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张博庭:地震不是大坝蓄水压出来的
 
来源:凤凰大学问   发布时间:2014-08-05   浏览:1936 次

    8月3日,云南省鲁甸县发生6.5级地震,与汶川和雅安相似,震源地都是大型水坝建设密集地区。有网友质疑,强震是否与此有关?凤凰网大学问刊发相关讨论,推出知名工程专家张博庭近日在“三峡工程、水坝建设与环境研讨会”上的发言与广大读者分享。发言原题目为《科学的水电建设有利于地质减灾》,此会议由凤凰网资讯中心和中国农业大学社会学系联合主办,感谢主办方和作者授权刊发。
    5.12大地震后岷江上的紫坪铺水库高坝,不仅没有发生任何“不堪设想的后果”。而且,还在地震中立了大功。例如,紫坪铺水库形成的宽阔水面,为地震后道路的严重塌方和空中气候受阻的救灾提供了可靠的水路保障;震后5月17日紫坪铺水电站就率先恢复发电,为灾区的抢险救灾提供了巨大的帮助。
    地壳平均每平方米承受的重量只有30多吨,每平方厘米的承压强只有3公斤多,还不如一辆载重汽车的轮胎对地壳的压力大。既然,汽车行驶不会压出地震来,那么水库蓄水怎么可能压出地震来呢?
    水库地震之所以不能算人工地震,是因为水库地震的能量不是人为产生的,而是来自地壳板块运动的天然构造地震。因此,从本质上看,修建水库是不会增加原有的地震灾害的,只不过会把当地正在积蓄的地震能量提前释放出来罢了。所以,我们应该明确的告诉公众,水库地震的能量(破坏性)不是人为造成的,而是自然界中固有的。不仅如此,它还具有提前释放了地震能量,并减小未来地震震级的减灾作用。
    作者简介:
    张博庭:中国水力发电工程学会副秘书长,教授、高级工程师, 国内知名能源问题专家。长期从事水利问题研究,水利科普工作。
    以下为文章内容精编:
    地质灾害包括地震和滑坡崩案、泥石流等,下面我们把地震和其他地质灾害分别来谈。当然,我们所谈的主要是水库地震和河流周边的地质灾害问题。
    首先,看水库地震问题。这个问题也要分为两方面。一个是地震对水坝的威胁,一个是水库诱发地震的问题。这里第一个问题最重要,因为我们都知道,水库大坝的安全性是非常重要的,根据历史教训,一个不太大的大坝失事,都可能会造成几十万人的死亡,上百万人的灾害。
    如果水库大坝的建设不能有效抵御地震的威胁,我们就不能不承认水电建设对自然的地震灾害有放大的作用。然而,非常幸运的是,现代的科学技术已经完全有能力保障地震高发区建设的各种建筑物的安全性,目前,这种工程抗震的科学技术从理论到实践都有了结论
    地震高发区建水库大坝安全性有保障
    不难想象,实体水坝的坚固程度肯定要好于结构复杂的高楼大厦。而美国洛杉矶、日本东京、中国唐山,都是地震高发区,地震工作者为什么敢在那里建高楼大厦呢?就是因为他们掌握和运用了当代的科学抗震原则。
我国唐山经历了1976年大地震灾难之后,现在已经完全建成了一座崭新的抗震型城市。唐山地震的活动断层,现在是城市中的绿化带。在断层之外,所建筑的房屋只要达到了相应的抗震标准,就完全不会在未来的大地震中再出现灾难性的后果。
    科学的抗震必须要强调:要安全,首先是躲开活动断层,否则即使是不太大的地震,建在同震错动层上的建筑物也会垮塌。而躲开了断层之后,其建筑物的安全性如何,主要是取决于该建筑物的抗震能力。
    总之,一方面,坐落在地震活动断层上(注意,不是指笼统的断裂带)的建筑物,即使是烈度不高的地震,也很难抵抗地震中的撕裂。另一方面,不具备抗震标准的建筑物,也会在地震中造成大量的伤亡。
    我国以前的民用建筑,一般没有抗震的考虑,所以,即使不大的地震,损失也非常大。而发达国家的情况却好得多。然而,在水坝建设方面,由于我国的起步较晚,在抗震方面的考虑,比发达国家一点都不差。
    几年前,人们对我国西南地震高发地区的水电开发、大坝建设一直是争议不断。各种议论曾经让很多人对我国西南地区的大规模水电建设感到十分的担心。尤其是对岷江上有的紫坪铺水电站,很多宣传都认为“一旦类似叠溪、松潘大地震,紫坪铺电站后果将不堪设想。”
    然而,5.12大地震后岷江上的紫坪铺水库高坝,不仅没有发生任何“不堪设想的后果”。而且,还在地震中立了大功。例如,紫坪铺水库形成的宽阔水面,为地震后道路的严重塌方和空中气候受阻的救灾提供了可靠的水路保障;震后不几天(5月17日)紫坪铺水电站就率先恢复发电,为灾区的抢险救灾提供了巨大的帮助;不仅如此,水库的11亿库容,成为当时危机四伏的众多堰塞湖的最后屏障,保障着整个成都平原免受堰塞湖溃决洪水威胁。
    尤其让人感到欣慰的是,紫坪铺的这种成功抵御特大地震的现象,并不是偶然的特例。而是这次所有处在强烈地震区域内的水坝、水电站,都不负众望地经受住了特大地震的严峻考验。
    为了科学应对大地震灾害,也为了回答各界关注的问题,国家发展和改委员会、国家能源局在地震后不久,委托水电水利规划设计总院牵头、多家单位参加,对西南地区水电大坝在大地震中的震损情况进行了深入的调查评估,取得了大量第一手资料。
    调查表明:特大地震证明了我国水电建设的抗震设计规范是切实可行的,并且,对于现行水坝的抗震性能,我们已经留有比较充分的安全系数。在一些工程大大超过原有地震设防烈度的情况下,我国西南地区水电站大坝的表现,仍然令人十分满意。
    水库诱发地震的本质是触发了正在积蓄中的天然地震
    水库地震绝不是水库蓄水压出来的地震,水库地震的能量主要来自该地区自天然的地震。一般的人,听说三峡的水库蓄水总重量高达3百多亿吨,就觉得大水库特别恐怖。三峡水库蓄水392亿,但却分布在1000多平方公里的范围上。地壳平均每平方米承受的重量只有30多吨,每平方厘米的承压强只有3公斤多,还不如一辆载重汽车的轮胎对地壳的压力大。既然,汽车行驶不会压出地震来,那么水库蓄水怎么可能压出地震来呢?
    按照国家地震局的分类,水库诱发地震不属于人工地震。注意:人工与天然地震的区别在于地震能量的来源。构成人工地震的爆炸所产生的压强和能量密度,至少要比水库蓄水高出数百倍。
    有人说,别管作用在多大的面积上,但水库水体的总重量大。这种说法的逻辑不通,一场大暴雨洪水的水总量可能有上千亿,对地壳造成的总压力比水库蓄水还要大的多。但是,我们谁听说过“洪水可以诱发地震?”。总重量巨大的洪水压不出地震来的道理与水库的蓄水有相似之处,因为,它作用的面积很大,平均的压强却很小。
    也有人说,水库中水的深度是不一样的,所以对地壳构成的压力不应按平均值计算。
    不过,由于水库的上表面一定是水平的,所以,在单位的地壳面积上,水和土体的总体积应该是相等的。
    水库水体对地壳的实际压力,水越深的地方,压力越小。显然,水少的地方岩土就多,水多的地方岩土就少。由于岩土的比重大于水,所以,整体上看水库和周围的土体对地壳构成的综合压力,实际上是水越深的地方,压强越小。因此,世界上无论是多么大的水库,多么深的水,也不可能压出构造地震来。
    水库诱发地震的本质是水库的渗流影响到了板块之间的摩擦力,导致积蓄中的构造地震提前发生。水库蓄水影响构造地震的关键,并不是水体重量的压力,而是蓄水所造成的渗流作用。因此,我们国家地震局的地震分类,也表明这一结论。地震分类是:构造地震:火山地震:塌陷地震:诱发地震和人工地震这5种。这种分类也说明,水库地震不属于人工地震,它是由于水库蓄水或油田注水等活动(的渗流)而引发的一种天然地震。
    水库地震之所以不能算人工地震,是因为水库地震的能量不是人为产生的,而是来自地壳板块运动的天然构造地震。因此,从本质上看,修建水库是不会增加原有的地震灾害的,只不过会把当地正在积蓄的地震能量提前释放出来罢了。所以,我们应该明确的告诉公众,水库地震的能量(破坏性)不是人为造成的,而是自然界中固有的。不仅如此,它还具有提前释放了地震能量,并减小未来地震震级的减灾作用。
    例如,上个世纪70年代,国外曾有过通过向深井高压注水的方式,使其提前释放地震能量最终能够减小地震灾害的尝试。但是,由于注水后诱发地震的时间和震级,人们无法控制。因此,容易引起公众的误解,所以,就终止了这种地震减灾的方式。在美国地质调查局的网站,至今仍有这样的解释“由于我们对地震机理的掌握还十分肤浅,尽管我们知道高压注水是有可能把大地震的能量提前释放,起到减小震级的作用,但是,我们毕竟还不能判断人为诱发出来的地震的量级到底如何。” 。这也是为什今天我们不再主动使用通过高压注水,提前释放地震能量的方式减灾的理由。不过,由于通过水库蓄水调节社会的水资源时空矛盾,是人类社会不得不做的事情,所以,通过水库诱发地震的方式,被动的采取提前释放能量减灾措施的行为,我们人类社会从来也没有停止过。
    另外还有一个问题要提一下,就是水库震级基本上不会太大,为什么不会太大,因为地壳的构造有一个从固态到液态这么一个转化的过程。地层从固态的脆性岩石到柔性的岩层中间,有一个脆韧转换带,大约在地下十余公里处。我们知道水库诱发地震的机理是通过断层的渗流,影响了板块之间的摩擦力,然而,由于地层中的脆韧转换带,是不可能有缝隙存在的,所以,水库的渗流不可能影响到地层的十公里以下。同时,在地表层所积蓄起来的地震能量有时有限的。根据咱们的统计,全世界8级以上的的没有发生在十公里以内的。也就是说,水库地震和特大地震没有交集。
    所以说,水库地震的震级不会特别高,并且有提前释放了地震能量的减灾作用。

 
 
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