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水库诱发地震隐忧

美国科学家进行实地走访后指出,中国在西部地震高发区大量建设大坝,是有潜在灾难性后果的“危险尝试”。

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图片来源:International Rivers

危险性尝试

2012年以来,中国西南地区多个大型梯级水电开发项目获国家发改委批复。大坝建设的安全性成为争议的焦点。

7月,加拿大非政府组织“国际探索”发布《中国西部地震灾害与大坝》研究报告。报告作者约翰•杰克逊是一位从事地震和断裂带研究40余年的美国地质学家。他实地走访了中国西部河流上已建、在建以及计划建造的130多座大坝坝址,对中国西部的雅鲁藏布江、帕隆藏布江、怒江、澜沧江、雅砻江、大渡河、岷江及黄河上游等地的大坝选址与地震危险区进行比较研究发现:48.2%的大坝坐落在高至极高的地震灾害危险区,其余有 50.4%在中度地震危险区,仅有 1.4%在地震灾害低危区。报告指出,中国在西部地震高发区建设的大坝数量目前正高速增长,这是对经济和国民有潜在灾难性后果的“危险尝试”。

上述报告很快引起中国学界和业界的关注。8月24日,中国水利发电工程学会副秘书长张博庭撰文回应,地震高发区水坝的抗震安全有保障,水库可诱发小地震释放能量,避免大地震发生,且水电站建设有助于当地的抗震减灾。

双方观点针锋相对。

汶川地震诱因争议

在山区,由水库地震引发的滚石、滑坡等次生灾害,很可能是致命的,一次小规模的水库地震可能导致一次更具有破坏力的大型地震。这一观点在过去四年间被国内外科学家热议,各方争论的焦点之一,便是8.0级汶川地震紫坪铺水库诱发地震的关系。

位于岷江上游的紫坪铺水库属大型水库,西北库尾至映秀镇下游。2005年9月开始蓄水,在2008年汶川地震发生前,紫坪铺水库共经历了三次蓄水、两次放水。

2009年1月,美国《科学》杂志发表了一篇题为《四川大地震的人为诱因》的文章,将四川大地震成因归咎于紫坪铺大坝的蓄水。

对此有学者反驳称,汶川震源深度为14公里,库水无法渗透如此之深以诱发地震;现有的水库地震案例最大震级仅为6.3级,水库无法诱发8.0级地震。

张博庭则援引加拿大蒙特利尔大学工学院嵇少丞教授关于岩层与地震关系 “强岩强震,弱岩弱震,软岩无震”的说法,指出在水库地震区域内,由于高压水体的浸润,可能会产生强岩变弱,弱岩变软的效果。“所以水库蓄水之后,很可能会有助于减小该地区地震的强度。”

支持紫坪铺水库诱发地震导致汶川8.0级地震的一方,则拿出了论证材料。2008年12月,《地震地质》杂志刊登一篇来自中国地震局地质研究所、日本产业技术综合研究所和四川省地震局的研究论文称,根据综合分析,可初步判定紫坪铺水库在其蓄水过程中,对地下龙门山中央断层和山前断层作用明显。文章指出,汶川 8.0级地震是否受到该作用的触发而提前发生,是“一个不应该回避而值得进一步研究的科学问题”。

2009年4月,四川省地震局高级工程师胡先明等人,基于紫坪铺库区自2004年8月至2007年12月间的262次小震震源机制的研究,认为紫坪铺水库此前诱发的汶川水磨地震群与此后的汶川8.0级地震的震源机制一致。

2011年3月,中国地震局地质研究所副所长徐锡伟等人撰文指出,紫坪铺水库地处高烈度区,在水库蓄水前即存在较为频繁的小震或弱震活动。而在紫坪铺水库2005年蓄水之后,在一定水压和水渗透作用下,汶川8级地震的震源机制逐步由以逆冲断层型为主,转变成以走滑型为主。

梯级开发冒险

除水库诱发地震,金沙江、澜沧江、雅砻江、萨尔温江等流域的梯级水库开放方案的天然地震风险也不容忽视。

中国西南地区位处全球板块运动最活跃的喜马拉雅地震带上,地质构造活跃。根据约翰•杰克逊的分析,在这种中高地震灾害区建造大坝,投入运行后难以回避遭遇天然地震的风险。如此决策无疑是一件异常冒险的尝试。

对此,张博庭解释称:“断层是无坚不摧的,所有大坝在设计时都躲开了断层,所以全世界目前还没有发生过由于地震导致水库垮坝的事情。”他认为,在摸清地震分布情况、避开断层的前提下,建筑物只要达到一定抗震设防标准,即可保证建筑安全。

不过,马文涛指出,目前被工程界广泛使用的地震烈度区域分布图,乃是基于该地区历史地震和活动断裂情况综合统计得出。由于地震台网精度所限,对活动断裂的监测能力不足,加之许多地区的历史地震情况资料缺乏,很难达到精确评估断裂分布情况和天然地震风险。

约翰•杰克逊则引述了一条地质学常识:断层带只存在于地下,仅当断层带引发地震露出地表时,地质学家才可识别这些地表断层。在中国西部活跃的地震带上,新的断层无疑仍在形成之中。

决策需三思 

中国从1963年才开始研究水库地震。2004年,中国地震局开始在乌江流域建立中国第一个从全流域考虑、以监测多个水库地震为主要目标的数字遥测地震台网。同年施行的《地震监测管理条例》也明确规定,坝高100米以上、库容5亿立方米以上,且可能诱发5级以上地震的水库,应当建设专用地震监测台网。2007年,中国地震标准化技术委员会发布《水库诱发地震危险性评价》,水库地震评价才有了评价标准。

中国地震局地质研究所不愿具名的专家仍表示,国内对水库地震的研究才“刚刚起步”,现有研究主要在地震低烈度区,对中高烈度地区尚无较完整的个案研究。一位熟悉中国地震研究的地质学家称,直至5•12汶川地震发生后,中国西部地区的水库地震才真正被学界所重视。

中国地震局地质研究所构造物理研究室副主任雷兴林则在文章中指出,如果断层的应力状态偏离其临界状态,水库可能直接触发大震。“尤其是高度100米以上的高坝,更有潜在大地震危险。”

约翰•杰克逊强调,中国政府应对在地震多发带建设大坝的风险进行有效的第三方研究,并决定是否需要对现有的梯级开发方案做出修订。否则,“在大坝最高可达150年的使用年限里,中国将被这种具有极高风险性的能源开发方式所带来的地震风险所困扰。届时,惟一的解决方案或许就是停止使用这些大坝,而中国将为此付出巨大的经济代价。”



原文刊于2012年10月财新《新世纪》周刊

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