三峽大壩會誘發地震?這才是真相!

2019-03-03 18:52:59

打開一道門,再一道門,還有一道門……穿過長長的通道,一直到打開8道門以後,才能看到裡面的一些玄機。

很多人大概不會想像到,近些年三峽庫區很多水庫誘發地震的有關監測數據正是來自於這個幽深的隧洞。

幽深隧洞裡幾乎都能聽到自己的心跳

這個幽深的隧洞就位於湖北省宜昌市郊夷陵區森林公園裡,地處長江三峽、葛洲壩、清江三大水利樞紐工程交匯處,這裡也是宜昌中心地震台(以下簡稱宜昌地震台)所在地,在其主樓背後一棟小二層樓內,打開一道沉重的船艙門以後,就可以進入這個深達200多米的隧洞。

宜昌地震台1982年開始籌建,宜昌地震台老台長、現副台長張傳忠是宜昌地震台建設最早的參與者之一。

據張傳忠回憶,上個世紀80年代初這個隧洞就已經建造好,它是宜昌地震台最為重要的地震監測基地,包括舉世矚目的三峽工程、葛洲壩、清江三大水利樞紐工程及整個湖北鄂西廣大的區域都是它的重要監測範圍,而三峽水庫則是其中的重中之重。

這是一個經過特殊處理的隧洞,最外面的船艙門可以起到很好的隔熱、隔音和隔潮作用。為了進一步減輕外界環境的干擾,隧洞的洞壁也經過了特殊的雙層隔熱隔潮處理,這樣其內部環境就始終處於溫度及濕度都十分恆定的狀態。

為了最大限度避免外界的干擾,距洞口最近的地震監測儀器也得走過8道隧洞的門及1道監測室門,而最裡面縱橫相交、長達近30米的重要監測儀器水管傾斜儀,則要經過11道隧洞的門外加1道監測室門才能抵達。

由於洞頂還覆蓋著平均29米厚的土層,加上對隧洞科學的設計和防護處理,這裡面的洞溫基本常年都在18.02℃,並且年變化小於0.2℃,能夠滿足多種監測儀器對觀測環境的要求。

隧洞裡是一個特殊的、與外界完全隔絕的世界,靜得幾乎都能聽到自己的心跳或者是一枚針落到地上的聲音。

最開始在這裡工作的時候,宜昌地震台副台長袁曲十分害怕自己一個人晚上到隧洞中去檢查儀器。那時,袁曲是宜昌地震台最年輕的一個,雖然是女孩子,但也要值夜班。

有一次洞中的設備出了問題,有時一個晚上要進去五六次。夜晚第一次進洞時,對袁曲而言的確是個很大的心理挑戰。“那時我感覺洞裡面十分陰森,進洞時,只能聽見自己的腳步身。”

人是一種非常奇怪的動物,只要在一個陌生的環境中呆上較長的時間,馬上就能夠適應下來。對袁曲而言,既然成了地震監測人員中的一員,這就是她必須要接受的工作環境。因此不久以後,袁曲就習以為常了。

三峽水庫被安上了一隻只無線“偵聽”耳朵

隧洞的安靜也是地震監測所必須的。也就是在這樣幾乎絕對安靜的環境中,數十台精密地震儀器30餘年來每時每刻都在監聽大地的脈搏。

這裡的水管傾斜儀是用來監測地面發生的傾斜的,水管傾斜儀裡邊是蒸餾水,玻璃管的兩端連著信息接受器。如果發生了地殼運動,玻璃水管就會發生傾斜,從而產生一個落差,這樣通過水管傾斜儀就可以接收一定範圍內地震發生的信息。

除了水管傾斜儀,山洞裡水泥台基上還有監測地殼應變、重力的模擬地震儀和數字地震儀等設備。之所以要把這些設備放在山洞裡,還設定多重門的攔阻,宜昌地震台台長黃仲說,這主要是為了使監測環境和外界隔絕、不受外界干擾,從而保持監測結果的真實可靠。

就在這些設備工作的同時,室外地震監測室的電腦系統也在隨時接受各種地震監測儀器所發出的各種數據,而與之聯網的中國地震台網,也能夠在第一時間或者最快的時間內得到他們這裡所得到的地震監測數據以及其它各種檢測信息。

按照現在的規定,平時他們所得到的不能實時上傳的信息每半個小時就要向國家地震台網匯報一次。如果遇到地震等突發情況,時間間隔還要縮短。

宜昌地震台就像給三峽水庫安裝上了一隻只能夠無線偵聽的耳朵,三峽水庫任何一個細小的震動,都不能逃脫它們的耳朵。憑藉它們,國家地震局及其他國家高層也能夠及時掌握三峽水庫的動態活動,並對可能存在的一些風險提前進行判斷,並進行一些必要的防範。

因為位於三峽工程、葛洲壩水利工程和隔河岩水利工程三大水利工程的聚集處,與全國其他一些地震台相比,宜昌地震台就顯得更為重要。

就全國範圍而言,湖北並不是地震的危險區域,歷史上也少有大型地震的發生,三峽大壩所選擇的位置也是十分穩定的地殼板塊,但是監測三峽大壩周圍的地質活動依舊是十分重要的任務。

庫區任何小的地震活動都能及時捕捉

在湖北省4個較大的地震斷裂帶中,三峽大壩所處的鄂西就有高橋斷裂帶、仙女山-九畹溪斷裂帶和遠安斷裂帶3個,黃仲他們需要對這3個地震斷裂帶密切觀測。

以全國斷裂帶的標準而言,儘管這些斷裂帶十分短小,一般只有數十公里,最長的仙女山-九畹溪斷裂帶也只在160-180公里,但是因為三峽大壩位於附近,這讓它們依舊成為重要的觀測對象。

尤其是仙女山-九畹溪斷裂帶,自上個世紀70年代葛洲壩工程籌建以來已經被全國地震地質多個領域專家的腳印所踏滿。如今,它也是宜昌地震台和長江水利委員會的重要監測對象。

三峽大壩建成以後,當地水庫誘發的中小型地震趨於頻繁,對仙女山-九畹溪斷裂帶等地震監測重點區域進行監測並將有關監測信息迅速傳遞到國家層面,也成了這個宜昌震台十分重要的任務。

為了監測蓄水以後出現的水庫誘發中小型地震,1997年,三峽工程專門建設了三峽地震監測台網,截止2014年底已經有20多個監測點。

黃仲說,他們的監測數據和三峽地震監測台網的監測數據在湖北省地震局匯總,就能夠為庫區震情的監測提供比較可靠的依據。

“三峽庫區任何小的地震活動,都能夠被我們通過儀器及時捕捉到。”宜昌地震台台長黃仲表示。通過這種監測,黃仲他們也洞察到水庫誘發地震的一些規律。比如三峽蓄水早期的時候,對岩溶的塌陷和廢棄煤礦坑的塌陷,產生了0到2.0級之間的地震。但從嚴格意義上講,這些只能稱為由岩溶區溶洞的頂板塌陷和廢棄煤礦坑塌陷引起的震動,並不能算作真正意義上的地震。

黃仲他們監測發現,三峽水庫漲水時有小的地震,在退水的過程中也有一些中小型地震,而低水位運行期地震發生頻率則要少得多。2003年三峽蓄水至2014年底,三峽庫區共發生過4次4.0級以上地震,即2008年4.1級,2013年5.1級,2014年上半年的4.2和4.5級,這幾次較大的地震,都是從最高水位向低水位運行過程中發生。

另外,宜昌地震台會同三峽地震監測台網的監測顯示,無論是三峽水庫蓄水期還是放水期,其中小型誘發地震都有一定的滯後性,即在蓄水或者放水到峰值或者最低值數天以後才誘發小型地震。

近年來,三峽庫區誘發的地震引起了很多人對三峽工程誘發大型地震的擔憂,黃仲說雖然近年來的眾多中小型地震的確和三峽蓄水密切相關,但就總體而言,所有的地震都沒有超過歷史水平,這表明三峽工程並沒有對當地的地質環境的穩定性造成不可逆轉的破壞。

中國工程院院士、中國工程院三峽工程階段性評估專家組組長沈國舫認為,2008年以前三峽水庫就已經開始大量蓄水,5年間水面上升了109米,水壓對岩層的調整已經完成,而從156米至175米再增加的19米水頭變化,不會引起庫岸地震地質條件的重大改變。

儘管預計蓄水至175米高程後,庫區地震的頻度和強度會有所增長,但仍以微震為主,不會超過三峽工程論證中所預計的最大震級。

據了解,早在1958年,我國就持續不斷地對三峽地區的地震活動情況進行了全面監測,為三峽工程壩址的選擇提供了完備的數據與資料。長達幾十年的科學論證和監測資料表明,三峽蓄水可能誘發的極限地震為5.5級至6級,破壞性不會很大,而且,可能發生這種極限地震的斷裂帶分別位於仙女山和九畹溪附近的深山老林,對三峽工程和周邊地區的影響較小。

近年來,三峽庫區相關檢測機構一直持續在對三峽庫區的地震情況進行檢測,目前的信息顯示,儘管三峽庫區在蓄水以後地震發生的頻率大大增加,但是基本上都是3-4級一下的小震,並且絕大部分是發生在岩溶與礦洞分布地區、震級小於3級的淺層微震。2008年11月發生在湖北秭歸縣境內的最大的一次地震,震級也只有4.1級,遠低於預期值。

“50年連續不斷的監測表明,三峽工程175米試驗性蓄水不會誘發破壞性較大的地震。”長江水利委員會三峽勘測研究院地震研究監測處主任、高級工程師曾新平表示。

水庫誘發地震:已經有了參考樣本

水庫誘發地震並不是一個新鮮事物,它是指因水庫蓄水而誘使壩區、水庫庫盆或近岸範圍內發生的地震,誘發成因主要有兩類:其一是溶岩坍塌型,是指水庫蓄水導致溶岩坍塌,此種類型最為常見,多為弱震或中強震;其二是斷層破裂型,是指水庫蓄水造成當地地質應力改變,致使斷層破裂,其發生機率較低,但有可能誘發中強震或強震。

其實,對於水庫誘發地震,中國已經積累了一些寶貴的觀測數據和資料,其中最為典型的是針對廣東新豐江水庫誘發地震的長期觀測。新豐江水庫又名萬綠湖,是華南最大的人工湖,總面積1600平方公里,其中水域面積370平方公里,是杭州西湖的68倍,大壩高124米,長440米,它也是世界上第一座經受六級地震考驗的超百米高混凝土大壩。

1959年月10月,新豐江水庫截流蓄水後不久,庫壩區及附近就頻繁發生有感地震,並且地震監測顯示小震活動頻度很高。而後,在地震監測人員的建議下,水庫的大壩被及時進行了抗震加固。

1962年3月19日,新豐江大壩附近發生6.1級地震,震中離大壩僅1.1 公里,震中烈度高達Ⅷ度,這次地震使剛按Ⅷ度加固的大壩出現了長達82米的水平貫穿性裂縫,發電機組和開關站均受損壞而停止運轉。

研究表明,新豐江水庫誘發地震就屬於斷層破裂型。此後,新豐江水庫中小地震接連發生,頻度很高。在此情況下,我國政府又決定按Ⅹ度對大壩進行第2 次加固,付出了高的經濟代價。

但是與此同時,有關部門專門為新豐江水庫建立了地震觀測網,也正是從此開始,我國水庫誘發地震的監測開始被予以重視並得到了很大的發展,其中一些重要監測和研究方法,為現在的三峽水庫誘發地震監測提供了寶貴的資料。

黃仲認為,在未來一些年內,中小型地震依舊會隨著三峽水庫的蓄水和放水發生,但是未來隨著三峽庫區地質環境的趨於穩定,這種水庫誘發地震就會減少

。事實上,新豐江水庫誘發地震自1962年的6.1地震以後,水庫的誘發地震的強度就開始逐年迅速減弱。最近幾年雖然發生了幾次4級以上、5級以下的地震,但總體上水庫誘發地震趨於平緩的趨勢依舊沒有變。

當然,三峽水庫誘發地震未來在趨勢上會呈現出什麼樣的具體變化,還有待黃仲他們和長江水利委員會的持續監測,這也是當前不能掉以輕心的事情。

本文來源:驅動之家

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