水库总体上有利减小地震的危害
2010/11/23 8:57:28 新闻来源：中国水力发电工程学会
作者： 来自：中国三峡工程报 发表时间：10-11-22
地震问题可以分为两个方面考虑：一是地震对大坝安全性的影响，二是大坝建成蓄水以后诱发地震的问题。按工程地质条件来分类，水库诱发地震具有不同的成因类型，主要有岩溶塌陷型和断层破裂型。岩溶塌陷型水库诱发地震最常见，多为弱震或中强震。断层破裂型水库诱发地震发生的概率虽然较低，但有可能诱发中强震或强震。我国的新丰江水库和印度的柯依纳水库的诱发地震都属于这种类型。我们以容易产生强震的断层地震为例，分析一下水库诱发地震有助于减轻地震强度的机理。
水库蓄水之后为什么经常会诱发或者触发地震呢？通常认为，水库地震的一个因素是水库水体的重量，会改变地壳的受力状态，引起地应力的调整（可称为荷载作用）。另一个因素是水库蓄水后，通过基岩中的裂隙，产生了地下高压注水的效果，从而改变了地壳基岩局部的应变极限，或者说改变了原来板块之间的摩擦力，使得地震的能量提前释放出来了（可以称为渗透作用）。
水库蓄水后荷载作用的特点：水是液体，不可能单独保存在地面上，必须要有库岸。而构成库岸的山体的比量一定会比水更高。所以，水库中水荷载的这种特性决定了，它是消除周围山体应力集中的均衡荷载。有利于改善地壳的受力状态。
造成构造地震的能量主要来自地壳板块间水平方向相互运动的受阻而产生的应变和应力。然而水库
的水荷载力是垂直的。所以，水库蓄水荷载作用对地震的影响极为有限，除非该地区具有溶洞可能会坍塌。因为水库水荷载对构造地震的影响较小，所以，尽管水库蓄水后的水荷载必然会存在，但对地震的作用却非常有限。例如，一座城市座落在一个地方之后，肯定有大量的人群和建筑都不断的堆积在城市所在的地面上，不能否认当地的地壳受力肯定要大幅度的增加。然而，几乎从来没有人会担心城市化的地方会因为受力过重而诱发地震。这说明单纯的垂直荷载的变化对地震的影响非常小。
加拿大蒙特利尔大学工学院嵇少丞教授，在表达岩层与地震关系的科普知识的时候，通俗地总结出地震有“强岩强震，弱岩弱震，软岩无震”的特点。显然，强岩、弱岩和软岩的根本区别也就是在于应变极限和板块间摩擦力的大小不同。然而，凡是在水库诱发地震的区域内，由于高压水体的浸润，一定会降低板块间的摩擦力，甚至还可能会有使强岩变弱，弱岩变软的效果。所以，由水库蓄水后通过渗流作用触发的地震，一般都会使该地区原来所积蓄的地震能量提前释放，同时也应该会有助于减小该地区地震强度的作用。
水库渗透作用的特点是：未必会存在，但可能作用巨大。水库蓄水后，产生渗透作用需要有以下条件和特点：
1、库区蓄水的范围内具有孕育着地震能量的地震渊断层冤。
2、断层形成了透水的通道，蓄水后产生对断层高压注水的效果。
3、不管是走滑断层，还是逆冲断层一旦遭受水压力的浸润渊润滑冤之后，都会降低摩擦力。
因此，水库诱发地震，一定是提前释放地震能量，在某种程度上具有减小地震强度的作用。
4、水库的渗透作用不会是无限的。
2、断层形成了透水的通道，蓄水后产生对断层高压注水的效果。
3、不管是走滑断层，还是逆冲断层一旦遭受水压力的浸润渊润滑冤之后，都会降低摩擦力。
因此，水库诱发地震，一定是提前释放地震能量，在某种程度上具有减小地震强度的作用。
4、水库的渗透作用不会是无限的。
由于地下的岩层将会不可避免地随着深度的增加而增高温度。所以，在地下十公里以下的岩层温度通常都会达到摄氏250 到400 度。这不仅使得该处岩石的塑性大幅增加，使得渗水通道变形受阻。而且，水也不再是普通的液体。因此，原来在弹性理论下所有关于水库诱发地震的分析和机理都已经失去了意义。
1967 年美国丹佛市因为大量废水高压注入地下，却引发了长达数年的一系列地震。这说明即使没有库水压力的变化，仅仅通过高压注水的渗透作用，也有可能触发地震。在美国地质调查局的网站，专家曾经对用高压注水的方法触发地震以减小地震的提问做出过回答，肯定向地下注入高压液体可以导致地震的提早发生。
所有的具有破坏性的水库地震的能量，一定是来自于天然的地壳变化运动。水库蓄水的荷载作用对地壳的影响极为有限，只能制造极小的地震；但是，蓄水构成的高压注水的渗透作用，可能会改变天然地震的控制条件，触发出较大的地震。
然而，特大地震的能量来自地壳深部运动。无论水库的荷载作用还是渗透作用都不可能会对其产生影响。目前已经记录的水库地震，一般都在地下5 公里以内，最多不超过10 公里。而世界上已经发生的8 级以上的特大地震，其震源深度还没有少于10 公里的。
也可以说，在地壳的浅层不可能积蓄到8 级地震的能量。因此，由水库触发的地震一定不会是特大地震。目前全球已经记录到的最大的水库地震为6.4 级。
怎样理解一些无震区的水库蓄水后发震的现象？如果在水库修建前，该地区的周围应变极限较低，所以该地区地震的能量，总是要选择周围薄弱的环节释放出去。因此，该地区基本上不会发生地震。但是，水库蓄水之后，该地区的应变极限可能已经下降到了比周围地区更低的水平，因此，原来经常在周围地区的释放的地震能量，可能变成经常在水库地区出现了。所以，水库蓄水后，某个原来无震地区频繁发震的现象也是有可能出现的。不过，如果从全局来看，只要我们承认具有破坏力的地震的能量主要是来自地壳运动的结果，我们就不能否认水库蓄水后减小了地壳的应变极限，是好事情。总之，总体上会有利于地震能量的释放，减小地震的危害。
怎样理解水库蓄水后地震增强的现象？由于水库蓄水后，使得应变极限或者断层摩擦力突然降低，因而使得原来正在积蓄中的地震能量有了一个集中释放期。所以，尽管很多水库刚刚蓄水后的一段时间内会出现“水库诱发的地震频度和强度均高于当地正常水平”的情况，但是，随着时间的推移，该地区的地震频度和强度都会逐渐的下降，最后不仅要恢复到正常水平，而且，若干年之后，最终还有可能低于该地区原来的正常水平。
