( 本網訊) 今天(2011年3月6日),為了回答社會各界對水電開發,包括怒江等流域水電開發中的地質和地震問題的疑問,188BETApp 、中國大壩委員會邀請從事怒江等流域地質勘探和抗震設計工作的同誌與我國的水庫大壩地質、抗震專家一起,在北京中國科協會堂召開“水電開發中的地質和地震問題”主題論壇,向社會介紹情況,並解答各種有關怒江等流域水電開發中地質、地震方麵的疑問。
中國地震局地質研究所所長徐錫偉在論壇上發表了《活動斷層災害特征與對策》的主題演講。

徐錫偉:中國地震局地質研究所研究員,博士生導師。中國地震局地質研究所主管科研副所長,國家地震安全性評定委員會副主任委員,中國地震局科學技術委員會委員。主要從事活動構造學、新構造年代學、構造變形動力學、地震地質災害與數據庫等方麵的研究工作。目前為國家重大科學工程《城市地震活斷層探測與地震危險性評價》首席科學家。
主要研究方向
1. 青藏高原活動構造與運動學模型;
2.活動斷層發震習性與地震危險性;
3.近斷層強地麵運動與地震災害;
4.大陸構造變形動力學。
徐錫偉:很高興來參加這次會,怒江要不要開發,要不要研究,我想大家討論去,最後政府來拍板,事是越辯越明,但是作為我們做研究的人,我們把一些事實搬出來就足夠了。因為我們說多了也沒用,拍板是政府官員拍板,我們隻是提供技術支撐,讓拍板的人有科學依據。
剛才陳院士講的很好,地震災害實際上由兩個部分組成,一個部分就是地震的震動引起的破壞,我想我們大部分人在汶川地震期間,在北京都能感覺到汶川地震的震動。這個震動是由高頻低頻組成的,到北京以後遠距離了,高頻的震動少了,主要是低頻成分;四川龍門山發震斷層鄰近地區汶川地震的振動高頻成分占多數。所以,這是一種由地震動引起來的包括建築物的破壞,引起的房屋的倒塌和人員的傷亡。這種類型的地震災害可以通過合理的抗震設防標準,嚴格的施工質量保證,不能說完全可以避免,但可以有效地減輕的,這也就是為什麼在美國等歐美發達國家,同樣的7級地震死亡人數有時是零或很少的根本原因。
這次新西蘭6.3級地震,由於震源比較淺,加上盆地的放大效應,破壞比較嚴重,但是跟中國比,如果說這個地震在我們中國東部地區,一樣的人口,因為我們好多農村的房屋抗震原來不設防的,人員傷亡可能還要多。現在在推廣抗震建築,但是我想今後一旦推廣成功以後,我們也會像歐洲一樣,由於房屋質量能夠達到一定的抗震設防標準,我們可能會有效的減少人員的傷亡和財產損失。這是一種災害,是由地震動引起的災害。
地震還有一種災害是由發生斷層在地震的同時產生同震的地表錯動引起的地麵建構築物的毀壞,這種同震地表錯動我想是無堅不摧的,等會兒可以給大家看一下無堅不摧是什麼概念,實際上涉及到場址的抗斷問題。然後我們再來看如果要建水電怎麼辦?我想這是作為科學家應該解決的一個問題。就像台灣,它位於板塊邊界,菲律賓板塊、太平洋板塊,向西俯衝到歐亞板塊下部的板塊邊緣,它的地震和活動斷層存在的數量、活動程度,跟青藏高原,甚至還要比我們雲南地區還要強烈或者說同等的水平。日本處於太平洋板塊向西俯衝的邊界帶,它的強度也是一樣,這些地方為什麼能建水壩,我們為什麼不能建?我想要建,但問題是怎麼建,注意哪些方麵才是最重要的。剛才陳院士講要尊重科學,我們就提供一點科學依據,看看如果要建我們怎麼做。
我們先看看從1976年以來曆次大地震產生的災害的基本特征,從這些特征我們來反思如果要建壩的話應該注意什麼問題。
地麵震動導致地麵破壞,我們可以通過提高抗震設防標準,合理的抗震設防設計可以避免。但是斷層同震地表錯動是要避開的,那就是避讓的問題。如果我們的水壩,就像台灣集集地震的時候,就座落在發震斷層上,那可以看到斷層錯動對大壩的錯動破壞。如果我們離開具有這些發震能力、地震的時候能夠產生錯動的斷層,我想就可以有效的減輕相應的災害。
唐山地震是1976年發生的一次大地震,24萬人喪生,是一個到目前為止還記憶猶新的大地震,我上中學的時候,我是江蘇的,就感覺到全國都住抗震棚。但是我們要記住,唐山地震當時全中國還沒有抗震設防標準,是不設防的城市,所以,整個城市都毀滅了。但是我們可以看到發震斷層切割一條馬路產生了1.5米同震錯動。實際上這就是地震的災害源。
這是唐山原來一所中學的圖片。我們可以看到斷層通過的地方房子都破壞了,旁邊的房子相對地要好得多。這些房子都是舊房子,都是當時不設防的房子。斷層通過的地方,對不起,到那個時候也是一樣損壞。



這是標準的那條路錯動了1.5米。這就是唐山為什麼全城毀滅的一個原因。除了這個斷層帶,整個唐山城毀掉了就是因為震動破壞造成的,因為它是一個不設防的城市。後來唐山地震以後,全國各地進行了抗震設防,在北京對好多舊房子進行了加固。現在北京市的中小學也在對房屋進行加固,這是一種進一步保證房屋安全的措施。

我們看一下1996年的日本阪神地震,如果你們進入神戶的淡鹿島,有個博物館叫地震遺址保存館,可以看到引起這一災難的同震錯動的斷層,災害最嚴重的發生地死亡30人以上(紅色的地方)、房屋倒塌30%以上黑點,都在這條發震斷層的兩側三公裏的範圍內。


這個也是日本地震遺址保存館,這個房子現在還在。日本的設防標準目前為止比我們要高,因為經濟比我們發達。所以,我們可以看到穿過房子中間的斷層,地震時候的同震錯動是從這裏出來的:它經過的地方,包括圍牆撕裂,院子的水泥板破裂了,但是兩邊的房子是好的,這個房子現在作為地震遺址保存館的組成部分得以保存,裏麵的家具還在,家具有的倒塌下來了,但是房子是好的,因為它的標準比我們目前的民用建築的標準要高。這些現象說明如果抗震設防達到一定標準以後,破壞主要沿著這條同震錯動的斷裂帶呈線狀分布,這是一個典型的特征。
我們看看我國台灣省1999年集集地震實例。台灣1945年以前,日本人殖民統治了50年,它的抗震設防標準也是沿用了日本的抗震設防標準,相對來說比中國大陸的抗震設防標準要高。我們看看1999年集集地震的情況,它是菲律賓板塊跟歐亞板塊碰撞的一個地帶,跟我們青藏高原、雲南、四川處於同一個強烈構造運動的地方。這是1999年集集地震就是由這條斷層產生的。石崗水庫,我們可以看到地表錯動在這裏,水壩這邊抬起來了,這邊相對下盤是穩定的。它在這個地方產生了破裂帶,整個壩破裂的地方,也就是二十幾米的寬度,兩側基本上完好。

這個也是典型的,也是當時(大甲溪)一條河,地震斷層從這裏過來,切割到橋梁地方,橋梁塌了。為什麼會破壞呢?因為兩邊的同震錯動,使那邊抬起來了數米。

我們看看這棟房子就在陡坎上,一邊抬起來,整座房子斜了,但是房子沒有破。我想在這種條件下死亡人數可以大大減輕。還有下盤的房子,沒在陡坎上,現在還可以看到房子。因此,斷層帶上,對不起,無堅不摧,斷層帶以外,特別是在它的下盤,是可以避免的。
再來看看近斷層強地麵運動記錄。集集地震記錄到上千條槍地震動記錄,從統計圖件上可以看到,活動斷層發生地震的時候,我們可以看到離開斷層在三公裏的範圍內強地震動參數最大,在斷層附近或者斷層上麵,加速度是很大的,例如峰值加速度有的達到1G,甚至超過1G,可以把人拋起來。所以,破壞要嚴重的多。但是我們可以看到,三公裏以後逐漸的衰減到正常值,達到0.2G或者0.1G。這種情況下,合理的抗震設防標準,如果房屋是保證質量的,是按照一定的抗震設防標準設計的,在三公裏以外,應該說是可以保證房屋裂而不倒,沒有什麼問題的。峰值速度PGV記錄實際上也一樣,它主要是在靠近斷層附近大,遠離斷層迅速降低。

看看中國大陸地區地震破壞的實際情況。2001年昆侖山口西8.1級地震,這個地震因為在無人區,所以,大震無災害。如果在有人的地方,對不起,這麼大的地震跟汶川地震一樣,災害可能很嚴重。但是我們可以看到,真正的破壞就是在這條斷層:東昆侖斷裂帶上麵,從地表破壞範圍看也就是十幾米寬的範圍,表現為一條線狀延伸的地表破裂帶。


這是我們可以看到的東昆侖斷裂帶上幾十米寬的地表破裂帶,由8.1級地震產生的,一條線狀的延伸的破裂帶,很窄,這是我們在西邊五千多米高的地方看到的地震陷落坑,這裏還有3.1米的左旋走滑位移,地震前偷獵的車轍錯動了3.1米,3.1米的錯動,破裂帶兩側車轍都沒破壞,裂縫都沒有。
這是比較高的山峰,我們可以看到一係列的地表破裂,都是不寬的,局限在30米的範圍內,地表破壞的寬度是有限的,是局部化的。
從衛星影象上可以看到,地震前這個斷層就存在,這是一個地質構造,地震以後,同樣我們會看到一個小的陷落坑,大的陷落坑,2001年的地震時候,新的地表破裂仍然是局限在這個斷裂帶上。
這是我們利用高分辨率衛星影像填的一幅長約100km地表破裂分布圖,2001年昆侖山口地震,我們可以看到地表破裂就是這麼一條線狀分布,一百公裏範圍都是這種情況,局部化的變形、破裂特征。如果離開這條斷層帶,我想安全就有可能有保障。
汶川地震也是一樣,剛才陳院士已經講過。
這是很有名的白露中心學校,斷層就從學校操場上通過。陡坎下部那邊的一棟房子是1996年造的,按照7度設防的,窗戶的開間比較大,產生好多X剪切裂縫,仔細看房柱鋼筋發生了扭曲。陡坎上部另一棟房子是2006年還是2007年造的,也是按照7度設防,就在陡坎上,現在還可以看到,變成一個地質公園遺址保存館,一點裂縫都沒有。所以,在質量保證的條件下,離開斷層就可以保證安全。

斷層陡坎上的這棟房子塌了,死了一個人,是做飯的一個家屬。同樣是文化大革命期間造的陡坎下部的房子,一棟男生宿舍,一棟女生宿舍,離開斷層,沒有倒塌,一點問題沒有。位於陡坎上的這棵樹也傾斜了,因為陡坎一側相對抬升,另一側相對下降,陡坎上地麵傾斜,樹便傾斜。因此,斷層上的破壞是要嚴重得多。
看一下遭受汶川地震的北川,大家記憶猶新,因為死的人很多很多。它的破壞為什麼會這麼嚴重?地震斷層穿城而過,從南到北就穿過了那個城。除了這個以外,由於震動破壞產生的王家岩大滑坡,把這裏的四條街埋了,四條街就兩千多人。

映秀也是一樣的,斷層從映秀鎮中通過,也是一樣的嚴重破壞,到處都是滑坡、崩塌。除了這個以外,在臥龍,離開它稍微近一點,紀錄到很大的峰值加速度,差不多956mg,所以,震動破壞相對比較嚴重,引發的次生的地質災害比較嚴重。整個映秀鎮沒有幾棟房子站在那裏。地震以後,開挖了幾個古地震探槽,從中可以看到變形就集中在這個陡坎附近幾十米寬的範圍內。


斷層有三種類型,這三種斷層相對來講有不同的結果。擠壓條件下的逆斷層變形帶要寬一點,下盤穩定一點,我們可以看到台灣集集地震,離開斷層幾米的地方房屋都是好的。就說明隻要保證達到一定的抗震設防,保證施工質量,又避讓開具有發震能力的活動斷層,我想是可以有效的減輕地震災害。
汶川地震盡管造成很大的災害,但是給我們帶來一個機會研究地表破壞跟房屋破壞有沒有關係。我們通過詳細的測量研究跟房屋破壞的關係,得到了一個定量的參數,就是變形帶變形梯度大於0.03以後房屋才能破壞,也就是說在斷層附近30米的範圍內會產生嚴重的破壞,其它的破壞不是由於斷層錯動造成的,是由地震動引起的。
其它地方地麵變形梯度大於0.03的地方也見到破壞。這棟房子是深溪溝私人的房子,造的很好,用了30噸的水泥,離斷層陡坎31米遠,變形量小了,一點破壞都沒有見到。另外,八角廟幹休所剛建成的跨陡坎的房子全部倒塌,陡坎上部強烈破壞,稍微遠離一點的則裂而不倒:牆都壞了,但是沒倒,就不會出現很多明顯的人員傷亡。
我們這次的研究結論是,沿斷層陡坎地麵變形梯度大於0.03的地方地麵建構築物毀壞、倒塌,寬度約10—30米,其它地段可能裂而不倒,遠離發震斷層破壞相對減輕。
我們看一下雲南、四川、西藏等地震很多的地方。這是印度板塊跟歐亞板塊碰撞的青藏高原。我們要開發的在這個地方怒江,三江並流的地方,確實發育著一係列的活動斷層。六級以上破壞型地震很多,是不是不能開發?日本也跟我們一樣,斷層很發育,包括我國台灣地區,經常發生大地震,他們照樣建。

這是紅河斷裂帶,這是怒江斷裂帶,但是,實際上這個地方每一個水壩都做過地震安全性評價工作,地震安全評價規範裏就要求在做的過程中要對活動斷層進行鑒定,在這個基礎上再來計算這個地方應該有多大的地震設防標準。我們看到三江並流的地方,怒江就在這裏。這個地方也是地形起伏大,山高溝深的地方,可想而知地質災害肯定會很嚴重。因為最近幾年在金沙江、大渡河都在開發,由於地形的高差造成的地質災害我想188體育官網app 部門他們是有經驗的,怎麼來有效的防止相應的地質災害。
對於地震預報,對不起,目前我們沒有辦法準確地進行地震預報。但是最近幾年以來,地震災害的源:活動斷層我們可以有把握地通過詳細勘查、斷錯地貌分析與測量和年齡樣品的測試很好地確定和鑒定,把活動斷層準確的空間位置確定下來。活動斷層是地質災害的源,地震災害源是什麼概念呢?是一個同震地表錯動的線狀帶,它的同震錯動可對地表建築物的產生直接毀壞,此外還有由於它的震動產生地震波,傳播出去以後對房屋的震動破壞。從前幾年地震的例子可以看到,離開斷層,隻要不遭受地震斷層的直接錯動破壞,那麼有些房子即使靠斷層較近,也可能是安全的:裂而不倒。所以,我想如果能夠對壩址區的斷層進行活動性鑒定,就能夠避讓可能發震的活動斷層,壩址區不要橫跨活動斷層,這樣,即使發生地震,可以有效地減輕地震災害損失。
我要說的是,我是昨天才知道要開這個會,我了解了一下怒江斷裂帶上水壩工作的情況,北段地震局地殼應力研究所做了多個壩址區地震安全性評價工作,南段我們所老虢做了幾個相應的地震安全評價的工作。在怒江兩側局部地段確實存在著十萬年以來的活動斷層,虛的紅線是十萬年以來有過錯動的地表斷層。活動斷層跟地震災害是掛鉤起來的,它們是潛在的地震災害的源。我們可以看到,這些地方的壩址區是離開活動斷層的,個別壩址區離活動段稍微近一點,我具體名字不知道,但是他們都沒有橫跨或者跨越活動斷層。

實際上所謂的怒江斷裂帶確實是一條長期活動的古老的活動帶,但是從目前的鑒定結果,北段除了它旁邊的一些次生斷裂是活動的,它的主體部分不是真正的一條能夠發生規模很大的像東昆侖斷裂帶一樣整體貫通的斷裂帶,而是斷斷續續發育的斷裂帶。如果通過地震安評,通過活動斷層的填圖,把這些斷層的位置確定出來,不讓我們的水壩座落在活動斷層上,我想我們的水壩就沒問題。當然合理的抗震設防標準,這是首要的條件,而且要保證施工質量,我想是可以保證這些水壩的安全。
麵對地震與地質災害我們怎麼辦?總結起來說這三句話:
一是做好地震、地質災害的評價工作。怒江流域確實是地震、地質災害嚴重的地段,這是誰都否定不了的,但是如果我們能夠做好這個工作,我們能夠對要產生的地震也好,地質災害有充分的考慮。二是,能夠把活動斷層,有可能發生大地震的活動斷層找出來,保證水壩不橫跨活動斷層,這樣可以避免發生活動斷層同震錯動對地麵建構築物的直接毀壞。三是,保證施工質量。如果能夠做到上述三點,我想我們水壩的安全是可以得到保證的。我要說的就是這些,謝謝大家。
主持人:徐所長講的非常精彩,先從全世界地震發生以後的一些情況給大家做了介紹,主要的特點就是地震並不可怕,關鍵是建築物不能在斷層上。另外,我看徐所長最後的三個結論也非常重要。這三點結論實際上直接回答了當前社會上質疑水壩不能建的問題,這是三點非常明確的結論,結論我就不重複了。
另外,我還注意到徐所長很重要的一個意見,他講了我們進行準確的地震預測還辦不到,但是地震斷層我們是可以搞清楚的,這個結論對我們非常重要。我們的規範明確規定所有的大壩絕對不能建在活動斷層上,隻要你躲開活動斷層我們就能保證大壩安全。現在徐所長能搞清楚地震活動斷層,那我們下一步就完全能夠保證大壩安全。我覺得這是徐所長報告最精彩的地方。




