地震 三峡(三峡大坝对四川地震的影响)

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打开一扇门,另一扇门,另一扇门…穿过长长的通道,直到你打开八扇门,你可以看到里面的一些奥秘。很多人大概想象不到,近年来三峡库区多次水库诱发地震的监测数据都来自这条深埋的隧道。

水库诱发地震的很多监测数据都来自这条深深的隧道(图/李鹏)

文/本报记者李鹏编辑孙燕燕

在深深的隧道里,你几乎可以听到自己的心跳。

这条深埋隧道位于湖北宜昌郊外的夷陵区森林公园,长江三峡、葛洲坝、清江交汇处。也是宜昌中心地震台(以下简称宜昌地震台)所在地。一扇沉重的舱门打开后,你就可以进入这条200多米深的隧道。

宜昌地震台的建设始于1982年,宜昌地震台的老台长、现任副台长张传忠是宜昌地震台建设的最早参与者之一。据张传忠回忆,这条隧道建于上世纪80年代初,是宜昌地震台最重要的地震监测基地,包括举世闻名的三峡工程、葛洲坝、清江水利工程以及鄂西、鄂西全境,而三峡水库是其中最重要的一个。

这是经过特殊处理的隧道,最外面的舱门可以起到非常好的隔热、隔音、隔潮的作用。为了进一步减少外界环境的干扰,隧道壁还经过了特殊的双层隔热隔湿处理,使其内部环境始终处于非常恒定的温湿度状态。为了最大程度地避免外界干扰,最近的地震监测仪器要经过8个隧道和1个监测室的门,而最重要的监测仪器——最里面纵横相交、近30米长的水管测斜仪,要经过11个隧道的门和1个监测室的门才能到达。

由于洞顶覆盖着平均29m厚的土层,再加上隧道的科学设计和防护处理,隧道的温度基本上常年18.02℃,年变化小于0.2℃,可以满足各种监测仪器对观测环境的要求。

隧道是一个特殊的、完全与世隔绝的世界,安静到你几乎可以听到自己的心跳或者针掉在地上的声音。

刚开始在这里工作的时候,宜昌地震台副台长袁曲非常害怕晚上一个人去隧道检查仪器。当时元曲是宜昌地震台最年轻的。虽然她是个女孩,但她不得不上夜班。有一次山洞里的设备出了问题,有时候一晚上要进去五六次。元曲第一次夜间进洞,确实是一个很大的心理挑战。“当时,我觉得山洞里面很阴暗。当我进入洞穴时,我只能听到自己的脚步声。”

人是一种非常奇怪的动物。只要在一个陌生的环境待久了,马上就能适应。对于袁曲来说,既然是地震监测工作人员中的一员,这就是她必须接受的工作环境。所以没过多久,元曲就习惯了。

不定期检查隧道内的地震监测仪器(摄影/李鹏)

三峡水库已经安装了无线监听耳朵。

安静的隧道对于地震监测也是必要的。就是在这种近乎绝对安静的环境中,数十台精密地震仪器30多年来无时无刻不在监测着地球的脉搏。

这里,水管倾斜仪用于监测地面倾斜。水管倾斜仪内装有蒸馏水,玻璃管的两端连接有信息接收器。如果地壳移动,玻璃水管就会倾斜,导致落差。这样就可以通过水管倾斜仪接收到一定范围内地震的信息。

除水管测斜仪外,洞内混凝土平台上还有模拟地震仪和数字地震仪,用于监测地壳应变和重力。宜昌地震台台长黄忠说,之所以把设备放在山洞里,是为了设置多道闸门进行封堵。这主要是为了将监测环境与外界隔离,避免外界干扰,以保持监测结果的真实可靠。

在这些设备工作的同时,室外地震监测室的计算机系统随时在接收各种地震监测仪器的各种数据,与之相连的中国地震台网也能在第一时间或最快时间内得到它们获得的地震监测数据和其他各种检测信息。按照目前的规定,他们得到的不能实时上传的信息,每半小时会上报给国家地震台网。如遇地震等紧急情况,时间间隔应缩短。

宜昌地震台就像给三峡水库装了一只只能无线收听的耳朵。三峡水库的任何小震动都逃不过他们的耳朵。有了它们,国家地震局和国家其他高级官员可以及时掌握三峡水库的动态活动,提前判断一些可能的风险,采取一些必要的防范措施。

由于地处三峡工程、葛洲坝水利工程、隔河岩水利工程的聚集地,宜昌地震台比国内其他地震台更为重要。就全国而言,湖北并不是地震的危险区,历史上很少有大地震。三峡大坝选择的位置也是一个非常稳定的地壳板块,但是监测三峡大坝周围的地质活动仍然是一项非常重要的任务。

库区的任何小地震活动都能及时捕捉到。

湖北省四大地震断裂带中,有高桥断裂带、仙女山-九湾溪断裂带和三峡大坝所在的鄂西远安断裂带。黄忠和他的同事需要密切观察这三个地震断裂带。

按照国家断裂带的标准,虽然这些断裂带都很短,一般只有几十公里,最长的仙女山——九湾溪断裂带也只有160-180公里,但由于三峡大坝就在附近,它们仍然是重要的观测对象。尤其是仙女山-九湾溪断裂带,自上世纪70年代葛洲坝工程立项以来,就被我国地震地质诸多领域专家的足迹所覆盖。今天,它也是宜昌地震台和长江水利委员会的重要监测对象。

三峡大坝建成后,当地水库诱发的中小地震趋于频繁。对仙女山-九湾溪断裂带等地震监测重点区域进行监测,并将相关监测信息快速传输至国家层面,也成为宜昌地震台一项非常重要的工作。

为了监测水库蓄水后引发的中小地震,1997年,三峡工程专门建设了三峡地震监测台网,到2014年底,已经有20多个监测点。黄忠说,他们的监测数据和三峡地震监测台网的监测数据是在湖北省地震局汇总的,可以为库区的震情监测提供可靠的依据。

“三峡库区的任何小地震活动,我们的仪器都能及时捕捉到。”宜昌地震台台长黄忠说。通过这种监测,黄忠等人也洞察到了水库诱发地震的一些规律。比如三峡蓄水初期,岩溶塌陷,废弃煤矿塌陷,引发0到2.0级地震。但严格来说,这些只能称之为溶洞顶板坍塌、岩溶地区废弃煤矿坍塌引起的震动,而不能算作真正的地震。

黄和他们的监测发现,三峡水库在涨水时有小震,在退水过程中也有一些中小地震,而在低水位运行期地震的频率要少得多。从2003年三峡蓄水到2014年底,三峡库区共发生4次4.0级以上地震,分别是2008年4.1级、2013年5.1级、2014年上半年4.2级和4.5级。这些大地震都发生在从最高水位到最低水位的运行过程中。

此外,宜昌地震台和三峡地震监测台网的监测表明,小规模诱发地震具有一定的滞后性,即蓄水或放水达到峰值或最小值后几天才诱发小规模地震。

近年来,三峡库区诱发的地震引起了许多人对三峡工程诱发大规模地震的担忧。黄忠表示,虽然近年来多次中小地震确实与三峡水库蓄水密切相关,但总体上看,所有地震均未超过历史水平,这表明三峡工程并未对当地地质环境的稳定性造成不可逆的破坏。

中国工程院院士、中国工程院三峡工程阶段性评估专家组组长沈国放认为,三峡水库在2008年之前一直在大量蓄水,水位5年上涨了109米,水压对岩层的调整已经完成。但是,从156米到175米的19米水头变化不会引起库岸地震地质条件的显著变化。虽然预计蓄水达到175米高程后,库区地震的频度和烈度将有所增加,但仍以微震为主,不会超过三峡工程论证中预测的最大震级。

据了解,早在1958年,中国就对三峡地区的地震活动进行了全面持续的监测,为三峡工程的坝址选择提供了完整的数据和资料。几十年的科学论证和监测数据表明,三峡蓄水可能诱发的极限地震为5.5至6级,不会有很大的破坏性。而且这次极限地震可能发生的断裂带分别位于仙女山和九湾溪附近的深山里,对三峡工程及周边地区影响不大。

近年来,三峡库区相关检测机构一直在持续检测三峡库区的震情。目前的信息显示,三峡库区虽然蓄水后地震频率大大增加,但基本都是3-4级以下的小地震,且多为3级以下的浅层微震,发生在岩溶和矿洞分布区。2008年11月,湖北省秭归县发生最大地震,震级仅为4.1级,远低于预期值。

“50年的连续监测表明,三峡工程175米试验性蓄水不会诱发破坏性地震。”长江水利委员会三峡勘测研究院地震研究监测部主任、高级工程师曾新平说。

水库诱发地震:参考样本可用。

水库诱发地震并不新鲜,它是指水库蓄水诱发的坝区、水库流域或沿海地区的地震。诱发地震的原因主要有两种:一种是熔岩崩塌,指水库蓄水引起的熔岩崩塌。这种类型最常见,多为弱震或中震;二是断层破裂型,指水库蓄水引起局部地质应力变化,导致断层破裂。其发生概率较低,但可能诱发中强地震。

事实上,我国已经积累了一些有价值的水库诱发地震的观测数据和资料,其中最典型的是新丰江水库诱发地震的长期观测。新丰江水库,又名吕万湖,是中国南方最大的人工湖,总面积1600平方公里,其中水域面积370平方公里,是杭州西湖的68倍。大坝高124米,长440米。它也是世界上第一个高度超过100米的混凝土大坝,经受了6级地震的考验。

1959年10月,新丰江水库截流后不久,水库坝区及周边有感地震频繁发生,地震监测显示小震发生频率很高。然后在地震监测人员的建议下,及时加固了水库的堤坝。

1962年3月19日,新丰江大坝附近发生6.1级地震。震中距离大坝仅1.1公里,震中烈度高达ⅷ度。这次地震导致刚刚按ⅷ加固的大坝出现了长达82m的水平贯穿裂缝,发电机组和开关站受损停止运行。

研究表明,新丰江水库诱发的地震属于断层破裂型。此后,新丰江水库中小地震接连发生,频率很高。在这种情况下,中国政府决定按照ⅹ度对大坝进行第二次加固,为此付出了高昂的经济代价。

但与此同时,有关部门专门为新丰江水库建立了地震观测网,也正是从那时起,我国的水库诱发地震监测开始得到重视和大发展。一些重要的监测和研究方法为当前三峡水库诱发地震的监测提供了有价值的信息。

黄忠认为,未来几年,随着三峡水库的蓄水和下泄,中小地震仍会发生,但未来随着三峡库区地质环境的稳定,这类水库诱发地震的次数会减少。事实上,自1962年6.1级地震以来,新丰江水库诱发地震的烈度一直在逐年快速降低。近年来,虽然发生了几次4级以上和5级以下地震,但水库诱发地震的趋势总体上趋于平缓。

当然,三峡水库诱发地震未来会呈现出怎样的具体变化,需要黄忠和长江水利委员会持续监测,这是目前不能掉以轻心的事情。

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