修建水库为什么会诱发地震

修建水库为什么会诱发地震

人类对自然规律认识不多的时候，某些自然现象的发生。往往出乎人们的预料之外。修建大水库诱发地震，就是这样一种自然现象。希腊曾在阿里洛斯河上修建蓄水0.41亿立方米的马拉松水库，1929年10月建成并蓄水，1931年在库坝区开始发生小地震，这是世界上最早由水库蓄水诱发的地震。因为该水库处于地震活动区，建水库之前，当地就曾发生过地震，因此水库蓄水后诱发的地震没有引起人们的特别注意。地震随库水增高而增多，1938年库水猛涨的时候发生了5级地震，震动了水库大坝，更震惊了科学家和当地群众，人们才开始注意水库蓄水诱发地震的问题。1935年，美国在科罗拉多河上修筑胡佛大坝，建成蓄水375亿立方米的米德湖大水库。虽然库区几百年来没有发生过地震，美国工程技术人员仍注意吸取希腊马拉松水库地震的教训，在库区周围建立地震台，监测地震活动。1936年水库水位升高到100米时，库区发生一次小地震；库水继续增高，地震也随着增多增强。1939年库坝区发生5级地震，危及水库及其下游人民的生命财产安全，美国政府被迫投入大量人力物力详细研究水库与地震的关系，从此研究水库诱发地震逐渐成为地震学中的一个重要课题。科学家和工程技术人员虽然注意到大水库可能会诱发地震，兴建水库前要对库区地震活动性进行调查和观测研究，认真考虑大坝的抗震性能，但失误仍然一再重演，险情不断发生。1958年，我国在风光秀丽的广东省东江支流新丰江（河源县）兴建新丰江大型水库，一年多即筑成一座105米高的混凝土大头坝（空心坝），库容115亿立方米。库坝及周围地区历史上没有破坏性地震记录，按抗震建筑规范规定，大坝按抗6度地震烈度设防（即不抗御破坏性地震）。1959年截流蓄水，库坝区即开始发生小地震，地震随库水增高而增多增强，当地群众不时感到地震的摇撼，听到地震时的地声。1960年，当水库第一次蓄满水之后，大坝附近小地震骤然增多增强，并发生一次人们感觉强烈的地震，引起地震工作者、工程技术人员和当地群众的高度警觉。大坝一旦溃决，东江沿岸的河源、增城、惠州、东莞、广州等许多城市都将被一扫而光，并危及香港和澳门的安全。在危险迫在眉睫的时候，周恩来总理亲临水库大坝视察，指示立即采取有效防范措施，加固大坝，确保安全。水库工程局当即决定改大头坝为实心的重力坝，对大坝按抗御8度地震烈度加固，以实际抗9度进行验收。与此同时，成千上万的小地震接踵而至，0.4级以上的小地震平均每月达4000多次，危如累卵。当大坝加固工程临近结束时，1962年3月19日，大坝下游1公里处发生了6.1级破坏性地震，坝区的地震烈度达8度。纵横100公里范围内的城乡机关、学校建筑物和民房倒塌1800余间，破坏23900余间，死伤85人。地震时，大坝剧烈摇晃，水平裂缝贯穿坝体，大坝电厂及附属设施均遭破坏。由于震前加固及时，大坝整体稳定，才顶住了强烈地震的冲击，转危为安，避免了一场险恶的灾难。三十多年来，新丰江水库地震台观测记录到的地震已超过了40万次。新丰江水库是世界上诱发地震次数最多、地震延续时间最长、大坝加固最及时的大水库。20世纪60年代以来，水库地震遍及世界各国，水库地震与日俱增，国内外已有几十座库容1亿立方米以上的大水库诱发了地震。非洲赞比亚卡里巴水库、印度柯依纳水库、希腊克里马斯塔水库和我国新丰江水库等，都诱发了6级以上的破坏性地震。纵观国内外的水库地震，地震次数和地震大小均随库水升降而增减，最大地震一般发生在第一次蓄满水后的数月之内。水库地震还与库容及坝高有一定关系，诱发了地震的水库，库容一般在10亿立方米以上，坝高多在100米以上。破坏性的水库地震，都发生在库容25亿立方米以上、坝高100米以上的大型水库。但不是所有高坝大水库都诱发地震，全世界坝高200米以上的大水库只有25％左右诱发了地震，坝高100米以上、库容10亿立方米以上的大型水库只有10％诱发了地震，坝高100米以上、库容不足10亿立方米的大型水库则只有0.54％诱发了地震。许多位于地震区的大水库平安无事，有些位于非地震区的中小水库却诱发了地震。但所有诱发地震的水库，都位于地质构造复杂和地下岩层软弱易透水的地区。几十万年来地质构造活动强烈、有大规模活动断层或多组断层交错切割的地区，地下应力分布复杂，水库蓄水后增加的静压力可以改变地下应力分布状况，造成地下应力分布不均匀和局部加强，致使断层失去平衡，最后突然断错形成地震。另外，水渗透对断层面的软化、润滑、吸附、增温、水化学、气化学及应力腐蚀等物理化学作用，亦使地下断层易于活动，导致发生一系列地震。各水库的具体情况和条件不同，诱发地震的原因也不完全相同，但水库地震都属于有水参与作用的构造地震，研究水库地震是地震学的一个专门课题。