峽工程重新論證、國(guó)家“七五”科技攻關(guān)和水庫(kù)移民選址的補(bǔ)充勘察中，都進(jìn)行了研究。在國(guó)內(nèi)眾多部門(mén)的參與下，多學(xué)科、多手段、多層次協(xié)同攻關(guān)。研究?jī)?nèi)容包括干、支流庫(kù)岸岸坡的地質(zhì)條件，岸坡結(jié)構(gòu)類(lèi)型、穩(wěn)定程度；崩塌、滑坡體的分布、發(fā)育規(guī)律，形成條件和影響因素；體積大于10萬(wàn)m3的崩塌、滑坡體的位置、規(guī)模及穩(wěn)定性；大型崩、滑體，危巖體的專(zhuān)項(xiàng)勘察和穩(wěn)定性計(jì)算；基巖順層高邊坡的穩(wěn)定性現(xiàn)狀評(píng)價(jià)和蓄水后的變化預(yù)測(cè)；大型崩、滑體失穩(wěn)入江涌浪的計(jì)算和模型試驗(yàn)，涌浪沿程衰減特征和危害程度；幾處大型崩、滑體的變形監(jiān)測(cè)和防治措施等。這些研究工作使前期勘察對(duì)庫(kù)岸穩(wěn)定性的認(rèn)識(shí)取得了重大進(jìn)展。三峽工程動(dòng)工興建后，國(guó)家又斥巨資，以庫(kù)岸穩(wěn)定性為重點(diǎn)，分三期對(duì)庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行勘察與防治，從而基本消除了庫(kù)岸失穩(wěn)對(duì)水庫(kù)運(yùn)行和移民安全可能造成的危害。

前期研究的主要結(jié)論：

1）三峽工程水庫(kù)岸坡主要由堅(jiān)硬—中等堅(jiān)硬巖石組成，總體穩(wěn)定性較好。穩(wěn)定條件差的岸坡共計(jì)長(zhǎng)約72 km，僅占庫(kù)岸總長(zhǎng)的l.4%左右，而且分散地分布在遠(yuǎn)離壩址的局部地段上。

2）庫(kù)區(qū)共發(fā)現(xiàn)體積大于10萬(wàn)m3的崩塌、滑坡和危巖體684個(gè)，總體積30.4億m3。上述崩、滑體中，穩(wěn)定與基本穩(wěn)定的共 569處，體積約26.2億m3，分別占總數(shù)的 83.2%和總體積的86.2%；穩(wěn)定性差和較差的 115處，體積約4.2 億 m3，分 別 占 總 數(shù) 的 l6.8% 和 總 體 積 的13.8%。

3）在水庫(kù)蓄水后，穩(wěn)定性差與較差的崩、滑體可能失穩(wěn)。但后者的破壞形式主要是前緣部分的蠕滑、坍滑或解體，整體性復(fù)活將比較少見(jiàn)。

4）庫(kù)區(qū)穩(wěn)定條件差和較差的崩、滑體總體積約4.2億m3，即使全部失穩(wěn)入庫(kù)，對(duì)水庫(kù)的庫(kù)容和壽命無(wú)實(shí)質(zhì)性影響。

5）壩前16 km范圍內(nèi)，不存在大型崩、滑體。距壩址最近的野貓面崩滑體 （距壩址17 km），經(jīng)詳細(xì)勘察和多年變形監(jiān)測(cè)，處于穩(wěn)定狀態(tài)。新灘滑坡和鏈子崖危巖體距壩址分別為26 km和27 km。新灘滑坡已于1985年6月整體滑落，在可預(yù)見(jiàn)的工程年代里，再次發(fā)生整體失穩(wěn)的可能性很??；鏈子崖危巖體已于20世紀(jì)90年代進(jìn)行了系統(tǒng)加固整治。其余的大型崩、滑體距壩址都在50 km以遠(yuǎn)。因此，局部岸坡失穩(wěn)不會(huì)影響壩址建筑物的安全。

6）三峽水庫(kù)形成后，干流庫(kù)段的水面寬度、水深和水下斷面均較天然情況大大增加，大型崩、滑體滑落入水庫(kù)對(duì)航道的危害較之天然條件下將大為改善。

7）三峽工程庫(kù)區(qū)有13個(gè)縣市及130余個(gè)建制鎮(zhèn)位于水庫(kù)淹沒(méi)影響區(qū)，庫(kù)岸穩(wěn)定性對(duì)庫(kù)區(qū)移民選址及現(xiàn)有城鎮(zhèn)、居民點(diǎn)安全的影響將是庫(kù)岸穩(wěn)定性研究和評(píng)價(jià)的重點(diǎn)。

4.2 水庫(kù)蓄水以來(lái)庫(kù)岸變形情況及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

自2003年蓄水以來(lái)，涉水岸坡發(fā)生各類(lèi)大小變形點(diǎn)520余處。但整體失穩(wěn)滑移、坐落、崩塌，且規(guī)模在10萬(wàn)m3以上的僅10余處。其中造成一定危害的僅有秭歸千將坪滑坡、巴東縣姚家灘滑坡、巫山龔家坊塌滑、奉節(jié)土狗子洞滑坡與云陽(yáng)涼水井滑坡等數(shù)處，其余多為局部坍滑或地表產(chǎn)生局部裂縫變形，居民屋舍、道路局部受損的情況，多屬巖土體受庫(kù)水影響產(chǎn)生的調(diào)整性變形。2010年蓄水至175 m水位后，規(guī)模較大的岸坡變形有3處。第一處是巫峽神女溪古堆積體坍塌，體積約30萬(wàn)m3。第二處是秭歸郭家壩鎮(zhèn)東門(mén)頭堆積層坍塌，體積約5萬(wàn)m3。該兩處均為臨江松散堆積層坍岸。第三處是原龔家坊崩塌下游一帶仍存的危巖體在變形。另外，巫山望峽危巖（海拔1200 m，體積數(shù)十萬(wàn)立方米，水平距庫(kù)邊線1.28 km）因采煤與不當(dāng)勘探等原因發(fā)生劇烈變形。對(duì)上述4處變形（危巖）體，國(guó)土資源部三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治工作指揮部正在進(jìn)行研究評(píng)估中，但沒(méi)有做出影響175 m正常蓄水的警報(bào)。

總體衡量，三峽工程水庫(kù)蓄水后的岸坡變形失穩(wěn)程度沒(méi)有超出此前的預(yù)測(cè)，沒(méi)有影響工程正常運(yùn)行，沒(méi)有給庫(kù)區(qū)移民生命財(cái)產(chǎn)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和長(zhǎng)江航運(yùn)帶來(lái)重大影響。主要原因如下：

1）前期勘測(cè)結(jié)論，三峽水庫(kù)主要由基巖庫(kù)岸岸坡構(gòu)成，穩(wěn)定性好和較好的庫(kù)段占庫(kù)岸總長(zhǎng)的93%，穩(wěn)定性差的庫(kù)岸僅占庫(kù)岸總長(zhǎng)的1.4%，因此岸坡失穩(wěn)只會(huì)在少數(shù)地段發(fā)生。蓄水后庫(kù)岸變形的事實(shí)證明，這一總的結(jié)論是正確的。

2）三峽水庫(kù)庫(kù)岸，經(jīng)過(guò)地質(zhì)災(zāi)害防治的專(zhuān)項(xiàng)勘察，確定針對(duì)不同的情況，分別采用工程治理、搬遷避讓和監(jiān)測(cè)預(yù)警3種對(duì)策加以應(yīng)對(duì)。這三項(xiàng)綜合措施極大地減輕了水庫(kù)蓄水后大型地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生和危害，保證了遷建城鎮(zhèn)及大型居民點(diǎn)的安全。圖3為奉節(jié)縣新城猴子石滑坡冶理續(xù)建工程IV－IV′工程地質(zhì)縱剖面圖（長(zhǎng)江水利委員會(huì)三峽勘測(cè)研究院周云提供）。

3）建立了較有效的庫(kù)岸變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)。國(guó)土資源部門(mén)在三峽庫(kù)區(qū)先后設(shè)立了專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)255處，群測(cè)群防點(diǎn)3049處。監(jiān)測(cè)工作自135 m蓄水以來(lái)，對(duì)數(shù)十個(gè)滑坡發(fā)布了險(xiǎn)情和預(yù)警通知（其中3個(gè)滑坡為橙色預(yù)警），針對(duì)不同情況，及時(shí)采取應(yīng)急對(duì)策，最大程度減小了地質(zhì)災(zāi)害的危害，確保人民群眾和長(zhǎng)江航運(yùn)的安全。

4.3 對(duì)庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的幾點(diǎn)基本認(rèn)識(shí)

1）三峽工程水庫(kù)區(qū)是我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害的多發(fā)區(qū)之一，歷史上有記載的大型崩塌（山崩）、滑坡就有數(shù)十次之多。云陽(yáng)、秭歸等老縣城都曾毀于滑坡。新灘滑坡歷史上曾多次堵江礙航。20世紀(jì)80年代三峽工程興建前，先后發(fā)生云陽(yáng)雞扒子和秭歸新灘兩次大滑坡，嚴(yán)重阻礙長(zhǎng)江航道。前述正在變形的望峽危巖體，分布高程1200 m，與水庫(kù)蓄水毫不相干。因此不論是否興建三峽工程，這一地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害都會(huì)時(shí)有發(fā)生，認(rèn)識(shí)這一點(diǎn)是評(píng)估三峽工程庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害時(shí)必須考慮的前提條件。

圖3 奉節(jié)縣新城猴子石滑坡治理續(xù)建工程Ⅳ－Ⅳ′工程地質(zhì)縱剖面圖Fig.3 IV－IV＇geological profile of extension works for Houzishi landslide control in the new city of Fengjie County

2）要分清三峽工程水庫(kù)涉水部分引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害、移民工程各項(xiàng)建設(shè)引發(fā)的次生地質(zhì)災(zāi)害和純粹自然災(zāi)害三者之間的界限。嚴(yán)格意義上的三峽工程水庫(kù)帶來(lái)的地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)僅限于涉水部分引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害，這是三峽工程水庫(kù)造成的負(fù)面影響；移民工程各項(xiàng)建設(shè)引發(fā)的次生地質(zhì)災(zāi)害是人類(lèi)活動(dòng)的產(chǎn)物，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是可以避免或可控的；大型自然地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生是這一地區(qū)自然條件使然，發(fā)生概率較低，但要從根本上消除則是不現(xiàn)實(shí)的。三峽工程的地質(zhì)災(zāi)害治理從全局上減輕了這一地區(qū)自然地質(zhì)災(zāi)害的危害。但如果認(rèn)為有了三峽工程庫(kù)區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害防治，這一地區(qū)就不可能或不應(yīng)該再出現(xiàn)較重大的自然地質(zhì)災(zāi)害，這種想法是不符合實(shí)際的。做這三種劃分有利于正確評(píng)價(jià)三峽工程所造成的地質(zhì)災(zāi)害的負(fù)面影響程度。

3）三峽工程庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治的重點(diǎn)是庫(kù)區(qū)移民生命財(cái)產(chǎn)的安全。巴東、巫山、奉節(jié)等新縣城以及許多大型集鎮(zhèn)的城（鎮(zhèn)）址都是在沒(méi)有理想新址的情況下無(wú)奈的選擇，是地質(zhì)災(zāi)害防治的重點(diǎn)。在完成大規(guī)模防治工程后，確保安全的主要措施是加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。實(shí)踐證明，專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)結(jié)合群測(cè)群防是有效的手段。

三峽庫(kù)區(qū)是一個(gè)地質(zhì)環(huán)境比較脆弱的地區(qū)，因此，庫(kù)區(qū)尤其是大型城鎮(zhèn)的建設(shè)速度和發(fā)展規(guī)模必須適應(yīng)這一地質(zhì)壞境，避免人為地加重三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的危害程度。

4）坍岸是庫(kù)岸變形失穩(wěn)最常見(jiàn)的一種形式，主要發(fā)生在松散堆積層岸坡，容易發(fā)生且數(shù)量多，但規(guī)模及危害性均較局部。預(yù)計(jì)在175 m蓄水的最初幾年，在沒(méi)有進(jìn)行護(hù)岸工程的一些松散堆積層岸坡段，仍會(huì)出現(xiàn)坍岸災(zāi)害，需根據(jù)情況及時(shí)治理。許多居民點(diǎn)無(wú)序地建在容易發(fā)生坍岸的臨江松散地基層上，應(yīng)該嚴(yán)加禁止。

5）三峽工程水庫(kù)已蓄水運(yùn)行7年，試驗(yàn)性蓄水在170 m水位以上運(yùn)行近3年，庫(kù)岸穩(wěn)定性問(wèn)題的性質(zhì)及危害程度已基本顯露。運(yùn)行多年來(lái)的檢驗(yàn)表明，水庫(kù)涉水部分引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害，其規(guī)模和影響程度都是有限的，并且隨著時(shí)間的推移會(huì)逐步減弱。

5 水庫(kù)誘發(fā)地震問(wèn)題研究

三峽工程水庫(kù)誘發(fā)地震問(wèn)題的分析有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)地質(zhì)工作、廣泛的專(zhuān)題研究和高精度的專(zhuān)業(yè)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)做支撐，主要研究?jī)?nèi)容有：

1）區(qū)域地質(zhì)背景和大地構(gòu)造壞境、主要斷裂及其活動(dòng)性、地震時(shí)空分布及活動(dòng)規(guī)律等研究。

2）分析整理了全世界百余座水庫(kù)誘發(fā)地震的震例。

3）全面調(diào)查研究了水庫(kù)區(qū)的巖性、斷裂構(gòu)造和巖體滲透性，分析其誘震條件。

4）在壩址區(qū)、庫(kù)首的茅坪鎮(zhèn)和歸州鎮(zhèn)附近進(jìn)行了深孔地應(yīng)力、孔隙水壓力、滲透率、節(jié)理裂隙和地溫測(cè)量。

5）利用小孔徑臺(tái)網(wǎng)對(duì)壩區(qū)、庫(kù)首結(jié)晶巖分布區(qū)及幾個(gè)重點(diǎn)庫(kù)段進(jìn)行地震強(qiáng)化觀測(cè)，充分掌握這些地段地震活動(dòng)的本底。

6）整理分析前期近40年三峽工程臺(tái)網(wǎng)的測(cè)震資料，總結(jié)庫(kù)區(qū)地震活動(dòng)規(guī)律。

7）用數(shù)值分析和物理模擬方法研究在庫(kù)水作用下，庫(kù)盆的應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)的變化，分析其對(duì)水庫(kù)誘發(fā)地震的影響。

8）綜合上述研究成果，分區(qū)分段進(jìn)行水庫(kù)誘發(fā)地震可能性綜合評(píng)價(jià)。

通過(guò)上述研究，對(duì)三峽工程水庫(kù)是否會(huì)產(chǎn)生誘發(fā)地震，可能發(fā)震的地點(diǎn)、強(qiáng)度，對(duì)工程建筑物和庫(kù)區(qū)環(huán)境的可能影響做出了預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)。

前期研究的主要結(jié)論是：從壩前至廟河的第一庫(kù)段為結(jié)晶巖庫(kù)段，段內(nèi)無(wú)區(qū)域性大斷裂通過(guò)，歷史及現(xiàn)今地震活動(dòng)微弱，巖體完整堅(jiān)硬，透水性弱，地應(yīng)力水平不高，預(yù)計(jì)只能產(chǎn)生淺表微破裂型地震，最大震級(jí)3級(jí)左右。奉節(jié)以上的第三庫(kù)段主要分布侏羅系、白堊系砂頁(yè)巖紅層，除干流局部灰?guī)r峽谷段和烏江、嘉陵江碳酸鹽巖河谷段有可能產(chǎn)生巖溶型水庫(kù)地震外，一般不會(huì)產(chǎn)生水庫(kù)地震。從廟河至奉節(jié)的第二庫(kù)段有大面積碳酸鹽巖出露，分布有仙女山、九灣溪、高橋等地區(qū)性斷裂，漁陽(yáng)關(guān)—秭歸和黔江—興山兩個(gè)弱震帶橫穿庫(kù)區(qū)，1979年秭歸龍會(huì)觀5.1級(jí)地震即位于該庫(kù)段。分析認(rèn)為，該庫(kù)段有產(chǎn)生構(gòu)造型和巖溶型水庫(kù)誘發(fā)地震的可能。最可能產(chǎn)生構(gòu)造型水庫(kù)地震的地段為九灣溪—仙女山兩斷裂展布區(qū)和高橋斷裂沿線一帶，最高震級(jí)5.5級(jí)左右；而干流巫峽和支流龍船河、大寧河等大面積碳酸鹽巖分布區(qū)，則會(huì)發(fā)生巖溶型水庫(kù)地震，最大震級(jí)4級(jí)左右。

2001年10月，新建立的三峽工程水庫(kù)誘發(fā)地震監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)系統(tǒng)投入運(yùn)行。該系統(tǒng)由三大部分組成：數(shù)字遙測(cè)地震臺(tái)網(wǎng)、地殼形變監(jiān)測(cè)網(wǎng)、地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)井網(wǎng)。該系統(tǒng)的建立，為認(rèn)識(shí)水庫(kù)地震的活動(dòng)規(guī)律和預(yù)測(cè)水庫(kù)誘發(fā)地震的發(fā)展趨勢(shì)提供了更堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。三峽水庫(kù)遙測(cè)地震臺(tái)網(wǎng)布局見(jiàn)圖4（長(zhǎng)江水利委員會(huì)三峽勘測(cè)研究院曾新平提供）。

圖4 三峽水庫(kù)遙測(cè)地震臺(tái)網(wǎng)布局示意圖Fig.4 Arrangement of telemetering seismic network of Three Gorgers Reservoir

自2003年開(kāi)始蓄水以來(lái)，至2009年12月，三峽工程水庫(kù)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)共記錄到地震事件15988次（包括可定位地震和單臺(tái)記錄地震）。蓄水后的地震活動(dòng)有以下幾個(gè)顯著特點(diǎn)：

1）以微震和極微震為主。記錄到的15988次地震中，震級(jí)小于 ML3.0級(jí)的微震和極微震共計(jì)15969次，占全部地震總數(shù)的99.8%。 ML≥3.0級(jí)的地震19次，其中ML≥4.0級(jí)的僅1次（2008年11月22日秭歸縣屈原鎮(zhèn)M4.1級(jí)地震）。除極少數(shù)地震附近的居民有感外，絕大部分都只是儀器記錄的反映。這是由于三峽工程水庫(kù)誘發(fā)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)的靈敏度極高，才能在蓄水7年內(nèi)記錄到如此龐大數(shù)字的“地震事件”。

2）地震震源淺。平均深度約為5 km，絕大多數(shù)震源為0～1 km。震中大多集中分布在長(zhǎng)江干流和支流兩岸10 km以?xún)?nèi)。

3）地震活動(dòng)與庫(kù)水位有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。隨著庫(kù)水位的抬升，地震活動(dòng)水平也相應(yīng)地提高。如135 m（139 m）水位運(yùn)行過(guò)程中，地震活動(dòng)平均月次數(shù)為64次；156 m水位運(yùn)行過(guò)程中，平均月次數(shù)為143次；水位170 m以上運(yùn)行過(guò)程中，平均月次數(shù)為181次。

4）多數(shù)地震震中呈團(tuán)塊集中分布在兩類(lèi)地區(qū)。一是被庫(kù)水淹沒(méi)的廢棄礦區(qū)引發(fā)的“礦震”；二是大片碳酸鹽巖分布區(qū)的巖溶型地震。說(shuō)明三峽工程水庫(kù)地震絕大多數(shù)都是非構(gòu)造型，也與微震、極微震為主的特點(diǎn)相吻合。

5）在每一特定運(yùn)行水位（135 m、156 m、170 m）情況下，地震發(fā)震頻率都是到達(dá)該水位的第一年（2003年、2006年、2008年）頻度最高，以后逐年降低。以135 m水位為例，2003年月平均發(fā)生率為68次，2004年為 61次，2005年降為 56次（見(jiàn)圖 5）；170 m水位以上運(yùn)行3年來(lái)，盡管2008年、2009年庫(kù)水位低于2010年，但發(fā)震頻率卻高于2010年。這三年每年9、10、11月三個(gè)月的月平均發(fā)生率，2008年為276次／月、2009年為171次／月，而2010年降為132次／月。

6）構(gòu)造型特征較明顯的地震，多分布在高橋斷裂沿線，九灣溪和仙女山斷層展布區(qū)也有發(fā)生，與前期的預(yù)測(cè)部位基本一致。

圖5 水庫(kù)地震月頻次隨時(shí)間變化曲線（2003—2005年，庫(kù)水位135（139）m）Fig.5 Monthly frequency changing curves with time of the reservoir earthquake（reservoir level of 135（139）m from 2003 to 2005）

上述地震活動(dòng)規(guī)律與前期分析的主要結(jié)論基本一致，即：發(fā)震地點(diǎn)集中在第二庫(kù)段的中部；灰?guī)r地區(qū)主要誘發(fā)巖溶型地震；構(gòu)造型誘發(fā)地震主要出現(xiàn)在高橋斷裂和九灣溪—仙女山斷裂展布區(qū)；隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，地震活動(dòng)會(huì)逐漸減弱等。已發(fā)生的最大地震（M 4.1級(jí)）則遠(yuǎn)低于前期的預(yù)測(cè)（M 5.5級(jí)）。對(duì)于庫(kù)水淹沒(méi)廢棄礦山引發(fā)礦震，前期雖也有所預(yù)判，但遠(yuǎn)沒(méi)有想到會(huì)有實(shí)際發(fā)生的這么廣泛、強(qiáng)烈和持久。

2010年試驗(yàn)性蓄水始于9月，自9月10日至11月17日共記錄地震301次，月頻次約132次，日頻次4.4次，均低于2008年和2009年的頻次。最大地震為巴東陳家灣 ML3.0（MS2.3）級(jí)。 震中位置與以前無(wú)變化。

根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)外55個(gè)水庫(kù)的統(tǒng)計(jì)，主震在水庫(kù)蓄水后1年內(nèi)發(fā)生的有37個(gè)，占67.3%；2～3年發(fā)震的 12個(gè)，占 21.8%；5年發(fā)震的 2個(gè)，占3.6%；5年以上的4個(gè)，占7.3%。 換言之，主震在水庫(kù)蓄水后3年內(nèi)發(fā)生的占總數(shù)的90%。三峽工程自開(kāi)始蓄水迄今已7年，在170 m高水位運(yùn)行也已3年。誘發(fā)礦山型和巖溶型地震的巖體，均已接受了接近最高水位庫(kù)水的滲透、浸泡和滲壓作用，經(jīng)歷了兩次高低水位的循環(huán)；對(duì)于可能誘發(fā)構(gòu)造型地震的幾條斷裂，也在高水位條件下進(jìn)行了3年的應(yīng)力調(diào)整；所出現(xiàn)的最大震級(jí)則遠(yuǎn)低于最初預(yù)測(cè)的強(qiáng)度。初步判斷三峽工程水庫(kù)誘發(fā)地震的危險(xiǎn)期即將過(guò)去，逐漸趨于平靜?，F(xiàn)在雖不能斷言三峽工程水庫(kù)地震不會(huì)出現(xiàn)新的情況，但較有把握的一個(gè)預(yù)判是：出現(xiàn)高于預(yù)測(cè)的M＞5.5級(jí)的水庫(kù)誘發(fā)地震的可能性很小。

致謝：文章在編寫(xiě)過(guò)程中得到長(zhǎng)江水利委員會(huì)三峽勘測(cè)研究院陳友華、周云、曾新平等幾位同志的大力協(xié)助，特此表示感謝。

［1］長(zhǎng)江水利委員會(huì).三峽工程地質(zhì)研究［M］.武漢：湖北科技出版社，1997.

［2］陳德基，汪雍熙，曾新平.三峽工程水庫(kù)誘發(fā)地震問(wèn)題研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2008，27（8）：1513－1524.

The research and demonstration of some major geological problems of Three Gorges Project

Chen Deji，Man Zuowu

（Changjiang Institute of Survey， Planning， Design and Research，Changjiang Water Resources Commission， Wuhan 430010， China）

The research process，main contents， methods and conclusions for some major engineering geological problems of Three Gorges Project（TGP） are reviewed and introduced，including dam site selection， regional tectonic stability and seismic activity， stability of reservoir bank and reservoir－induced earthquake.Meanwhile，the above mentioned engineering geological problems are evaluated according to the preliminary storage test results since TGP’s operation and impoundment in 2003.

Three Gorges Project；major geological problems；research and demonstration

TV221；P315.9

A

1009－1742（2011）07－0043－08

2011－05－20

陳德基（1935—），男，貴州平壩縣人，教授級(jí)高級(jí)工程師，中國(guó)工程勘察大師，從事水利水電工程地質(zhì)與地質(zhì)災(zāi)害防治研究；E－mail：chendj9593＠126.com