四川省地震局 張永久

瀑布溝水庫地震安全與旅游開發(fā)

Seismic safety and tourism development of Pubugou reservoir

四川省地震局 張永久

建設中的漢源縣城遠景

水庫大壩附近調(diào)查

瀑布溝水電站是實施大渡河“流域、梯級、滾動、綜合”開發(fā)戰(zhàn)略的第一個電源建設項目，是國家“十五”重點建設項目，也是西部大開發(fā)的標志性工程。

如今的瀑布溝水電站大壩巍然屹立，蘿卜崗新城燈火明耀，漢源湖風光燦爛，漢源城處處新貌，雅西高速穿湖而過，環(huán)湖公路蜿蜒迤邐，乃一副人間仙境！而就在5年前，四川省雅安市漢源縣城及瀑布溝水庫周邊的人們還在為瀑布溝水庫建設和蓄水產(chǎn)生的“水庫誘發(fā)地震”而憂心呢！

水庫誘發(fā)地震是水庫蓄水后在水庫淹沒區(qū)及其周邊引發(fā)的地震。它與深井注水、采油采氣、采礦采鹽等誘發(fā)的地震同屬人類工程活動誘發(fā)的地震，與其它幾類工程活動誘發(fā)地震不同的是：水庫誘發(fā)地震的震例較多、最大震級較高、破壞性較大，受到各級政府、水庫業(yè)主、社會公眾的廣泛關注。世界上最早誘發(fā)地震的水庫是美國的米德水庫（又稱米德湖）。該水庫是胡佛大壩截斷科羅拉多河后形成的水庫，胡佛大壩高221 m，最大庫容375億m3，是一個典型的高壩大庫。迄今為止，全世界發(fā)生的水庫誘發(fā)地震已有140多例，其中大于6.0級的水庫誘發(fā)地震有4例，它們分別是1962年3月19日中國新豐江水庫6.1級地震、1963年9月23日贊比亞一津巴布韋邊界卡里巴（Kariba）水庫6.1級地震、1965年2月5日希臘克里馬斯塔（Kremasta）水庫6.2級地震和1967年12月10日印度科依納（Koyna）水庫6.3級地震。這4次水庫誘發(fā)地震也是目前在地震地質(zhì)條件、地震序列、震源機制及誘震機理等方面研究程度較高的，這些研究對現(xiàn)行水庫誘發(fā)地震危險性評價方法、水庫誘發(fā)地震特征的認識、誘震機制理論及水庫誘發(fā)地震預報方法和理論的研究起了主要作用。

與一般構造地震相比，水庫誘發(fā)地震還具有4個特點：一是水庫誘發(fā)地震多發(fā)生在水庫附近大約10千米范圍內(nèi)；二是水庫誘發(fā)地震的時間與蓄水過程密切相關，一般在水庫蓄水后不久即開始發(fā)生地震；三是水庫誘發(fā)地震震源一般較淺，震源深度一般不大于10?km；四是與同等震級的構造地震比較，水庫誘發(fā)地震震中區(qū)烈度高，破壞力強，危害大。

據(jù)初步統(tǒng)計和研究，中國大陸先后發(fā)生了40余例水庫誘發(fā)地震，而且這些水庫誘發(fā)地震基本上伴隨著我國水電開發(fā)和建設進程。本世紀以來，四川水電建設呈現(xiàn)“四高一大”的特點：首先是近年隨著西部大開發(fā)，水電工程建設呈現(xiàn)“高速度”發(fā)展的態(tài)勢；二是已規(guī)劃和待規(guī)劃的四川幾大主干流域均為梯級開發(fā)，呈現(xiàn)“高密度”規(guī)劃；三是電站水庫大壩多建于高山峽谷，水庫大壩大多超過100 m，其中200 m以上的水庫13座，呈現(xiàn)“高壩體”設計；四是四川水能資源集中的金沙江、雅礱江和大渡河流域，區(qū)域基本地震烈度均在Ⅶ度以上，且過半水庫處于Ⅷ度區(qū)域內(nèi)，呈現(xiàn)“高烈度”環(huán)境；最后是已建和在建的水庫庫容多在10億m3以上，其中50億m3以上的有6座，呈現(xiàn)“大庫容”特色。這些特色在理論上可能比構造穩(wěn)定、地震背景弱、基本烈度低的地區(qū)更易于發(fā)生誘發(fā)地震，一旦發(fā)生地震，社會影響會更加顯著，更容易引起政府、社會各界對誘發(fā)地震的廣泛關注。

瀑布溝水電站工程就是以上“四高一大”特點的具體體現(xiàn)之一，該水庫水電站工程位于大渡河干流上，下游距烏斯河鎮(zhèn)、成昆鐵路漢源車站9 km，上游距漢源、石棉縣城分別為28 km、80 km。電站水庫工程屬大（I）型一等工程，礫石土心墻堆石壩最大壩高為186 m，水庫正常蓄水位850 m，總庫容53.90億m3，調(diào)節(jié)庫容38.8億m3，是典型的高山峽谷型高壩大水庫，水庫具有季調(diào)節(jié)能力、發(fā)電、防洪、攔沙和改善下游航運條件的功能，系大渡河中游河段的控制性水庫，水庫由干流大渡河和支流流沙河組成，干流回水至石棉縣城，水庫2009年11月1日蓄水。工程場址的地震基本烈度為Ⅶ度，存在誘發(fā)中等水庫地震的條件。瀑布溝水庫工程建設了由13個臺站組成的專用瀑布溝水庫數(shù)字遙測地震臺網(wǎng)，其中一期工程主要分布在水庫大壩周圍，包括宰牛坪、片馬、黑馬、魯布溝、順河和阿茲覺6個臺站，2006年10月開始試運行，二期工程主要分布在庫中到庫尾區(qū)域，包括羅布崗、李子坪、羅挖坪、白巖崗、徐谷坪、山?jīng)_和新民7個臺站，2008年1月開始試運行。

根據(jù)瀑布溝水庫專用數(shù)字地震臺網(wǎng)目錄，瀑布溝水庫水域附近范圍（29.0°～29.6°N，102.3°～103.1°E）自2006年10月14日到2011年12月31日發(fā)生地震2000余次。在水庫大壩和漢源縣城及其附近兩個區(qū)域，以前很少發(fā)生地震的地方，自2008年5月12日汶川8.0級地震開始到水庫蓄水前后記錄到大量的小地震，而漢源縣城又是汶川8.0級巨大地震的Ⅷ烈度異常區(qū)。在這種情況下，政府和民眾都極為關注的是，到底是汶川大地震觸發(fā)了這些地震，還是水電建設工程和水庫蓄水誘發(fā)了這些地震，亦或是二者綜合作用的結果；庫區(qū)未來地震趨勢又會如何發(fā)展，對瀑布溝水電工程和漢源新城建設有什么影響？此時，積極開展瀑布溝水庫庫區(qū)地震的深入研究和跟蹤分析，及時回復政府和民眾的關切、滿足社會公眾及當?shù)卣畬Ψ勒饻p災工作的切實需求是地震部門義不容辭的責任和義務。鑒于此，我們及時申報了“瀑布溝水庫庫區(qū)震源物理與誘發(fā)地震研究”項目并得到了中國地震局大力支持。

雅西高速跨湖大橋調(diào)查

項目開始先入為主地將庫區(qū)及附近的地震視為構造地震或誘發(fā)地震，計劃開展研究內(nèi)容為：利用瀑布溝水庫地震臺網(wǎng)資料對庫區(qū)地震進行精準定位，研究庫區(qū)介質(zhì)非彈性衰減、場地響應特征、庫水加卸載響應比；反演地震應力降、拐角頻率、波速比和震源機制等參數(shù)，分析這些力學參數(shù)的時-空特征，并與地震活動、斷裂及周邊構造地震相關參數(shù)進行對比研究，對庫區(qū)誘發(fā)地震進行及時跟蹤預測。

隨著項目研究工作的開展和逐漸深入，研究人員逐步發(fā)現(xiàn)，瀑布溝水庫大壩和漢源縣城附近的小地震與其它區(qū)域的小地震相比在時空分布及震源深度上表現(xiàn)出明顯的特殊性。為此，項目組對這兩個區(qū)域的小震性質(zhì)進行了深入研究，經(jīng)過對兩個區(qū)域小震的時空特征與水庫蓄水、汶川地震比較，并進一步對其按時頻次統(tǒng)計、現(xiàn)場調(diào)查和抽樣地震波形等開展逐步深入的分析后認為，兩個區(qū)域的高度集中分布的小震絕大多數(shù)都發(fā)生在瀑布溝水庫2009年11月開始蓄水之前，與水庫蓄水無關。盡管兩個區(qū)域小震活動大幅增強的時間都發(fā)生在汶川地震剛發(fā)生后，存在受汶川地震影響的可能性，但深入分析表明：絕大多數(shù)地震震源淺、按時頻統(tǒng)計發(fā)震時間不符合天然地震特征、現(xiàn)場調(diào)查結果顯示小震集中區(qū)與主要施工區(qū)重合、抽樣波形記錄全都顯示出工業(yè)爆破地震波形的典型特征。因此，兩個區(qū)域的小震絕大多數(shù)主要與汶川地震后的災后恢復重建有關，屬于各種建設施工造成的爆破地震。

基于以上認識，項目組對兩個區(qū)域的地震目錄結合波形記錄逐一進行了重新整理，刪除了爆破地震，建立了新的地震目錄。利用新的地震目錄對瀑布溝水庫地震活動進行了跟蹤分析，發(fā)現(xiàn)水庫經(jīng)過幾輪蓄放水后庫區(qū)地震活動的原有趨勢沒有改變，也就是說水庫蓄放水未對庫區(qū)產(chǎn)生實質(zhì)影響，沒有水庫誘發(fā)地震發(fā)生。項目組將研究結果及相關資料及時提供給水庫地震研究所和雅安市防震減災局，用于瀑布溝水庫庫區(qū)的震情跟蹤分析，為綜合判定瀑布溝水庫未來地震趨勢提供了重要依據(jù)，為雅安市特別是漢源縣圍繞瀑布溝水庫建設生態(tài)旅游經(jīng)濟圈及社會的又好又快發(fā)展和城市安全提供了科技支撐。

而今，主庫區(qū)在漢源的瀑布溝水電站，庫區(qū)早已蓄水到設計最高蓄水位850 m高程，在漢源、石棉、甘洛三縣境內(nèi)形成了84 km2水面的西南最大人工湖，其總面積是旅游熱島西昌的邛海和瀘沽湖面積的總和。因主庫區(qū)在漢源，瀑布溝水庫又被命名為漢源湖。漢源湖長72 km，最寬直線達7 km，水深最高達186 m?！案邖{出平湖，碧水照蒼山”，漢源湖必將成為新興旅游、養(yǎng)魚、水上運動和交通新亮點。作為一座從空白開始建設的新城，作為瀑布溝水電站庫區(qū)，漢源新縣城有著獨特的優(yōu)勢，有美麗生態(tài)的自然景觀，還有廣闊的湖面，走上了旅游興縣的道路，三面環(huán)水的漢源新縣城必將是今后旅游的熱點。