瀑布沟水库地震安全与旅游开发

四川省地震局 张永久

瀑布沟水库地震安全与旅游开发

Seismic safety and tourism development of Pubugou reservoir

四川省地震局 张永久

建设中的汉源县城远景

水库大坝附近调查

瀑布沟水电站是实施大渡河“流域、梯级、滚动、综合”开发战略的第一个电源建设项目，是国家“十五”重点建设项目，也是西部大开发的标志性工程。

如今的瀑布沟水电站大坝巍然屹立，萝卜岗新城灯火明耀，汉源湖风光灿烂，汉源城处处新貌，雅西高速穿湖而过，环湖公路蜿蜒迤逦，乃一副人间仙境！而就在5年前，四川省雅安市汉源县城及瀑布沟水库周边的人们还在为瀑布沟水库建设和蓄水产生的“水库诱发地震”而忧心呢！

水库诱发地震是水库蓄水后在水库淹没区及其周边引发的地震。它与深井注水、采油采气、采矿采盐等诱发的地震同属人类工程活动诱发的地震，与其它几类工程活动诱发地震不同的是：水库诱发地震的震例较多、最大震级较高、破坏性较大，受到各级政府、水库业主、社会公众的广泛关注。世界上最早诱发地震的水库是美国的米德水库（又称米德湖）。该水库是胡佛大坝截断科罗拉多河后形成的水库，胡佛大坝高221 m，最大库容375亿m3，是一个典型的高坝大库。迄今为止，全世界发生的水库诱发地震已有140多例，其中大于6.0级的水库诱发地震有4例，它们分别是1962年3月19日中国新丰江水库6.1级地震、1963年9月23日赞比亚一津巴布韦边界卡里巴（Kariba）水库6.1级地震、1965年2月5日希腊克里马斯塔（Kremasta）水库6.2级地震和1967年12月10日印度科依纳（Koyna）水库6.3级地震。这4次水库诱发地震也是目前在地震地质条件、地震序列、震源机制及诱震机理等方面研究程度较高的，这些研究对现行水库诱发地震危险性评价方法、水库诱发地震特征的认识、诱震机制理论及水库诱发地震预报方法和理论的研究起了主要作用。

与一般构造地震相比，水库诱发地震还具有4个特点：一是水库诱发地震多发生在水库附近大约10千米范围内；二是水库诱发地震的时间与蓄水过程密切相关，一般在水库蓄水后不久即开始发生地震；三是水库诱发地震震源一般较浅，震源深度一般不大于10 km；四是与同等震级的构造地震比较，水库诱发地震震中区烈度高，破坏力强，危害大。

据初步统计和研究，中国大陆先后发生了40余例水库诱发地震，而且这些水库诱发地震基本上伴随着我国水电开发和建设进程。本世纪以来，四川水电建设呈现“四高一大”的特点：首先是近年随着西部大开发，水电工程建设呈现“高速度”发展的态势；二是已规划和待规划的四川几大主干流域均为梯级开发，呈现“高密度”规划；三是电站水库大坝多建于高山峡谷，水库大坝大多超过100 m，其中200 m以上的水库13座，呈现“高坝体”设计；四是四川水能资源集中的金沙江、雅砻江和大渡河流域，区域基本地震烈度均在Ⅶ度以上，且过半水库处于Ⅷ度区域内，呈现“高烈度”环境；最后是已建和在建的水库库容多在10亿m3以上，其中50亿m3以上的有6座，呈现“大库容”特色。这些特色在理论上可能比构造稳定、地震背景弱、基本烈度低的地区更易于发生诱发地震，一旦发生地震，社会影响会更加显著，更容易引起政府、社会各界对诱发地震的广泛关注。

瀑布沟水电站工程就是以上“四高一大”特点的具体体现之一，该水库水电站工程位于大渡河干流上，下游距乌斯河镇、成昆铁路汉源车站9 km，上游距汉源、石棉县城分别为28 km、80 km。电站水库工程属大（I）型一等工程，砾石土心墙堆石坝最大坝高为186 m，水库正常蓄水位850 m，总库容53.90亿m3，调节库容38.8亿m3，是典型的高山峡谷型高坝大水库，水库具有季调节能力、发电、防洪、拦沙和改善下游航运条件的功能，系大渡河中游河段的控制性水库，水库由干流大渡河和支流流沙河组成，干流回水至石棉县城，水库2009年11月1日蓄水。工程场址的地震基本烈度为Ⅶ度，存在诱发中等水库地震的条件。瀑布沟水库工程建设了由13个台站组成的专用瀑布沟水库数字遥测地震台网，其中一期工程主要分布在水库大坝周围，包括宰牛坪、片马、黑马、鲁布沟、顺河和阿兹觉6个台站，2006年10月开始试运行，二期工程主要分布在库中到库尾区域，包括罗布岗、李子坪、罗挖坪、白岩岗、徐谷坪、山冲和新民7个台站，2008年1月开始试运行。

根据瀑布沟水库专用数字地震台网目录，瀑布沟水库水域附近范围（29.0°～29.6°N，102.3°～103.1°E）自2006年10月14日到2011年12月31日发生地震2000余次。在水库大坝和汉源县城及其附近两个区域，以前很少发生地震的地方，自2008年5月12日汶川8.0级地震开始到水库蓄水前后记录到大量的小地震，而汉源县城又是汶川8.0级巨大地震的Ⅷ烈度异常区。在这种情况下，政府和民众都极为关注的是，到底是汶川大地震触发了这些地震，还是水电建设工程和水库蓄水诱发了这些地震，亦或是二者综合作用的结果；库区未来地震趋势又会如何发展，对瀑布沟水电工程和汉源新城建设有什么影响？此时，积极开展瀑布沟水库库区地震的深入研究和跟踪分析，及时回复政府和民众的关切、满足社会公众及当地政府对防震减灾工作的切实需求是地震部门义不容辞的责任和义务。鉴于此，我们及时申报了“瀑布沟水库库区震源物理与诱发地震研究”项目并得到了中国地震局大力支持。

雅西高速跨湖大桥调查

项目开始先入为主地将库区及附近的地震视为构造地震或诱发地震，计划开展研究内容为：利用瀑布沟水库地震台网资料对库区地震进行精准定位，研究库区介质非弹性衰减、场地响应特征、库水加卸载响应比；反演地震应力降、拐角频率、波速比和震源机制等参数，分析这些力学参数的时-空特征，并与地震活动、断裂及周边构造地震相关参数进行对比研究，对库区诱发地震进行及时跟踪预测。

随着项目研究工作的开展和逐渐深入，研究人员逐步发现，瀑布沟水库大坝和汉源县城附近的小地震与其它区域的小地震相比在时空分布及震源深度上表现出明显的特殊性。为此，项目组对这两个区域的小震性质进行了深入研究，经过对两个区域小震的时空特征与水库蓄水、汶川地震比较，并进一步对其按时频次统计、现场调查和抽样地震波形等开展逐步深入的分析后认为，两个区域的高度集中分布的小震绝大多数都发生在瀑布沟水库2009年11月开始蓄水之前，与水库蓄水无关。尽管两个区域小震活动大幅增强的时间都发生在汶川地震刚发生后，存在受汶川地震影响的可能性，但深入分析表明：绝大多数地震震源浅、按时频统计发震时间不符合天然地震特征、现场调查结果显示小震集中区与主要施工区重合、抽样波形记录全都显示出工业爆破地震波形的典型特征。因此，两个区域的小震绝大多数主要与汶川地震后的灾后恢复重建有关，属于各种建设施工造成的爆破地震。

基于以上认识，项目组对两个区域的地震目录结合波形记录逐一进行了重新整理，删除了爆破地震，建立了新的地震目录。利用新的地震目录对瀑布沟水库地震活动进行了跟踪分析，发现水库经过几轮蓄放水后库区地震活动的原有趋势没有改变，也就是说水库蓄放水未对库区产生实质影响，没有水库诱发地震发生。项目组将研究结果及相关资料及时提供给水库地震研究所和雅安市防震减灾局，用于瀑布沟水库库区的震情跟踪分析，为综合判定瀑布沟水库未来地震趋势提供了重要依据，为雅安市特别是汉源县围绕瀑布沟水库建设生态旅游经济圈及社会的又好又快发展和城市安全提供了科技支撑。

而今，主库区在汉源的瀑布沟水电站，库区早已蓄水到设计最高蓄水位850 m高程，在汉源、石棉、甘洛三县境内形成了84 km2水面的西南最大人工湖，其总面积是旅游热岛西昌的邛海和泸沽湖面积的总和。因主库区在汉源，瀑布沟水库又被命名为汉源湖。汉源湖长72 km，最宽直线达7 km，水深最高达186 m。“高峡出平湖，碧水照苍山”，汉源湖必将成为新兴旅游、养鱼、水上运动和交通新亮点。作为一座从空白开始建设的新城，作为瀑布沟水电站库区，汉源新县城有着独特的优势，有美丽生态的自然景观，还有广阔的湖面，走上了旅游兴县的道路，三面环水的汉源新县城必将是今后旅游的热点。