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中国地震局地质研究所主任周庆:区域地震活动背景介绍
2011/3/6 10:57:06    新闻来源:中国水力发电工程学会

  (本网讯) 今天(2011年3月6日),为了回答社会各界对水电开发,包括怒江等流域水电开发中的地质和地震问题的疑问,中国水力发电工程学会、中国大坝委员会邀请从事怒江等流域地质勘探和抗震设计工作的同志与我国的水库大坝地质、抗震专家一起,在北京中国科协会堂召开“水电开发中的地质和地震问题”主题论坛,向社会介绍情况,并解答各种有关怒江等流域水电开发中地质、地震方面的疑问。 

  中国地震局地质研究所主任周庆在论坛上发表了《区域地震活动背景介绍》的主题演讲。


   



    主持人张博庭:下面我们请周主任(中国地震局地质研究所地震区划与工程地震研究室副主任)做报告,大家欢迎。

  今天时间有点紧,几个地震的专家请来不容易,因为我们要回答社会的疑点,这些问题不是我们水电能回答的问题,而是地震专家要回答的问题。当前的舆论宣传人家感觉水电专家和地震专家的意见不一致,其实我们是非常统一的。只是地震部门不参与实际工作的个别人士有一些看法。环保组织专门找一比较有偏见的人拿这些个人意见当作地震地质专家进行炒作。所以,我们特别需要地震部门真正的专家来说话,来说明这些问题。
    
  周庆:

  我是中国地震局地质研究所工程地震室的研究人员,是具体做地震安全评价性工作的。我们曾经承担水电部门委托的一二十个大型水电站的地震安全性评价工作。水电地震安全性评价工作有两个核心任务,一个是要调查坝址区有没有活动断层通过,要避免坝体建在活动断层上;另外,我们要在现有的科学水平下,提供一个5000年一遇的大坝抗震设防的加速度值。这是两个核心的问题。

  刚才徐所长宏观地介绍了一些背景研究成果,重点是建筑物要避开活动断层。现在进入微观层面—我们的具体工作。这是我们所邓起东院士带领的专家组画的一张图(图1 全国活动构造图)。我们国家西部地震活动远远高于东部。在东部华北地震多一些,而我们所关注的西南地区,实际上是一个强震密集区。

  根据地震活动性,以及活动构造研究的结果。我们把整个国家划分出六个断块区,在每个断块区又划分了一些小的次级断块(图2)。强震(尤其在西部)基本上都发生在这些断块的边界或者次级断块的边界上。  
 



图1 中国活动构造图(据邓起东等,2007) 
 


图2 中国活动构造分区图(据邓起东等,2002)

 
 
  图3是由中国地震局地质研究所评价过的位于怒江、澜沧江、金沙江之上部分水电站的位置图。从图中可以看出来,很多电站附近存在断裂。图4是这个地区区域历史地震的分布图,红色实心圆表示的是7级以上的地震。地震记录是不完整的,尤其是1900年以前。西部境外3个地震发生在缅甸板块边界上,其中一个是8.2级。和怒江相关的是1976年发生的7.3级、7.4级龙陵地震,震中位于怒江下游附近。邻近金沙江,1996年发生过丽江7级地震,1511或者1515年发生过一次712 级地震。 
 



图3三江流域部分水电站分布图(地震安全性评价由中国地震局地质研究所完成)


  图5为区域MT图与应变释放曲线图,横轴是时间(年),从1400年开始一直到现在,纵轴是震级。从这张图上大家可能有一个错觉,以为1900年之后,三江流域地震活动频度增强了。实际情况是,该区因地处少数民族地区,在1900年之前史料记载缺乏(很多地方是没有文字记载的),所以很多地震是缺失的。但是6级以上地震,大部分应该能记载到。可以看出,整个地区1400年以来,到2010年之间,地震(活动)实际上没有什么周期性,它是断断续续的、但6级以上地震发生是很平稳的。 
 



图4 区域历史破坏性地震震中分布图(M≥4.7,至2010年)


 
图5 区域1400年以来5级以上地震的MT图和应变释放曲线

 
  1900年以来,地震活动并没有比前几百年发生得更频繁、强烈,所谓目前进入活跃期,是个误解,并不存在这个特征。

  现在介绍一下西南地区(与三江有关的)历史地震等烈度线资料(图6),等烈度线划分了不同级别烈度区域。永胜地震,等烈度线间距10-20多公里,很窄;1950年的察隅、墨脱地震,因人烟稀少,有很多是虚线(推测的)。图上三角形标志为在建或者计划建的水库。北边等烈度线内是7度区(7度意味着有些房子是要倒的),外围是6度区(6度意味着建筑物部分墙体会倒塌或者有裂缝)。

  1976年龙陵7.4级地震等烈度线,表现为两组断层共轭作用,烈度衰减半径很短—衰减快;1988年的澜沧、耿马地震,长轴沿着北西向断层方向,(烈度)衰减也是很快的,距离10—20公里,从10度一下子降到6度。丽江地震,地震断层是南北向的,东西向短轴衰减较快。

  图7是由中国地震局系统2001年正式发布的全国地震动参数区划图。怒江流域的泸水水电站,场地有效峰值加速度为0.15g。

  怒江的上游段是0.10g,中段0.15g,下段是0.20g,这是上一代区划图的结果。0.15g对应的烈度是7度,龙陵0.3g是8度,0.2g、0.3g都是8度。 
   
 



图6a 1511年6月1日云南永胜71/2级地震等烈度线图 
 


图6b 1950年8月15日西藏察隅、墨脱8.6级地震等烈度线图 


 
图6c 1976年5月29日云南龙陵7.4级地震等烈度线图 
 


图6d 1988年11月6日云南澜沧、耿马7.6级和7.2级地震等烈度线图  
 


图6e 1996年2月3日云南丽江7.0级地震等烈度线图 


 
图7 区域地震动参数区划图(据中国地震动参数区划图编委会,2001)

 
  以泸水电站地震安全性评价为例:
  在地震区带划分图上(图8),区域主要涉及三个地震带:中间是滇西南地震带,东边是鲜水河—滇东地震带、西边是喜马拉雅地震带。(近场区地震构造图)坝址周边三十公里范围内要做活动断裂调查,泸水近场区西缘有一条片马断裂,距坝址在十几km以远,估计发震的最大震级是6—6.9。 
 



图8 区域地震带划分图


 
  在坝址区断裂分布图中,所有的有一定规模的小断裂,当然也包括大断裂(上百公里、几十公里长)都要进行细致的调查,确定坝址区是否存在十万年以来有活动的断裂。泸水电站调查的结果是坝址区只存在早、中更新世和前第四纪断裂,最近十万年这些断裂都没有活动。

  坝址区不存在活动断裂。但是早—中更新世断裂有可能发生6级或6级以下地震。即使没有晚第四纪活动断裂,在中国西部某地区如果存在早—中更新世断裂, 6级地震还是有可能随机发生的。
地震地质灾害也是我们评价的工作之一,当然三江地区属于高山峡谷区,即使不发生地震,平常下雨也有可能发生崩塌滑坡,有了地震以后,发生滑坡的可能性肯定加大。

  地震危险性分析和设计地震动参数确定,是第二部分的核心工作,目的是提供大坝设计需要的地震动参数。经过活动构造研究、西南地区衰减关系的确定、地震活动性参数的确定等工作之后,要具体计算坝址的地震动参数(设防烈度)。泸水电站100年超越概率为2%的基岩峰值加速度为0.3g。

  最后说一下紫坪铺水库,我去过灾区五、六次,路过紫坪铺水库两次。紫坪铺大坝位于映秀以东。宏观震中位于映秀西南被称为牛圈沟的地方,崩塌规模很大,据当地老百姓说地震时这个地方有岩屑往上喷。大坝与宏观震中位置之间距离有十公里左右。

  龙门山断裂带的中央断裂,叫北川—映秀断裂(图9)。地表破裂带在映秀分成两支,东南一支,西北一支,后者穿过映秀镇。大坝和东南支破裂带距离不到两公里,从穿过映秀的另一支破裂带到坝址,只有五、六公里。紫坪铺大坝距离地震断层的破裂带很近,之前陈院士已经给大家介绍,它经受住了考验。大坝经过地震安全性评价工作,当时定的坝址场地基本烈度是7度,大坝按8度设防。但在汶川地震中,紫坪铺大坝所在地烈度达到10度。大坝设防是8度,竟然抗过了10度,说明大坝建设的质量是很高的。大坝没有遭到严重破坏有两个原因,一个是它的建筑质量高;另外第二个,大坝所处的位置—处在地震动衰减的短轴方向。地震发生时,断层是从映秀一直到北川沿北东方向错动,破裂方向和地震波传播的方向也是以北东为主,如果大坝放在(断层的走向)北东方向,情况就不知道怎么样了。

  最后总结三点,首先,坝址可以建在地震活动地区,即使西南地区地处强烈的地震活动带。坝址如果选择在地震活动相对较弱的地块内,或距活动断裂有一定的距离,应该是安全的。第二,川滇地区强震的地震动衰减快。一、二十公里(地震动)一下子就变得小了很多。第三,在垂直活动断裂延伸方向的两侧,地震动衰减快。即使距离近,如果不是在断裂延伸方向,它也是相对安全的。

  ( “安全”的前提是大坝必须严格按照相关规范设计、建造,达到抗震标准。)

  上面就是我向大家汇报的,以实事求是的科学态度,提供一些资料和我的一些感觉。
  谢谢。 
 



图9紫坪铺大坝位置图(背景为汶川地震等烈度线图,罗马数字为烈度值;红线为地表破裂带)


      
  主持人:感谢周主任的介绍。我感觉有两点要重复一下。一个是刚才徐所长说的怒江的北部十万年以来还是有地震活动的,其实怒江开发水电主要是集中在刚才周主任说的中部。对怒江中部的勘测结果很明确,(各电站坝址区断裂)十万年以来没有活动。(活动断裂与各坝址的)距离也比汶川地震(的地震断层)与紫坪铺大坝的距离大。所以,我理解周主任的意思,紫坪铺大坝能够抗住汶川地震,对我们的大坝还是比较有信心的。我就简单强调这两点,下面请虢顺民来给介绍一下。

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