三峡库区诱发地震分析

三峡水库诱发地震的监测与探讨

王儒述

（中国长江三峡工程开发总公司，湖北宜昌 443002）

摘要：三峡水库已初步形成，随着蓄水位上升，库容加大，诱发水库地震的可能性也将加大。根据最大历

史地震震级并适当加权，确定库区最大可信地震为 6级左右。在仙女山和九湾溪断裂一带（距坝址为18 km）存在诱发地震的可能，震级MS=5.0~5.8 级。对坝址所受影响烈度为Ⅵ度，不会对按烈度Ⅶ度设防的枢纽主要建筑物构成直接威胁。三峡水库蓄水运行后，地震频次与强度虽有所增加，但地震活动仍保持在三峡地区原有弱地震活动状态。必须加强对三峡水库诱发地震的监测与探讨，预防地震及地质灾害，确保工程建设及运行安全，构建和谐社会，确保长治久安。

关键词：三峡工程；水库；诱发地震；监测；探讨

中图分类号：TV697.2+4 文献标识码：A

三峡水利枢纽规模宏大，工程于1993年开工，2009年全部工程竣工投产。

三峡水库已初步形成，随着蓄水位上升，库容加大，诱发水库地震的可能性也将加大。

1 世界地震概况

地球上每年平均发生500 万次大、小及微弱地震，其中构造地震约占90%，火山地震约占7%。

近百年来世界大地震（ML≥6.0）见表1。

2 水库诱发地震

2.1 地震特点

水库诱发地震由于水库地应力和构造地应力叠加，以及水库地震能量和构造地震能量叠加而诱发产生。水库诱发地震因素复杂，其形成机理及发生发展过程尚难准确控制，发生时间、空间及强度更难预测预报。水库诱发地震与一般天然地震相比，具有如下特点：

2.1.1 分布范围

震中仅分布在水库及其周围5 km 范围内，震源深度大多在5 km以内，很少超过10 km。震源深度与水库库容有一定的相关性，一般库容愈大，震源愈深。

国家地震部门曾对水库诱发地震明确界定：“大坝上下游两岸，方圆10 km范围内发生的地震，称为诱发地震。非此范围地震，不算水库诱发地震。”

2.1.2 发震时间

主震发震时间一般与水库蓄水密切相关。蓄水早期地震活动与库水位升降变化有较好的相关性。较强地震活动高潮大多出现在第一、二个蓄水期的高水位季节、水位回落或低水位时。但发震时间也无一定规律性，如我国湖南的南冲水库，1964年夏蓄水，随即发震；而美国哥伦比亚河大古力水电站，1941年蓄水发电，至今已66年，迄未发现较大地震。

2.1.3 发震趋势

由于水库蓄水引起内外条件变化，水库蓄水初期发震较多；随着时间的推移，逐步得到调整后趋于平衡。因而地震频度和强度将随时间的延长，呈明显下降趋势。

2.1.4 地震特点

水库诱发地震以弱震和微震为主，从国内外水库诱发地震统计资料看，6.0~6.5级强震仅有4例，占4%，即印度的柯依纳6.4级（1967 12 10），希腊的克里马斯塔6.3级（1966 02 05），赞比亚的卡里巴6.1级（1963 09 23）和我国的新丰江6.1级（1962 03 18）。诱发地震中5.0~5.9级中强震占14%，4.0~4.9级中强震占24%，3.0~3.9级地震占25%，小于3.0级弱震和微震占32%.

由于水库诱发地震震源较浅，与天然地震相比，具有较高的地振动频率，较高的地面峰值加速度和震中烈度；但极震区范围很小，烈度衰减较快。

2.2 诱发条件

2.2.1 水库规模

从国内外水库诱发地震统计资料看，诱发地震的发生概率随着坝高、蓄水深度和库容的增大而明显增高。据Packer 1985年对蓄水深度大于92 m ，库容大于100亿 m3 的世界大型水库的统计分析，发震概率为12%。我国坝高100 m以上的高坝大库，发震概率约为32%，高于世界平均水平。

据统计资料，全世界共有大中型水电站及水库上万座，但发生诱发地震的比例不到3 /1 000。我国现有坝高15 m以上的水库18 000座，其中仅有13座发生大小水库诱发地震，约占7.2/10 000。库容小于0.1亿m3 的小型水库，其发震概率小于1/10 000, 0.1~1.0亿

m3 的中型水库，发震概率小于1/1 000, 1.0~10亿m3 的大中型水库，发震概率大于1/100，大于100亿m3的大型水库，发震概率大于1/10。

2.2.2 岩性条件

据统计资料分析，组成库盆的岩性与水库诱发地震有一定的相关性。碳酸盐岩地区易于诱发岩溶性水库地震，其次为花岗岩、玄武岩和片麻岩类型坚硬脆性的结晶类岩石，易于诱发微弱的水库地震。碎屑岩和砂页岩构成库盆的水库，不易诱发地震。

2.2.3 构造条件

构造型水库诱发地震是岩体中的断裂在库水作用下发生错动引起的。张性断裂或张扭性断裂更利于库水向深部渗透，易于诱发地震。现代构造活动较强烈的地区，由于活动断裂常常随地应力的局部集中，有利于诱发较强的水库地震。

2.2.4 渗透条件

水库诱发地震的发生，必须有库水渗透参与，因此，库盆岩体的渗透条件是诱发地震重要条件之一。渗透性好的岩体，如碳酸盐岩、多裂隙脆性岩体等构成的库盆，较易诱发地震，而不利于库水渗透的砂页岩库盆，不易诱发地震

2.2.5 地应力动态

库盆及周围地区的天然地应力状态、水库附加荷载及库水渗透压力等综合作用，将使岩体中不连续面上的应力条件改变，导致不连续面破裂而诱发水库地震。库盆地应力水平较高的地区，诱发水库地震的强度可能较高。

2.2.6 区域地震活动水平

区域地震活动水平总体上反映该区域稳定状态，地震活动水平较高地区，可能诱发较强的水库地震。

2.3 地震类型

2.3.1 内成成因型

由于水库蓄水导致地壳上层数百m 至10 km范围内的区域地应力场发生变化，从而改变了某些地块构造运动原先的进程，引起水库及邻近地区地震活动性发生明显变化的水库地震。

2.3.2 外成成因型

由于水库蓄水导致浅表数百m局部范围内外动力地质作用发生变化，致使岩体或岩块相