許 光 蘇克忠 常廷改

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對“中國西部的地震災(zāi)害與水電大壩”一文的商榷

許 光 蘇克忠 常廷改

（中國水利水電科學(xué)研究院工程抗震研究中心，北京 100048）

我國西部處于構(gòu)造活動帶，在水電開發(fā)過程中的地震和水庫誘發(fā)地震問題一直受到公眾的關(guān)注。本文對約翰·杰克遜先生“中國西部地震災(zāi)害與水電大壩”中的一些問題做了針對性的討論，對其文章的專業(yè)性和某些結(jié)論提出了質(zhì)疑。本文認(rèn)為“中國西部地震災(zāi)害與水電大壩”的作者，引用的基礎(chǔ)資料都是極小比例尺的圖件，精度較差，不能作為精細(xì)論證的依據(jù)。構(gòu)造板塊學(xué)認(rèn)為：構(gòu)造板塊的邊緣地帶，構(gòu)造運動最活躍，板內(nèi)次級斷裂活動性就相對差些。我國西部除西藏處于板塊碰撞的邊緣地帶外，四川、云南等大片水電能源蘊(yùn)藏地屬于板內(nèi)構(gòu)造，并非最活躍區(qū)。通過對近代地震工程學(xué)的發(fā)展和翔實的事例論證，說明他得出我國西部建壩是“災(zāi)難性后果的危險嘗試”的結(jié)論是荒謬的。最后，對汶川大地震與水庫誘發(fā)地震的問題進(jìn)行了闡述。

西部水電開發(fā) 地震災(zāi)害 水電大壩 地震工程學(xué) 水庫誘發(fā)地震

前言

2012年7月在加拿大《國際探索》上，發(fā)表了一篇署名約翰·杰克遜的“中國西部地震災(zāi)害與水電大壩”的文章（John Jackson，2012）（自稱匿名，有人說是美國地質(zhì)學(xué)家）。作者引用的數(shù)據(jù)主要是聯(lián)合國1999年發(fā)表的“地震災(zāi)害圖”和預(yù)測的“地面峰值加速度圖”，以及USGS全球地震數(shù)據(jù)庫和中國水電工程顧問集團(tuán)公司網(wǎng)上公布的中國西部水電開發(fā)資料。采用中國水電顧問集團(tuán)官方網(wǎng)站上公布的2004年前制作的全國水力資源分布圖，疊加在聯(lián)合國發(fā)表的上述2張圖上。據(jù)此作者稱，我國西部建設(shè)的水電大壩是：“在災(zāi)難性后果的危險嘗試”，“一個水壩垮塌的致命多米諾骨牌效應(yīng)”和“造成空前的傷亡”。并大聲疾呼號召：“地震危險區(qū)的大壩下游的人們”，“阻止其擴(kuò)張”等等。作者做出判斷的依據(jù)是否充分，判斷是否正確，大聲疾呼的號召是否有效？值得進(jìn)一步商榷。

1 對約翰·杰克遜做出判斷依據(jù)的討論

約翰·杰克遜的主要判斷依據(jù)是聯(lián)合國1999年發(fā)表的“地震災(zāi)害圖”和預(yù)測的“地面峰值加速度圖”，以及USGS全球地震數(shù)據(jù)庫和中國水電工程顧問集團(tuán)公司網(wǎng)上公布的中國西部水電開發(fā)資料。其中，聯(lián)合國“地震災(zāi)害圖”預(yù)測的“地面峰值加速度圖”的比例尺極小，是一千萬分之一，這對于聯(lián)合國官員們了解全世界各國的地震分布概況、普及地震知識是極其有價值的，但其代替不了具體國家編制的更大比例尺的地震烈度區(qū)劃圖（或地震動參數(shù)分布圖），更不能作為重大工程的設(shè)計依據(jù)。其理由有二：一是圖的比例尺越小，精度就越差，這是基本常識。正如古語云：“失之毫厘，差以千里”；二是圖的比例尺越小，圖的內(nèi)容越少，就不能滿足工程抗震設(shè)計的需要。作者附圖只有“地面峰值加速度”，而對于工程抗震設(shè)計參數(shù)而言，不僅需要“地面峰值加速度”，還需要有“地震反應(yīng)譜、地震的持續(xù)時間和地震動”3個要素才能決定地震力的強(qiáng)弱。為此，世界各國都自編有本國的“地震烈度區(qū)劃圖”。我國在1957、1977、1990和2001年，先后編制出四代全國性的“地震烈度區(qū)劃圖”。其中，第四代四百萬分之一的全國“地震動參數(shù)區(qū)劃圖”，已從確定性方法進(jìn)入到概率分析方法，圖中的加速度為50年運用期內(nèi)，超越概率10%。它包括“最大加速度峰值區(qū)劃圖”和“地震動反應(yīng)譜特征周期圖”（中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，2001），并已發(fā)布執(zhí)行，作為一般工程抗震設(shè)計的依據(jù)。水庫大壩屬重大工程，還應(yīng)專門進(jìn)行地震安全性評價（中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，2008）。區(qū)域地震地質(zhì)圖的比例尺應(yīng)達(dá)到十萬分之一，壩區(qū)工程地質(zhì)圖應(yīng)達(dá)到千分之一。要達(dá)到大比例尺的高精度，僅僅搜集已有資料是不夠的，還必須進(jìn)行大量的地質(zhì)勘察、地質(zhì)測繪、地球物理勘探、深孔鉆探、水文地質(zhì)試驗、地應(yīng)力測試、活斷層絕對年齡鑒定、地震監(jiān)測等。但作者卻建議用“本報告推薦的獨立、全面的地震風(fēng)險評估研究”，筆者實在不敢茍同。

2 全球地震災(zāi)害與中國西部地震災(zāi)害

聯(lián)合國1999年發(fā)表預(yù)測的“地面峰值加速度圖”，將圖劃分成0—0.2、0.2—0.4、0.4—0.8、0.8—1.6、1.6—2.4、2.4—3.2、3.2—4.0、4.0—4.8、＞4.8（m/s）等多個檔次。經(jīng)簡化后，0—0.8m/s稱為“低度區(qū)”；0.8—2.4m/s稱為“中度區(qū)”；2.4—4.8m/s稱為“高度區(qū)”；>4.8稱為“更高度區(qū)”。中國西部的劃分見圖1。

約翰·杰克遜先生對聯(lián)合國專家們進(jìn)行區(qū)劃的原則了解不夠，出現(xiàn)了把>4.8m/s誤改成4.8—5.6m/s的問題。地震動加速度是不會封頂在5.6m/s的，美國實測到的地震地面加速度已有大于重力加速度（9.8m/s）的。而大于4.8m/s不再細(xì)分，是因為各國的抗震設(shè)計規(guī)范的適用范圍是7、8、9度（4.8m/s相當(dāng)于9度），在大于4.8m/s的地震區(qū)進(jìn)行建設(shè)必須進(jìn)行專門的研究。

中國現(xiàn)行的《地震動參數(shù)區(qū)劃圖（GB 18306-2001）》（中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，2001）和工程地震安評結(jié)果，都是用重力加速度g表達(dá)的，與聯(lián)合國“地面峰值加速度圖”用m/s表達(dá)方式不同，可用下式：1g=9.8m/s換算。

根據(jù)板塊構(gòu)造理論，全球的地殼被分成六大板塊：太平洋板塊、美洲板塊、歐亞板塊、非洲板塊、印度—澳洲板塊、南極洲板塊。地殼的水平向運動使板塊互相碰撞、分離，產(chǎn)生大地震。太平洋板塊與美洲板塊、歐亞板塊互相碰撞，產(chǎn)生了環(huán)太平洋地震帶；印度洋板塊與歐亞板塊碰撞產(chǎn)生了地中海—喜馬拉雅地震帶。在構(gòu)造板塊的邊緣地帶，構(gòu)造運動最活躍，而板內(nèi)次級斷裂活動性就相對差些（傅征祥等，2009）。我國除西藏和臺灣處于板塊碰撞的邊緣地帶外，西南部的四川、云南等大片水電能源蘊(yùn)藏地屬于板內(nèi)構(gòu)造。美國西部地震危險區(qū)屬環(huán)太平洋地震帶，與中國西部地震危險區(qū)的危險程度相當(dāng)。在中國西部曾發(fā)生過7級、8級大地震；而在美國西部也曾發(fā)生過7級、8級大地震，1906年4月18日在舊金山就發(fā)生過8.3級大地震。在環(huán)太平洋地震帶上，發(fā)生過9級、8.9級特大地震的日本、智利是世界上地震最活躍的地方。地震震級大1級，就意味著地震能量增加32倍。因而，我國西部地區(qū)的地震危險性與日本、智利等地區(qū)相比較，后者的地震危險性顯然要更高。

3 中國西部建設(shè)大壩是“在災(zāi)難性后果的危險嘗試”嗎？

約翰·杰克遜根據(jù)我國西部是地震危險區(qū)這一事實，就斷言我國在西部大開發(fā)水電資源，建設(shè)大壩，是“在災(zāi)難性后果的危險嘗試”。

從地震地質(zhì)學(xué)的角度看，在大面積的危險區(qū)內(nèi)，還可進(jìn)一步化分出若干地震帶，在地震帶內(nèi)又可細(xì)分出主干斷裂和伴生的若干次級斷裂。所以地震危險區(qū)內(nèi)既包含危險地段，也包含相對安全地段。從哲學(xué)的角度看，就是在矛盾的普遍性中，也包含了矛盾的特殊性。危險地段有活動斷裂帶、潛在震源的極震區(qū)和大規(guī)模的崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖等，若避開這些危險地段，就能找到避免產(chǎn)生地面破壞和地面烈度較低的安全地段。這正是工程地質(zhì)學(xué)家選擇優(yōu)良壩址的神圣職責(zé)。我國著名的地質(zhì)學(xué)家李四光先生稱之為：在危險區(qū)內(nèi)尋找“安全島”。我國紫坪鋪大壩的選址，就是避開了龍門山主干活動斷裂——中灘鋪斷裂，選在它與二王廟斷裂帶的中間，就是在巖層比較完整的“安全島”上的成功實例之一。盡人皆知，地震對大壩作用的結(jié)果決定矛盾雙方，若地震力大于壩的抗力，則大壩出現(xiàn)裂紋、裂縫、沉陷、滲漏、滑坡等不同程度的震害，大到相當(dāng)程度，才會出現(xiàn)垮壩的“災(zāi)難性后果”；反之，則大壩安全。而這位“美國地質(zhì)學(xué)家”，只知其一，不知其二，只知地震力，不知大壩的抗震能力。對事物不懂得一分為二，不做全面分析，就斷言只有一種“災(zāi)難性后果”，是犯了片面性、主觀性的大忌。他得出“災(zāi)難性后果”的另一個原因，可能是他對發(fā)源于美國，已有80年歷史的新興學(xué)科——地震工程學(xué)缺乏了解。

自上世紀(jì)30年代，美國研制出第一臺強(qiáng)震加速度儀，并首次取得地震地面運動全過程的加速度記錄，開啟了強(qiáng)震觀測的新紀(jì)元。隨之發(fā)展起一門新興的地震工程學(xué)（胡聿賢，1988），包括工程地震和工程抗震兩大部分。工程地震實質(zhì)上是對未來地震的長期預(yù)報；而工程抗震設(shè)計是分析建筑物的地震反應(yīng)?？拐鹪O(shè)計方法由靜力法發(fā)展到反應(yīng)譜法，隨著電子計算機(jī)的發(fā)展，已進(jìn)入考慮地震時程的全動力分析的新時代。對于減輕地震災(zāi)害發(fā)揮了重大作用。發(fā)達(dá)國家經(jīng)過抗震設(shè)計的建筑物，經(jīng)歷8級大地震而多數(shù)不倒，死亡人數(shù)不到千人，而發(fā)展中國家的建筑物多未進(jìn)行抗震設(shè)計，發(fā)生7級地震就一片廢墟，死亡人數(shù)以萬計。

1978年，我國總結(jié)了大壩抗震設(shè)計的經(jīng)驗并參考了世界各國的成功經(jīng)驗，編制出我國第一部《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范（SL 203-97）》（中國水利水電科學(xué)研究院，1997）。規(guī)定了大型水工建筑物必須進(jìn)行抗震設(shè)計。設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)需在基本烈度的基礎(chǔ)上提高1度（相當(dāng)于100年運用期內(nèi)超越概率2%），對于重要大壩還需在大型三向6個自由度的震動臺上進(jìn)行模擬實驗。設(shè)計的理念是：“小震不壞，中震可修，大震不倒”。大壩不倒就不會發(fā)生次生水災(zāi)的“災(zāi)難性后果”。

汶川“5.12”特大地震時，沒有抗震設(shè)計的大量民房普遍倒塌，百姓傷亡數(shù)萬。而距震中只有17km的紫坪鋪水庫，壩型為面板堆石壩，壩高156m，場地基本烈度7度，大壩設(shè)計烈度按《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范（SL 203-97）》（中國水利水電科學(xué)研究院，1997）提高為8度設(shè)計。在汶川“5.12”特大地震中，實際遭受的地震烈度為9—10度，換算成峰值加速度在6.0m/s左右，已超過設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。而紫坪鋪水庫大壩僅出現(xiàn)幾十厘米的沉陷和局部裂縫，大壩整體上是穩(wěn)定的，堆石壩體經(jīng)受住了震動沉陷，更加密實穩(wěn)定。震后經(jīng)過及時檢修仍在正常運行。美國西部的地質(zhì)構(gòu)造活動性和地震危險性與我國西部非常相似。著名的圣安得列斯大斷裂縱貫?zāi)媳保鷱?qiáng)震不斷活動，1906年4月18日發(fā)生過8.3級舊金山大地震。美國對水電能源的梯級開發(fā)利用率遠(yuǎn)大于中國，建有如：奧羅維爾、胡佛、德沃夏克、格倫峽等高200m以上的大壩，以及眾多的100m以上的高壩。日本的地質(zhì)構(gòu)造和地震活動性遠(yuǎn)大于中國和美國西部，是發(fā)生過9級地震的國家，強(qiáng)震發(fā)生的頻率很高。日本也開發(fā)了水電資源，建有如：黑部第四、高瀨、德山等70余座100m以上的水庫大壩，都進(jìn)行了抗震設(shè)計，也沒有發(fā)生因地震潰壩產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。上述事實說明，新興的地震工程學(xué)在工程抗震設(shè)計和抗震減災(zāi)中發(fā)揮了重要作用。但由于水庫大壩工程的環(huán)境地質(zhì)條件、氣象水文條件和大壩結(jié)構(gòu)都十分復(fù)雜，戰(zhàn)術(shù)上仍不能掉以輕心，需對具體工程的地質(zhì)條件詳細(xì)查明，對大壩結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)選，精心設(shè)計，精心施工。大地震發(fā)生后，需在第一時間奔赴現(xiàn)場，對大壩震害等級進(jìn)行評價，對地震地質(zhì)災(zāi)害如：崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖以及大洪水等，應(yīng)采取有效的地震應(yīng)急措施，防止次生水災(zāi)的發(fā)生。

約翰·杰克遜先生斷言我國在西部地震危險區(qū)內(nèi)開發(fā)梯級水電資源，建設(shè)大壩，是“在災(zāi)難性后果的危險嘗試”。實際上，首先進(jìn)行大量“危險嘗試”的是發(fā)達(dá)的資本主義國家，其水電能源開發(fā)率多達(dá)70—90%。實踐證明，并沒有發(fā)生“災(zāi)難性后果”，更沒有發(fā)生“一個水壩垮塌的致命多米諾骨牌效應(yīng)”和“造成空前的傷亡”，而只有局部損壞，可及時進(jìn)行修復(fù)。1994年1月17日美國北山脈大地震時，有1座帕克依馬拱壩，壩高113m，強(qiáng)震加速度儀在壩基的記錄是4.29m/s，壩頂?shù)挠涗浭?2.82m/s，左壩肩的記錄是15.33m/s，后2個數(shù)據(jù)已大于重力加速度9.8m/s，而只在壩肩巖石出現(xiàn)破裂，壩體沒有震害。日本的地質(zhì)構(gòu)造和地震活動性遠(yuǎn)大于中國和美國西部，是發(fā)生過9級地震的國家，強(qiáng)震發(fā)生的頻率很高。日本也開發(fā)了水電資源，建有如：黑部第四等的水庫大壩，都進(jìn)行了抗震設(shè)計，也沒有發(fā)生因地震潰壩產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。上述事實也說明，新興的地震工程學(xué)在工程抗震設(shè)計和抗震減災(zāi)中發(fā)揮了重要的作用。

地震的形成需經(jīng)過能量積累→能量集中→能量釋放的全過程。一個地區(qū)8級大地震的能量積累時間不等，板塊邊緣區(qū)的智利需數(shù)10年，板內(nèi)次級斷裂構(gòu)造地震需數(shù)百年以上。地震發(fā)生時只在震中是高烈度區(qū)，而隨著震中距的增加烈度逐漸衰減，當(dāng)距離達(dá)到一定程度時，就變得安全了。正像美國在日本長崎和廣島扔下原子彈，只在爆炸地點的長崎和廣島產(chǎn)生“災(zāi)難性后果”、“造成空前的傷亡”，但沒有毀滅整個日本，日本其他大片國土還是安全的。

為什么發(fā)達(dá)國家在地震危險區(qū)早已進(jìn)行了水電梯級開發(fā)，實踐證明是沒有發(fā)生過“災(zāi)難性后果”，而發(fā)展中的中國剛剛啟動西部開發(fā)大戰(zhàn)略，約翰·杰克遜先生就斷言是“在災(zāi)難性后果的危險嘗試”，更大聲疾呼號召“地震危險區(qū)的大壩下游的人們”，“阻止其擴(kuò)張”呢？這里的奧秘恐是旁人難以猜測的。

4 “5.12”汶川MS8.0級特大地震與水庫誘發(fā)地震的討論

約翰·杰克遜先生在文章中寫道：“…紫坪鋪大壩現(xiàn)在被認(rèn)為引發(fā)了這場7.9級地震”。他說是引用了范曉先生文章的結(jié)論。范曉文章通過地震地質(zhì)類比法做出水庫誘發(fā)地震危險性預(yù)測后認(rèn)為：“紫坪鋪水庫誘發(fā)5.12地震的可能性不能排除”（范曉，2008）。范曉文章說：“可能性不能排除”，被約翰·杰克遜引用后，就變成“被認(rèn)為是”了。

到底“可能性能不能排除”？且看紫坪鋪水庫遙測監(jiān)測臺網(wǎng)記錄的大量科學(xué)數(shù)據(jù)便知分曉。

早在2004年，就建成了由7個子臺和1個中繼站組成的紫坪鋪水庫遙測監(jiān)測臺網(wǎng)。汶川地震發(fā)生后，紫坪鋪水庫遙測監(jiān)測臺網(wǎng)記錄的大量科學(xué)數(shù)據(jù)竟將可能性排除了（郭永剛等，2008）。排除的數(shù)據(jù)和理由如下：

（1）水庫誘發(fā)地震與庫水位變化密切相關(guān)。蓄水初期，頻繁發(fā)生小震，達(dá)到最高蓄水位后，發(fā)生主震，然后，能量逐漸衰減，地震序列屬“前震—主震—余震”型。而汶川地震與庫水位變化沒有相關(guān)性。且缺少前震，屬“主震—余震”型，是典型的天然構(gòu)造大地震的特征，與唐山大地震是一致的。

（2）水庫誘發(fā)地震在空間分布上，震中多集中在庫區(qū)及其外延10km范圍之內(nèi)。震源深度多在1—5km，最多不超過10km。而汶川地震余震的震中沿著發(fā)震斷層沿伸到200km之外。震源深度已達(dá)14km。

（3）水庫誘發(fā)地震在發(fā)震強(qiáng)度上，多為弱震，在全世界120個余震震例中，震級>5級的只有近20例，最大為6.5級。而汶川地震震級為8.0級。

（4）水庫誘發(fā)地震在地震頻度（）與震級（）的關(guān)系上，在半對數(shù)坐標(biāo)上的直線（log=-）的斜率（）值與構(gòu)造地震不同，水庫誘發(fā)地震的值一般大于1，而汶川地震則不具備此特征。

在紀(jì)念汶川地震一周年的《汶川大地震工程震害調(diào)查分析與研究》文集中，發(fā)表了李敏等（2009）關(guān)于“紫坪鋪水庫誘發(fā)地震預(yù)測意見回顧與蓄水后的驗證”一文，該文根據(jù)詳實的工程地質(zhì)、工程觀測和地震監(jiān)測等資料，進(jìn)行了全面的分析論證和模擬計算，得出“汶川8.0級大地震不是紫坪鋪水庫蓄水產(chǎn)生的誘發(fā)地震”的明確結(jié)論。潘家錚院士、陳厚群院士、陳顒院士、馬宗晉院士和張培震所長等專家也公開發(fā)表過有關(guān)汶川地震不是紫坪鋪水庫所誘發(fā)的意見和言論。

早在20世紀(jì)80年代，三峽水庫工程論證階段，就有人以會誘發(fā)大地震，震毀大壩，洪水下泄，沖毀下游城市村鎮(zhèn)，造成不堪想象的嚴(yán)重后果為由，反對興建大壩。經(jīng)過水庫誘發(fā)地震危險性評價，專家們根據(jù)庫區(qū)地震地質(zhì)資料認(rèn)為，誘發(fā)可能的最大震級為5.5級，并建議在蓄水前建立專用地震監(jiān)測臺網(wǎng)。監(jiān)測結(jié)果表明，只發(fā)生了4.1級水庫誘發(fā)地震。

有關(guān)水庫誘發(fā)地震的問題，自從上世紀(jì)30年代，在美國的胡佛大壩（又名米德湖水庫）誘發(fā)了地震。隨著水庫的大規(guī)模的修建，不斷有水庫誘發(fā)地震發(fā)生，迄今已有80年的歷史，據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界已知有134座水庫誘發(fā)了水庫地震。其中，分布在亞洲的有12個國家，54例；分布在歐洲的有8個國家，31例；分布在北美洲的有2個國家，22例；分布在拉丁美洲的有4個國家，14例；分布在大洋洲的有2個國家，7例；分布在非洲的有5個國家，6例。其中，震級大于5級的，近20例。全世界已建大壩3萬余座，總的發(fā)震率為0.36%。我國已建大型水庫400余座，發(fā)生地震的有20余例，多為小震，都先后進(jìn)行了調(diào)查研究，但震級大于5級的僅新豐江1例，與世界范圍內(nèi)的統(tǒng)計發(fā)生率基本相符。

從震級上看，全世界水庫誘發(fā)地震多數(shù)屬于小震。其中，大于5級的近20例；6—6.5級的強(qiáng)震有4例，即我國的廣東新豐江水庫（6.1級）、印度的柯依納水庫（6.5級）、贊比亞—津巴布韋的卡里巴水庫（6.3級）、希臘的克里馬斯塔水庫（6.2級）。只有印度的柯依納水庫和我國的新豐江水庫的2座大壩的頭部產(chǎn)生斷裂，大壩整體上是穩(wěn)定的，經(jīng)過加固處理至今仍在正常運行。但給附近房屋造成不同程度的損壞和人員傷亡，新豐江水庫地震6人死亡，80人受傷；印度的柯依納水庫附近死亡人數(shù)最多，達(dá)到180人，受傷2300人。水庫誘發(fā)地震問題不僅引起了科學(xué)界的廣泛重視和多方面的研究，并取得了一定的進(jìn)展，更引起了國家、社會和有關(guān)各方面的關(guān)注（夏其發(fā)，1992；夏其發(fā)等，2012）。

自20世紀(jì)60年代起，世界上關(guān)于水庫地震的研究相當(dāng)活躍，發(fā)表了許多有關(guān)水庫地震的論文和專著。我國沈崇剛、陳厚群等（1974）發(fā)表的“新豐江水庫地震及其對大壩的影響”，在第十三屆國際大壩會議上宣讀后，受到與會專家們的好評。1975年由國家地震局和水利電力部聯(lián)合組成水庫誘發(fā)地震調(diào)查組，對全國進(jìn)行了普查，對確定的12個水庫誘發(fā)地震實例進(jìn)行了研究。同年，我國還參加了在加拿大的班夫城舉行的第一屆國際誘發(fā)地震會議（中國代表團(tuán)，1976），討論了水庫誘發(fā)地震問題。其后，在加拿大西部環(huán)境局的贊助下，于1995年11月1—5日在北京召開了國際水庫地震討論會。從水庫地震的性質(zhì)和機(jī)制、水庫地震調(diào)查和危險性評估、監(jiān)測和儀器及工程地震、水庫地震和環(huán)境及其他誘發(fā)地震等4個專題，共交流了48篇論文。我國對水庫地震的研究已日益受到國際上的重視。

水庫誘發(fā)地震的震源機(jī)制很復(fù)雜，目前在理論上還沒有比較統(tǒng)一的認(rèn)識。當(dāng)前，有使用“水庫誘發(fā)地震”和“水庫觸發(fā)地震”的稱謂，以區(qū)別引發(fā)地震機(jī)制上的不同。前者認(rèn)為，水庫周圍的原始地殼應(yīng)力不一定處于破壞的臨界狀態(tài)，水庫蓄水或水位變化后使原來處于穩(wěn)定狀態(tài)的結(jié)構(gòu)面失穩(wěn)而發(fā)生地震；而后者認(rèn)為，水庫周圍的原始地殼應(yīng)力已處于破壞的臨界狀態(tài)，水庫蓄水或水位變化后使原來處于破壞臨界狀態(tài)的結(jié)構(gòu)面失穩(wěn)而發(fā)生地震。我國采用國內(nèi)外比較一致的做法，將由于水庫蓄水或水位變化而引發(fā)的地震定義為“水庫誘發(fā)地震”。

大壩抗震設(shè)計主要依據(jù)兩個重要參數(shù)：一個是經(jīng)過地震安全性評價提供的設(shè)計地震動參數(shù)，即最大加速度、反應(yīng)譜和類似場地的地震加速度記錄時程曲線；另一個是經(jīng)過水庫誘發(fā)地震危險性評價提供的最大可能水庫誘發(fā)地震。在強(qiáng)地震區(qū)，往往是前者起著控制作用；而在弱地震區(qū)，往往是后者起著控制作用，如：我國的新豐江水庫、印度的柯依納水庫在建壩前均屬弱地震區(qū)，建壩后誘發(fā)了6級以上的地震。

5 結(jié)語

（1）作者約翰杰克遜先生主要根據(jù)聯(lián)合國1999年發(fā)表的“地震災(zāi)害圖”和預(yù)測的“地面峰值加速度圖”，以及中國水電工程顧問集團(tuán)公司網(wǎng)上公布的中國西部水電開發(fā)的網(wǎng)上資料，采用中國水電顧問集團(tuán)官方網(wǎng)站上公布的2004年前制作的“全國水力資源分布圖”，疊加在聯(lián)合國發(fā)表的“地震災(zāi)害圖”和預(yù)測的“地面峰值加速度圖”之上。該圖的比例尺極小，是一千萬分之一，這對于聯(lián)合國官員們了解全世界各國地震分布概況、普及地震知識是極其有價值的，但其代替不了具體國家編制的更大比例尺的“地震烈度區(qū)劃圖”（或地震動參數(shù)分布圖），更不能作為重大工程的設(shè)計依據(jù)。其理由有二：一是圖的比例尺越小，精度就越差，這是基本常識，正如古語云“失之毫厘，差以千里”；二是圖的比例尺越小，圖的內(nèi)容越少，不能滿足工程抗震設(shè)計的需要。

（2）我國西部的地震活動性，經(jīng)過與全球環(huán)太平洋地震帶與地中?！柴R拉雅兩大地震帶的比較，以及大地構(gòu)造板塊學(xué)認(rèn)為：在構(gòu)造板塊的邊緣地帶，構(gòu)造運動最活躍，板內(nèi)次級斷裂活動性就相對差些。我國西部除西藏處于板塊的邊緣地帶外，其他的四川、云南等大片水電能源蘊(yùn)藏地屬于板內(nèi)構(gòu)造。美國西部地震危險區(qū)與我國西部非常相似，只有發(fā)生過9級、8.9級特大地震的日本、智利才是世界上地震最活躍的地方。

（3）作者判斷在地震危險區(qū)建設(shè)大壩，是“在災(zāi)難性后果的危險嘗試”，是由于他對近代發(fā)展起來的新興學(xué)科——地震工程學(xué)缺乏了解。地震工程學(xué)包括“工程地震”和“工程抗震”兩大部分。前者為在地震危險區(qū)內(nèi)選擇“安全島”作為壩址提供依據(jù)，后者進(jìn)行的地震反應(yīng)分析為大壩抗震安全提供保障。迄今，全世界水電大壩還沒有因地震潰壩的實例，只有局部損壞，可及時進(jìn)行修復(fù)。但由于水庫大壩工程的環(huán)境地質(zhì)條件、氣象水文條件和大壩結(jié)構(gòu)都十分復(fù)雜，戰(zhàn)術(shù)上仍不能掉以輕心，需對具體工程的地質(zhì)條件詳細(xì)查明，對大壩結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)選，精心設(shè)計，精心施工。大地震發(fā)生后，需在第一時間奔赴現(xiàn)場，對大壩震害等級進(jìn)行評價，對地震地質(zhì)災(zāi)害如：崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖以及大洪水等，應(yīng)采取有效的地震應(yīng)急措施，防止次生水災(zāi)的發(fā)生。

（4）大壩抗震設(shè)計主要依據(jù)兩個重要參數(shù)：一是經(jīng)過地震安全性評價提供的設(shè)計地震參數(shù)，即最大加速度、反應(yīng)譜和類似場地的地震加速度記錄時程曲線；另一個是經(jīng)過水庫誘發(fā)地震危險性評價提供的最大可能水庫誘發(fā)地震。在強(qiáng)地震區(qū)，往往是前者起著控制作用；而在弱地震區(qū)，往往是后者起著控制作用。

（5）2008年“5.12”汶川8.0級特大地震，根據(jù)紫坪鋪水庫遙測監(jiān)測臺網(wǎng)記錄的大量科學(xué)數(shù)據(jù)證明，與水庫誘發(fā)地震的特征毫無共同之點，而與天然構(gòu)造大地震特征完全相符，“5.12”汶川8.0級特大地震屬于天然構(gòu)造大地震，而不是紫坪鋪水庫誘發(fā)的。

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John Jackson, 2012. Earthquake Hazards and Large Dams in Western China. Probe. International, April.

Comments on “Earthquake Hazards and Large Dams in Western China”

Xu Guang, Su Kezhong and Chang Tinggai

( Earthquake Engineering Research Center, IWHR, Beijing 100048, China)

As located at tectonic activity zone, the development of hydropower facilities in southwest China has been a public concern for the high risk of earthquake and reservoir induced earthquake. In this article we discus some questions raised by John Jackson in the article titled “Earthquake Hazards and Large Dams in Western China”. In his article, the southwestern China is classified as “high to very high” seismic zone based on global seismic zonation map with a very small scale. Since the scale of the map is very small the accuracy is not high enough so that should not be used as a fine demonstration basis. We strongly disagree the argument of “catastrophic consequences” pointed in the article. In the end we discussed the relationship between occurrence of Wenchuan earthquake and reservoir induced earthquake.

Southwestern China; Hydropower development; Earthquake hazard; Hydroelectric dam; Reservoir induced earthquake; Earthquake engineering

2013-03-12

許光，男，生于1984年。工程師。主要研究方向：水庫誘發(fā)地震、地震動監(jiān)測。E-mail: xuguang@iwhr.com