文章 Articles

云南地震和水电建设有关联

地质学者杨勇认为,云南不久前发生的地震,与全世界规模最大、密度最高的金沙江大坝群有关联。

Article image

鲁甸地震灾区山村。图片来源:杨勇

云南省鲁甸县8月3日发生6.5级地震,已导致超600人丧生,并引发严重地质次生灾害。地震引发了正在建设的红石岩水电站上游一处山体滑坡,并形成堰塞湖。堰塞湖的湖面水高超过千米,淹没一千多亩良田,直接危及下游多座水电站。
 
多年研究金沙江流域地质问题的地质生态学家杨勇接受中外对话访问认为,从2012年彝良地震到这次的鲁甸地震,从地震发生时间和震源分布来看,与建设金沙江下游向家坝、溪洛渡两座巨型电站和牛栏江天花板电站等水库蓄水都有关联性。
 
中外对话: 有没有迹象可以表明,云南鲁甸这次地震与修建水电站有关?
 
杨勇:目前只能正视这样的基本信息——此次地震震中位于鲁甸县龙头山镇旱谷田村下的金沙江一级支流牛栏江峡谷内,距牛栏江干流第七级水电站天花板水库大坝不到7公里。该水库于2007年开工建设,2011年蓄水发电运行,(牛栏江共规划10级开发,目前已建成4级,在建2级);距金沙江溪洛渡水库(牛栏江下游回水区)也仅有10余公里。
 
2012年9月彝良地震,震中距2011年建成的洛泽河麻林电站水库库尾不到10公里;距金沙江向家坝水库最近点不到60公里。
 
2014年4月永善地震,震中距金沙江溪洛渡水库最近点不到7公里。
 
从近几次地震发生时间和震源分布来看,与建设金沙江下游向家坝、溪洛渡两座巨型电站以及牛栏江天花板电站等水库蓄水都有其关联性,如图

 
中外对话:金沙江流域是中国甚至世界上地质灾害最密集的地区,在这里布局建设密集的高坝和大库容水电站,有什么风险?
 
杨勇:金沙江干支流穿越川滇地震断裂带,一些江段与断裂带平行或重叠,区内又是地质破碎、地质灾害和地质危岩分布密集的高山峡谷,在这样的河流布局建设密集的高坝和大库容水电站,存在两方面的地质风险:
 
一是水电运行系统面临地震活动时造成的破坏,包括大坝、发电厂房、地面建筑、输变电设施、输电线路等等,一旦发生强烈地震,如果震中距离这些系统比较近的话,损失破坏一定是严重的,并将形成持续的次生地质灾害和连锁灾害链。
 
二是在金沙江流域这样复杂而活跃的地震活动危险区域,水库诱发地震的频率和强度都将增大。近年来地震活动处于活跃期,特别是在川滇地震带,这是客观存在的事实,虽然这一地区没有水库也会发生强烈地震,但是水库可能会更强烈激发应力释放,这种释放机制科学上还不能解释清楚,人类还没有能力去认识和控制其规律。
 
横断山脉暨金沙江水电建设布局,忽视了在恶劣地质环境下,地震灾害导致的堵江在河谷地貌动力过程中的重要角色。
 
根据金沙江的历史地震记录和我们的研究分析,我们来演绎一次在金沙江相应江段发生7-8级地震情况下,金沙江可能出现的灾情:
 
上游通加峡可能出现成群滑坡,形成2-3处堵江堰塞湖。
 
巴塘-奔子栏江段可能形成连续分布的崩塌滑坡群,很多休眠中的古滑坡将复活,堰塞湖呈串珠状分布,苏哇龙、昌波、日冕电站厂房和输变电系统受到重创。
 
中游虎跳峡可能发生大规模崩塌,导致堵江,阿海、鲁地拉电站库区可能发生大规模滑坡堵江,输变电系统受到重创。
 
下游乌东德库区可能发生大规模滑坡,大坝以下的阿巧-大石棚古滑坡可能复活,忠武山、白沙坡、炭山、因民等可能发生大规模滑坡,导致堵江江水快速回流至大坝造成威胁,电站厂房和地面建筑由于峡谷两岸崩塌将受到重创。
 
白鹤滩库区形成密集滑坡和泥石流物源,库尾有因民、白沙坡等数处地质危岩崩塌导致堵江,峡谷中的电站厂房和输变电系统也将由于大规模的崩塌受到重创。
 
溪洛渡库区将形成一系列山体崩塌滑坡,电站将受到上游大坝失去调控的放水和堵江溃决洪峰的严峻考验。
 
中外对话:水电建设诱发地震,需具备哪些条件?
 
杨勇:目前的研究认为,水库诱发地震取决于库坝区地质环境、地质构造背景和水库规模和运行的总体组合条件。
 
从对世界近2000多座水库地震的分析表明,水深和库容在水库诱发地震的动力机制中具有十分明显的因果关系:水体负荷所产生的正应力、剪应力远小于完整岩石的抗压和抗剪强度。如果具备以下两个条件:1岩体破碎,裂隙发育;2水体负荷产生的超孔隙水压足够大,那么水库负荷所产生的剪应力和孔压力就形成诱发地震的直接作用因素。同时,还是触发较大初始应力的间接作用因素。
 
这好比一个气球,在无外来压力状态下,它会保持平衡状态或者逐步释放压力,在有外来压力情况下,压力会加快释放,如果用针尖触碰它就会瞬间释放甚至爆炸,水库地震就是在一切条件具备时形成的有大有小的“针尖”效应。
所以,不能一概认为,水库诱发地震不会形成大地震。
 
世界上虽然还没有水库诱发7级以上的地震案例,但是世界上也没有像在地质应力高度集中的横断山脉地区建设高密度水电群的案例。
 
川滇地震带的横断山诸河流分布有沉积岩、变质岩和火成岩,并出露有象征地球岩石圈中构造活动最强烈、结构最复杂的蛇绿岩混杂带。岩层结构破碎,断裂构造复杂,在建和规划电站库坝区都具备不同程度的渗漏条件,水库蓄水造成岩体的抗压和抗剪强度降低,破坏岩体内应力均衡状态,改变地下水动力条件和库岸岩体动力平衡,在其他条件具备时,将成为水库诱发地震的重要因素。区内河流具备地球上最活跃的地质构造背景,活动断裂纵横交错,电站坝址和库区难以避开这些构造活动区,而大多数断裂构造与地震活动均有成因上的联系。
 
另外,由于横断山诸河流流量具有季节变化大的特征,一旦在河流上形成首尾相连的大水库群,消洪增枯的频繁交替以及水库容差异和频繁调度,引起库容水深的不断变化,也会引起库岸围岩结构瞬时应变,在这种快速频繁的变化中,也可能导致应力失衡而诱发地震。
 
中外对话:目前,中国水电建设大跃进势头不减,已经向中国西南、青藏高原大举进入,建水电站是不是缓解中国电力紧张局势的最佳选择?
 
杨勇:中国电力装机总容量截至2012年末达到10.6亿千瓦,超过美国成为世界电力大国,但是中国同期GDP只及美国的30%左右,说明中国单位GDP能耗很高。据相关资料,中国同比产值能耗水平是日本的7.5倍,德国的5.5倍,美国的4.4倍,澳大利亚的3.5倍,甚至是巴西的2.3倍。
 
这说明,随着深化改革,调结构,改方式,淘汰落后产能,中国现有电力装机能力通过进一步优化配置,完全可以支撑相当一个发展时期的能源供应。金沙江以及西南地区众多河流的水电开发完全可以放缓,进一步审时度势,深入研究,科学规划设计,避免不应承受的风险。

发表评论 Post a comment

评论通过管理员审核后翻译成中文或英文。 最大字符 1200。

Comments are translated into either Chinese or English after being moderated. Maximum characters 1200.

评论 comments

Default avatar
匿名 | Anonymous

2008年四川特大地震与水坝有关

我不同意7级以上地震和水坝无关。2008年四川大地震发生时距离震中的20千米紫坪铺大坝正在被充灌。在那样一个具高压和断裂岩层的地区,水坝灌注产生的液压增加很容易被转移至20千米以外。地震的合成等级很大程度上取决于地层断裂前就已存在的压力状态。水压力只是一个诱发因素,但水坝诱发的地震会比自然诱发的地震大很多倍。虽然中国政府拒绝进行水坝和地震相互关系的科学研究,但这两者可能有很大的关联。

Great Sichuan Earthquake of 2008 was dam related seismicity

I have to disagree that there have been no dam related earthquakes over magnitude 7. The Great Sichuan Earthquake of 2008 occurred while the Zipingpu dam was being filled some 20 kilometers from the epicenter. In an area like that region of highly stressed and fractured rocks the increase in hydraulic pressure due to the dam filling can easily be transmitted over that distance. The resultant magnitude of the earthquake depends mostly on the state of stress that pre-exists on the fault that slipped. The water pressure is only a trigger, but the dam induced earthquake may very well be larger than a naturally triggered event. The Chinese government has refused to allow scientific studies of the relationship between the dam and the earthquake, but the events are highly likely to be related.