四川省地震局 張永久

瀑布溝水庫(kù)地震安全與旅游開(kāi)發(fā)

Seismic safety and tourism development of Pubugou reservoir

四川省地震局 張永久

建設(shè)中的漢源縣城遠(yuǎn)景

水庫(kù)大壩附近調(diào)查

瀑布溝水電站是實(shí)施大渡河“流域、梯級(jí)、滾動(dòng)、綜合”開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的第一個(gè)電源建設(shè)項(xiàng)目，是國(guó)家“十五”重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，也是西部大開(kāi)發(fā)的標(biāo)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(fēng)光燦爛，漢源城處處新貌，雅西高速穿湖而過(guò)，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(kù)周邊的人們還在為瀑布溝水庫(kù)建設(shè)和蓄水產(chǎn)生的“水庫(kù)誘發(fā)地震”而憂心呢！

水庫(kù)誘發(fā)地震是水庫(kù)蓄水后在水庫(kù)淹沒(méi)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(dòng)誘發(fā)的地震，與其它幾類工程活動(dòng)誘發(fā)地震不同的是：水庫(kù)誘發(fā)地震的震例較多、最大震級(jí)較高、破壞性較大，受到各級(jí)政府、水庫(kù)業(yè)主、社會(huì)公眾的廣泛關(guān)注。世界上最早誘發(fā)地震的水庫(kù)是美國(guó)的米德水庫(kù)（又稱米德湖）。該水庫(kù)是胡佛大壩截?cái)嗫屏_拉多河后形成的水庫(kù)，胡佛大壩高221 m，最大庫(kù)容375億m3，是一個(gè)典型的高壩大庫(kù)。迄今為止，全世界發(fā)生的水庫(kù)誘發(fā)地震已有140多例，其中大于6.0級(jí)的水庫(kù)誘發(fā)地震有4例，它們分別是1962年3月19日中國(guó)新豐江水庫(kù)6.1級(jí)地震、1963年9月23日贊比亞一津巴布韋邊界卡里巴（Kariba）水庫(kù)6.1級(jí)地震、1965年2月5日希臘克里馬斯塔（Kremasta）水庫(kù)6.2級(jí)地震和1967年12月10日印度科依納（Koyna）水庫(kù)6.3級(jí)地震。這4次水庫(kù)誘發(fā)地震也是目前在地震地質(zhì)條件、地震序列、震源機(jī)制及誘震機(jī)理等方面研究程度較高的，這些研究對(duì)現(xiàn)行水庫(kù)誘發(fā)地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法、水庫(kù)誘發(fā)地震特征的認(rèn)識(shí)、誘震機(jī)制理論及水庫(kù)誘發(fā)地震預(yù)報(bào)方法和理論的研究起了主要作用。

與一般構(gòu)造地震相比，水庫(kù)誘發(fā)地震還具有4個(gè)特點(diǎn)：一是水庫(kù)誘發(fā)地震多發(fā)生在水庫(kù)附近大約10千米范圍內(nèi)；二是水庫(kù)誘發(fā)地震的時(shí)間與蓄水過(guò)程密切相關(guān)，一般在水庫(kù)蓄水后不久即開(kāi)始發(fā)生地震；三是水庫(kù)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(jí)的構(gòu)造地震比較，水庫(kù)誘發(fā)地震震中區(qū)烈度高，破壞力強(qiáng)，危害大。

據(jù)初步統(tǒng)計(jì)和研究，中國(guó)大陸先后發(fā)生了40余例水庫(kù)誘發(fā)地震，而且這些水庫(kù)誘發(fā)地震基本上伴隨著我國(guó)水電開(kāi)發(fā)和建設(shè)進(jìn)程。本世紀(jì)以來(lái)，四川水電建設(shè)呈現(xiàn)“四高一大”的特點(diǎn)：首先是近年隨著西部大開(kāi)發(fā)，水電工程建設(shè)呈現(xiàn)“高速度”發(fā)展的態(tài)勢(shì)；二是已規(guī)劃和待規(guī)劃的四川幾大主干流域均為梯級(jí)開(kāi)發(fā)，呈現(xiàn)“高密度”規(guī)劃；三是電站水庫(kù)大壩多建于高山峽谷，水庫(kù)大壩大多超過(guò)100 m，其中200 m以上的水庫(kù)13座，呈現(xiàn)“高壩體”設(shè)計(jì)；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(guò)半水庫(kù)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(kù)庫(kù)容多在10億m3以上，其中50億m3以上的有6座，呈現(xiàn)“大庫(kù)容”特色。這些特色在理論上可能比構(gòu)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(huì)影響會(huì)更加顯著，更容易引起政府、社會(huì)各界對(duì)誘發(fā)地震的廣泛關(guān)注。

瀑布溝水電站工程就是以上“四高一大”特點(diǎn)的具體體現(xiàn)之一，該水庫(kù)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(kù)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(kù)正常蓄水位850 m，總庫(kù)容53.90億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容38.8億m3，是典型的高山峽谷型高壩大水庫(kù)，水庫(kù)具有季調(diào)節(jié)能力、發(fā)電、防洪、攔沙和改善下游航運(yùn)條件的功能，系大渡河中游河段的控制性水庫(kù)，水庫(kù)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(kù)2009年11月1日蓄水。工程場(chǎng)址的地震基本烈度為Ⅶ度，存在誘發(fā)中等水庫(kù)地震的條件。瀑布溝水庫(kù)工程建設(shè)了由13個(gè)臺(tái)站組成的專用瀑布溝水庫(kù)數(shù)字遙測(cè)地震臺(tái)網(wǎng)，其中一期工程主要分布在水庫(kù)大壩周圍，包括宰牛坪、片馬、黑馬、魯布溝、順河和阿茲覺(jué)6個(gè)臺(tái)站，2006年10月開(kāi)始試運(yùn)行，二期工程主要分布在庫(kù)中到庫(kù)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(gè)臺(tái)站，2008年1月開(kāi)始試運(yùn)行。

根據(jù)瀑布溝水庫(kù)專用數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)目錄，瀑布溝水庫(kù)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(kù)大壩和漢源縣城及其附近兩個(gè)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(jí)地震開(kāi)始到水庫(kù)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(jí)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(guān)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(shè)工程和水庫(kù)蓄水誘發(fā)了這些地震，亦或是二者綜合作用的結(jié)果；庫(kù)區(qū)未來(lái)地震趨勢(shì)又會(huì)如何發(fā)展，對(duì)瀑布溝水電工程和漢源新城建設(shè)有什么影響？此時(shí)，積極開(kāi)展瀑布溝水庫(kù)庫(kù)區(qū)地震的深入研究和跟蹤分析，及時(shí)回復(fù)政府和民眾的關(guān)切、滿足社會(huì)公眾及當(dāng)?shù)卣畬?duì)防震減災(zāi)工作的切實(shí)需求是地震部門(mén)義不容辭的責(zé)任和義務(wù)。鑒于此，我們及時(shí)申報(bào)了“瀑布溝水庫(kù)庫(kù)區(qū)震源物理與誘發(fā)地震研究”項(xiàng)目并得到了中國(guó)地震局大力支持。

雅西高速跨湖大橋調(diào)查

項(xiàng)目開(kāi)始先入為主地將庫(kù)區(qū)及附近的地震視為構(gòu)造地震或誘發(fā)地震，計(jì)劃開(kāi)展研究?jī)?nèi)容為：利用瀑布溝水庫(kù)地震臺(tái)網(wǎng)資料對(duì)庫(kù)區(qū)地震進(jìn)行精準(zhǔn)定位，研究庫(kù)區(qū)介質(zhì)非彈性衰減、場(chǎng)地響應(yīng)特征、庫(kù)水加卸載響應(yīng)比；反演地震應(yīng)力降、拐角頻率、波速比和震源機(jī)制等參數(shù)，分析這些力學(xué)參數(shù)的時(shí)-空特征，并與地震活動(dòng)、斷裂及周邊構(gòu)造地震相關(guān)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比研究，對(duì)庫(kù)區(qū)誘發(fā)地震進(jìn)行及時(shí)跟蹤預(yù)測(cè)。

隨著項(xiàng)目研究工作的開(kāi)展和逐漸深入，研究人員逐步發(fā)現(xiàn)，瀑布溝水庫(kù)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(shí)空分布及震源深度上表現(xiàn)出明顯的特殊性。為此，項(xiàng)目組對(duì)這兩個(gè)區(qū)域的小震性質(zhì)進(jìn)行了深入研究，經(jīng)過(guò)對(duì)兩個(gè)區(qū)域小震的時(shí)空特征與水庫(kù)蓄水、汶川地震比較，并進(jìn)一步對(duì)其按時(shí)頻次統(tǒng)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和抽樣地震波形等開(kāi)展逐步深入的分析后認(rèn)為，兩個(gè)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(kù)2009年11月開(kāi)始蓄水之前，與水庫(kù)蓄水無(wú)關(guān)。盡管兩個(gè)區(qū)域小震活動(dòng)大幅增強(qiáng)的時(shí)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(shí)頻統(tǒng)計(jì)發(fā)震時(shí)間不符合天然地震特征、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)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(gè)區(qū)域的小震絕大多數(shù)主要與汶川地震后的災(zāi)后恢復(fù)重建有關(guān)，屬于各種建設(shè)施工造成的爆破地震。

基于以上認(rèn)識(shí)，項(xiàng)目組對(duì)兩個(gè)區(qū)域的地震目錄結(jié)合波形記錄逐一進(jìn)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(duì)瀑布溝水庫(kù)地震活動(dòng)進(jìn)行了跟蹤分析，發(fā)現(xiàn)水庫(kù)經(jīng)過(guò)幾輪蓄放水后庫(kù)區(qū)地震活動(dòng)的原有趨勢(shì)沒(méi)有改變，也就是說(shuō)水庫(kù)蓄放水未對(duì)庫(kù)區(qū)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)影響，沒(méi)有水庫(kù)誘發(fā)地震發(fā)生。項(xiàng)目組將研究結(jié)果及相關(guān)資料及時(shí)提供給水庫(kù)地震研究所和雅安市防震減災(zāi)局，用于瀑布溝水庫(kù)庫(kù)區(qū)的震情跟蹤分析，為綜合判定瀑布溝水庫(kù)未來(lái)地震趨勢(shì)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(kù)建設(shè)生態(tài)旅游經(jīng)濟(jì)圈及社會(huì)的又好又快發(fā)展和城市安全提供了科技支撐。

而今，主庫(kù)區(qū)在漢源的瀑布溝水電站，庫(kù)區(qū)早已蓄水到設(shè)計(jì)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(kù)區(qū)在漢源，瀑布溝水庫(kù)又被命名為漢源湖。漢源湖長(zhǎng)72 km，最寬直線達(dá)7 km，水深最高達(dá)186 m。“高峽出平湖，碧水照蒼山”，漢源湖必將成為新興旅游、養(yǎng)魚(yú)、水上運(yùn)動(dòng)和交通新亮點(diǎn)。作為一座從空白開(kāi)始建設(shè)的新城，作為瀑布溝水電站庫(kù)區(qū)，漢源新縣城有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，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(diǎn)。