張博庭:地震周年,回眸我國西南水電
2009/5/12 18:10:29 新聞來源:188BETApp

188BETApp 副秘書長張博庭在紀念地震一周年全國水工抗震防災學術會上發言
張博庭:汶川特大地震影響波及全國,震中及周邊地區震災十分嚴重,人民生命財產遭受了巨大損失,基礎設施受到嚴重破壞。但我國的水電站在地震中的表現卻令人驚歎,沒有一座水電站的主要建築物在地震中被震毀,沒有一座水電站引發了次生災害。這些現象的原因何在,非常值得我們從理論上加以總結。
因此,在汶川大地震發生一年之際,在社會各界都在紛紛總結一年多來抗震救災經驗的時候,188BETApp 也特地組織來自全國的地震和水電專家學者對社會各界極為關心的水壩、水電站在地震中的安全問題,召開了一個專門的學術交流會。盤點中國水電在地震中的表現,總結水壩、水電抗擊特大地震的經驗。
結論一:我國水壩、水電站的設計規範是科學的,施工是可靠的,大壩是安全的
在汶川大地震之前,社會各界對地震高發區的188體育官網app 的安全性到底如何的分歧意見很大。一種觀點認為:現代的科學技術使得水壩的安全性完全可以保障。理由是:人們既然可以在東京、洛杉磯這樣的地震高發區放心的建設大樓,我們不必擔心水壩的抗震能力。現有的科技水平,隻要正確的認識到了地質條件,完全可以避開地震的斷層,解決水壩的抗震問題 。
另一種觀點認為:地震高發區建設的大型水壩極其危險,一旦地震後果將不堪設想。很長時間以來,“紫坪鋪水庫一旦遭遇鬆潘地震,後果不堪設想”一直是中國反水壩精英們膾炙人口的口頭禪。然而,他們做夢也沒想到,大自然居然對那些喜歡以“地球的保護者”自居的偽環保精英們一點都不領情。你們不是喜歡造謠說“紫坪鋪一旦遭遇鬆潘地震,後果不堪設想”嗎?我就偏要給你震一個看看,似乎非要把這個“不堪設想”的謊言當眾戳穿。
5月12日,就在距離紫坪鋪水庫17公裏的汶川,確實發生了比反壩精英們多次威脅說“後果不堪設想的”鬆潘大地震還要大幾十倍的8級特大地震。然而,被反壩組織點名警告的“四川岷江上的紫坪鋪水庫高壩”,不僅沒有發生任何“不堪設想的後果”。而且,還在地震中立了大功。例如,紫坪鋪水庫形成的寬闊水麵,為地震後道路的嚴重塌方和空中氣候受阻的救災提供了可靠的水路保障;震後不幾天(5月17日)紫坪鋪水電站就率先恢複發電,為災區的搶險救災提供了巨大的幫助;不僅如此,水庫的11億庫容,成為目前危機四伏的眾多堰塞湖的最後屏障,保障著整個成都平原免受堰塞湖潰決洪水的威脅。
5月24日上午,溫家寶來到紫坪鋪察看大壩安全情況。聽說這座大壩在地震中經受住了考驗,溫家寶十分高興。他說“這表明大壩的設計、施工質量是過硬的,希望大家繼續努力,抓緊修複大壩的3條裂縫,進一步確保大壩的安全。”
紫坪鋪這種成功抵禦特大地震的現象,並不是偶然的。而是這次所有處在強地震區域內的水壩、水電站,都不負眾望的經受住了特大地震的嚴峻考驗。除了紫坪鋪是一座高麵板堆石壩之外,沙牌、碧口、寶珠寺等,這幾座同樣處在汶川震中地區百米以上的高壩,以及震區內的上千座各種水壩、水庫、水電站都安然無恙的經曆了超過地震設防的烈度的考驗。
事實證明:我國水壩、水電站的設計規範是科學的,施工是可靠的,大壩是安全的。
結論二:汶川大地震不可能是水庫誘發出的地震
震驚世界的汶川特大地震暴發之後,全球各地的地質、地震科學工作者們根據自己的多年研究和經驗很快地做出自己的判斷。
汶川地震發生後不到1小時,日本東京大學地震研究所的網站上,就發表了一篇由東大變動地形學副教授池田安隆撰寫的分析報道。認為,位於四川盆地邊緣的龍門山斷層整體移動,引發了裏氏8級的大地震。
這一結論得到了美國地質調查局(USGS)專家的認同。USGS地震專家哈利·本茨(Harley Benz)認為:“引發地震的斷層綿延在四川盆地的西北和正北方向,我們認為這次地震發生在龍門山斷層”。
台灣中央大學地質學係教授王乾盈說“印度板塊向歐亞板塊移動,發生喜馬拉雅造山運動,但是喜馬拉雅山隻有印度那麼寬,東邊和西邊多餘的部分隻能衝到兩邊的大陸板塊下麵,板塊交界處活動最為頻繁。所以,喜馬拉雅山西邊的阿富汗和巴基斯坦地震不斷,東邊和四川盆地交接的地方也多發地震。”。
他的同事趙豐教授說:“第一次造山運動完成之後,印度板塊並沒有就此靜止不動,而是繼續擠壓歐亞板塊,大地內部聚積了大量能量,導致青藏高原不斷隆升,又不斷向東部擴展,使中國西部地區形成了很多斷裂帶。”。斷裂和地震又相輔相成——斷裂引發地震,地震又造成斷裂,因此中國西部的地震頻率遠比東部高,據統計,兩者的比率為6比1。
同濟大學地質學家、工程院院士盧耀如:汶川屬川西地區,屬地震多發帶,正處我國地勢“第一階梯”和“第二階梯”交界處,青藏高原隆起後,該地區的板塊構造運動比較活躍,比較容易發生地震,其中大部分為7級以上。
中國地震局地震預測研究所研究員張國民:從大的方麵來說,汶川地震處於中國一個大地震帶——南北地震帶上,涉及地區包括從寧夏經甘肅東部、四川西部直至雲南,屬於地震密集帶。從小的方麵說,汶川又在四川龍門山地震帶上,發生地震的幾率較高。
中科院地質與地球物理研究所研究員王二七:汶川地震發生在青藏高原的東南邊緣、川西龍門山的中心,位於汶川-茂汶大斷裂帶上。從曆史記錄來看,盡管龍門山主體沒有發生過大地震,但它北邊的鬆潘在1976年曾經發生過7.2級強震。因此,雖然龍門山地區看上去構造活動性不強,但很可能是處在應力的蓄積過程中,蓄積到了一定程度,地殼就會破裂,從而發生地震。
日本東京大學地震研究所:這次地震位於龍門山斷裂帶,過去幾百年裏,這一斷裂帶附近多次發生7級以上大地震,但龍門山主體並沒有強烈活動,直到這次地震的發生。斷裂自東北向西南沿著四川盆地的邊緣分布,長300多千米,寬約60千米,沿斷裂青藏高原推覆在四川盆地之上,由於蓄積的應力超過了岩石強度的臨界點,地震就發生了。
美國加州地震研究中心認為:來自青藏高原深部的物質向東流動到四川盆地受阻,向上運動,兩者邊界即為斷層麵。如果斷裂每年運動數厘米,每隔50至70米,積聚的應力和能量就能產生一次7級以上大地震。
樸次茅斯大學結構地質學家約翰·惠利博士:地震是由建立在液體狀地幔之上的陸地之間的運動引起的,喜馬拉雅山就是這一過程的證明。除了造成大範圍的高原地區外,印度板塊的推進還促使青藏高原的物質向東擴張。在四川地區,青藏高原的邊緣正被推進到較為脆弱的沉積岩下。這次地震正好發生在標誌著這些沉積物邊緣的一個斷裂帶上。
著名華裔地質學家,加拿大蒙特利爾大學工學院嵇少丞教授說:這次地震與人為因素和環境因素完全無關,它是印度大陸板塊向北漂移並和歐亞大陸板塊碰撞擠壓,所引起的一係列造山運動的必然結果。我這樣來形容一下吧,印度大陸就像一架巨型的推土機,往北使勁地推,推起了青藏高原,當青藏高原增高到一定的高度後再也推不動了,其下地殼的物質就被擠向東移,碰到了堅硬的四川盆地地殼,形成了北東走向的龍門山。青藏高原和四川盆地的交接部位——龍門山破裂帶注定是地震的高發區。任何人為破壞因素和環境變化因素全加起來,也達不到這種造山運動所能產生的能量。這次汶川大地震釋放出來的能量相當於四、五百顆原子彈同時爆炸,在一分鍾之內在地殼岩石中形成一條深10到12公裏,長300公裏的大破裂。水庫蓄水和地下核爆炸最多也就能誘發3級以下的地震,而8級地震所產生的能量是3級地震的一千多萬倍。”
然而,汶川大地震也讓一些非地震專業的人士得到了炒作的機會。四川省地礦局旅遊地質調查大隊總工程師範曉,這位以一貫地質工作者的身份造謠反壩的所謂專家,看到自己以前所編造的:一旦發生大地震,紫坪鋪水電站的後果“不堪設想”的謊言被事實徹底揭穿。立刻來一個180度的大轉彎,急不可待的轉而開始炒作是紫坪鋪水庫引發了汶川大地震。僅僅在地震後的一個月後,他就在多次發表其反壩的造謠文章《中國國家地理》上,發表了混淆視聽的造謠文章“汶川地震:地下的奧秘”。並且別有用心的把紫坪鋪水庫蓄水前的原始地震監測數據,當作蓄水後所引發的地震的證據欺騙公眾。公開的製造是水庫蓄水誘發了汶川大地震的謠言。
國外某些對中國的發展具有酸葡萄心理的人士,也不甘寂寞的加入了這種炒作的行列。美國《科學》雜誌亞太新聞編輯理查德石磊,在2009年1月16日出版的美國《科學》雜誌上刊發的一篇聳人聽聞的新聞報道《人類觸發了四川大地震嗎?》。這篇文章除了依據中國造謠專家範曉的種種謊言和猜測之外,還引用了一個名為美國哥倫比亞大學的所謂地球物理災害學家克裏斯汀·克勞澤博士所作的報告。不過後來經查明:不僅這個克勞澤博士早已經離開哥倫比亞大學的拉蒙特·多爾蒂地球觀測站,成為哥倫比亞大學生物醫學工程係的一名博士後,已不屬於地震研究領域。而且,據他的同行們透露,這個博士連龍門山地區的曆史地震都毫無概念,缺乏地震科學方麵的學術背景。
美國《科學》雜誌新聞報告所依據的唯一具有地震方麵學術背景的資料,是一篇由我國國內雷興林等地震工作者發表在《地震地質》雜誌上的“地表水體對斷層應力與地震時空分布影響的綜合分析”一文。不過,該文章作者們自己也強調他們的研究,隻是建立在所設想的一係列假定之上的一種學術觀點。
國內外很多的地震研究人員都不認同該文章的假設。因為目前我們人類無法對於深層的地質構造進行實際觀測,我們還有很多不太清楚的地方。該文章的計算中,引入了大量的人為假設。而這些假設卻存在著明顯的漏洞。例如,水庫的荷載作用和滲透作用都不會是無限深的向下傳遞。地質界的通說認為:由於地下的岩層將會不可避免地隨著深度的增加而增高溫度。所以,在地下十公裏以下的岩層溫度通常都會達到攝氏250到400度。在地下10至15公裏處一般還會有一層脆-韌性變形轉換帶,這使得該段地層完全失去了我們彈性假設的各種特點。不僅該處岩石的塑性變形將大幅增加,而且,水也不可能再是普通的液體。因此,原來在彈性理論下,所有關於水庫誘發地震的分析和機理都已經失去了意義。一方麵彈性壓力的傳導會被脆-韌性變形轉換帶的任意塑性變形所吸收,另一方麵,在脆-韌性變形轉換帶內即使還有液體存在,也不可能會再起到原來所設想的彈性板塊間的潤滑作用。
此外,不僅該文章的計算結果與實際數據並不存合理的聯係,而且,按照該文的一些推論,其所開發的軟件已經能定量的計算水庫誘發地震的問題。試想,如果我們已經可以用數學方法定量的計算出水庫誘發地震問題了,那麼預測地震似乎就更不應該在話下了。這顯然不大可能。因此,這種計算軟件很可能與很多所謂的地震預報方法一樣,都不會有太大的實際意義。因為我們誰也說不清楚,計算中的各種假設到底有多大的可信度。
總之,在討論汶川地震中水庫作用的問題上,普遍出現了這樣一種現象。一些不太了解地震科學的人,反倒喜歡炒作有可能是水庫誘發了汶川大地震,而越是嚴謹的職業地震科學工作者,則越是傾向認為:根據現有的現象和力學分析,汶川地震不可能是由於水庫誘發的。
結論三、水庫觸發地震,讓地震的能量提前釋放,具有減小震級的積極作用
3.1水庫地震的能量來自於地殼運動
以往地震科學界和工程界內水庫地震的研究人員,都統稱水庫蓄水後發生的地震為水庫誘發地震。後來工程界研究水庫地震的科技工作者逐漸發現,所謂水庫誘發地震的說法並不科學。目前,根據全世界水庫地震工程界隻關注較大的水庫地震的現實,提出應該用水庫觸發地震的說法取代水庫誘發地震的說法。根據這一定義,我們可以明確地闡明:水庫觸發地震的能量不是來自於水庫的蓄水,而是來自地球的天然地震。現實中這個結論也非常容易得到證明,例如,世界上所有發生過較大的水庫地震的地方,經過多年的運行之後幾乎都不再發生水庫地震,無論我們再怎麼樣的蓄水、放水,都不會再發生較大的水庫地震。這說明水庫地震的能量不是來自水庫的蓄水,而該地區的原有的地震。該能量一旦已經被釋放掉了,就不會再發生較大的水庫地震。以下是我國最大水庫地震新豐江水庫地震的監測圖,它可以充分的顯示出:水庫地震的能量一旦被釋放出來之後,幾乎不再會發生地震的現實。這種現象在全世界也是普遍存在的。
此外,從邏輯概念上我們也不難想象,即使幾億、幾十億甚至幾百億水體重量對地殼岩體的壓力變化所產生的能量,相對於巨大的地球大陸板塊的漂移運動而言,幾乎可以忽略不計。
3.2由水庫觸發的地震不可能太大
通過地震界關於汶川大地震,會不會是由紫坪鋪水庫觸發的爭論。我們也可以得到這樣一個結論,即:由水庫觸發的地震不可能太大。為什麼這麼說呢?因為水庫蓄水的影響區和特大地震發生區沒有重合的可能。從水庫地震的機理上分析,前麵我們已經說明了,水庫的蓄水作用對地層的影響深度是有限的,幾乎不可能超過地下十公裏。因為地球地殼的特性中還存在一個脆-韌性變形轉換帶,無論是水庫蓄水的壓力作用還是滲透作用,都不可能穿越這個區域。而另一方麵,全世界所有發生地震的實際記錄說明,沒有一次8級以上的特大地震能夠發生在淺於地麵十公裏的底層內。也就是說曆史紀錄說明,在淺於十公裏的地殼內,還不足以積蓄起8級以上大地震的能量。由此可見,水庫蓄水的影響區域僅僅能存在於地麵幾公裏以內,而特大地震的能量積蓄又都是地下十公裏以下。所以,水庫作用與深層的地震根本就不屬於同一個區域,因此,水庫不會對深層的特大地震產生實際影響。
從現實來看也不例外,雖然世界上的水庫觸發地震的次數非常多,例如某一個大庫蓄水後就可能會促成千上萬次的小地震。但是,絕大多數水庫地震都是三級以下的微小地震、無感地震。目前,全世界幾十萬座水庫上已經記錄到了超過5級的水庫觸發地震,隻有20多次,而超過6級的隻有4次。最大的一次也隻有6.5級。而且,所有這些水庫地震都是淺層地震。因此,根據目前的理論和實際,我們雖然不能肯定水庫觸發地震的震級永遠不會超過6.5級,但是,我們完全可以得出結論說:水庫不大可能觸發出深層的特大地震。
3.3水庫觸發了地震卻有利於地震能量的提前釋放
既然有了前麵的結論,水庫地震的能量來自於天然,而且水庫也不可能觸發出特大地震,那麼,通過水庫蓄水有意識的讓某一地區的地震能量提前釋放出來,減少該地區的地震威脅是不是可行的呢?
在上個世紀70年代,地震科學界曾經有過多次用高壓注水主動觸發地震(主動釋放地震能量)的方法,進行“控製地震”的嚐試。但是,最後往往因為對地下斷層和結構的判斷不夠準確,注水之後很難達到預期的效果,而逐漸放棄。但是,現在的水庫蓄水,實際上就相當於是一種不需要額外花費的“控製地震”試驗。不管它能否達到觸發地震的效果,都應該算是一件有益無害的事情。
此外,加拿大蒙特利爾大學工學院華裔教授嵇少丞,在總結岩層與地震關係的科普知識的時候,已經精辟地總結出地震有“強岩強震,弱岩弱震,軟岩無震”的特點。顯然,由於高壓水體的浸潤,可能會使庫區產生強岩變弱,弱岩變軟的效果。所以,盡管在蓄水的過程中,如果該地區已經積蓄了較大的地震能量,水庫的蓄水也很可能會使得地震的能量爆發出來,構成一次有破壞性的水庫地震。然而,水庫蓄水的結果,要麼對原有的自然地震沒有太大的影響,要麼會提前釋放了正在孕育中的淺層地震的能量,從客觀上避免了更大地震的發生。因此,客觀的看即使水庫蓄水觸發了較大的地震,也應該是具有減小該地區原有地震震級的作用的好事情。遺憾的是我們現在還沒有能力,如願以償的利用水庫觸發地震(即高壓注水)的辦法,主動的減小自然地震的災害。
3.4如何理解一些水庫建成蓄水後地震增強的現象?
盡管我們水庫蓄水有可能提前釋放能量的推測,有一定的科學道理,但是,至今有很多人對這種結論持否定態度。因為在很多地方我們所觀察到的實際現象,經常不是水庫建成蓄水後減小了地震,而是加大和增加了地震。甚至一些原來根本沒有地震的地區,蓄水後出現了地震。如果不能合理的解釋這種現象,誰還能相信水庫觸發地震,會有助於減小地震災害呢?
我們認為這種“水庫誘發的地震頻度和強度均高於當地正常水平”的原因,恰恰是由於水庫蓄水後,使得當地的地層的應變極限或者斷層摩擦力突然降低,因而使得原來正在積蓄中的地震能量有了一個集中釋放期。而出現這種情況的結果,必然會導致該地區的地震能量,在短期內被釋放掉。所以,盡管很多水庫剛剛蓄水後的一段時間內會出現“水庫誘發的地震頻度和強度均高於當地正常水平”的情況,但是,隨著時間的推移,該地區的地震頻度和強度都會逐漸的下降,最後不僅要恢複到正常水平,而且,若幹年之後,最終還有可能低於該地區原來的正常水平。例如,我國新豐江水庫地震後的曆史記錄就已經顯示出這一特性。
當然我們也不能排除另外一種情況,即在某水庫修建前,該地區的周圍的應變極限較低,所以該地區地震的能量,總是要選擇周圍薄弱的環節釋放出去。因此,該地區基本上不會發生地震。但是,當水庫蓄水之後,由於該地區的應變極限已經下降到了比周圍地區更低的水平,因此,原來經常在周圍地區的釋放的地震能量,可能變成經常在水庫地區出現了。所以,水庫蓄水後,某個原來無震地區頻繁發震的現象也是有可能出現的。不過,如果從全局來看,隻要我們了解了具有破壞力的地震的能量,主要是來自地殼運動的結果,我們就不能否認水庫蓄水後減小了地殼的應變極限,未必不是利大於弊的好事情。盡管可能會出現讓地震的頻率和強度在一段時間內、或者在某一局部地區增加,但是,總體上是會有利於釋放地震的能量,減小地震的危害。
經驗四、既不能因噎廢食,也要高度重視水庫地震和大壩安全問題
我們應該看到,用科學的態度改造自然,建設必要的水庫、水電站,真正實現人與自然的和諧發展,是我們戰勝地震和各種自然災害的最有效的保障和手段。西南地區的青藏高原是我國的天然的水塔,這個水塔能不能存儲足夠的水資源和能源,在很大程度上就取決於我們能不能以科學的態度,建造起足夠多的大型水庫、水電站。能否充分的利用我國的自然資源在西南地區開發建設好大型水庫、水電站,不僅具有巨大的節能減排效益,而更重要的意義還在於,為我國現代化日益增長的水資源需求,建立足夠的水資源調節基地。西南地區的水利水電開發對我們的國家發展、水資源以及能源安全具有無可替代的重要意義。
當前,我們麵臨著艱巨的災後重建任務,特大地震已經給了我們太多的教訓和啟迪。相對於大量倒塌的民房、學校和公共建築,地震中水電站的表現確實讓我們十分振奮。不僅本身經受了特大地震的嚴峻考驗,而且還在抗震救災中發揮出了重要作用。例如,除了勞苦功高的紫坪鋪之外,映秀灣電廠的地下廠房,曾經成為當地群眾避難最可靠的建築物;很多水電站的黑啟動,為當地的恢複供電提供了保障,沒有這些水電站我們的搶險救災、交通、通信都很難正常進行。
此外,處在地震帶上的北川縣在地震中遭受了滅頂之災。震後大家都認為應該遷址,早就不應該在這裏建縣城。其實,我國這種城市建在危險的滑坡體上的情況還有很多。例如,在大渡河上的瀑布溝水電站的建設中,就是因為漢源縣城的地質災害危險極高,我們才特意在規劃中要把漢源縣淹掉。如果北川縣城也具備這種開發水電的條件,我們借著188體育官網app 把危險的縣城都搬遷了,豈不也是件大好事?
綜上所述,地震中水電站的出色抗震表現,足以讓我們對我國西南地區的188體育官網app 充滿信心。無論是理論上還是現實已經證明:不僅地震高發區可以建設水電站,而且,越是地震高度危險的區域,越應該考慮變成水電站的淹沒庫區,以便最大限度的減少大地震給社會帶來的人員財產損失。即便是水庫的蓄水觸發了地震,也會有助於降低原有的地震震級,減輕地震所造成的災害。
因此,我們根據科學發展觀,地震高發區不僅可以建設大型水電站,而且,也應該進行科學、合理、必要的188體育官網app ,並且,這還是我們進行災後重建和減少地震災害的重要措施之一。
不過,從另一個方麵看,盡管以往我們的水庫、水壩、水電站全都成功的經受住了大地震的考驗,但是,我們仍然不能對大型水壩的安全問題掉以輕心。特別是汶川大地震剛剛發生之後,曾經很多反對建壩的人士稱其大肆炒作水壩的安全問題,甚至還曾經有一大批多次發表反壩建議的人士,再次發出所謂暫停西南地震高發地區所有的水電站建設的倡議。為了應對這些地震之後,乘機製造緊張氣氛,攻擊誣蔑我國發展建設的種種危言聳聽,我們科學工作者當時非常有必要站出來告訴公眾:水壩的抗震安全性要比普通的工民建築物高得多,由現代科學技術建造出的水壩、水電站的安全是有保障的。迄今為止,全世界還沒有發生過一次由於水壩被地震震垮,而引發的次生災害等等信息。以便消除反壩組織所散布的危言聳聽,給公眾帶來的恐懼心理。
這些科普宣傳雖然在當時起到了很好的穩定人心的作用,但是,現在當地震發生已經一年,當反壩組織的所散布的種種恐怖消息,也早已經被事實所揭穿之後,媒體和公眾反到難免會產生一些對水壩抗震安全的麻痹心理。再加上,過去由於一些反壩人士,為了增加公眾對188體育官網app 的反感和恐懼,曾經大肆炒作過“紫坪鋪水庫一旦遭遇大地震後果不堪設想”的虛假宣傳,被汶川地震後的事實揭露了之後,他們似乎已經都不再敢炒作水壩的抗震安全性問題了。因而,都改為去炒作水庫誘發地震問題了。
然而,此時此刻我們水利水電科技工作者卻不能對水壩的抗震安全問題有一絲一毫的懈怠。我們不僅自己必須要保持清醒的頭腦,而且也有必要如實地告訴公眾:其實,水庫誘發地震並不可怕,我們今後必須要關注的重點,仍然是水壩本身的抗震能力問題。因為,我們國家今後還要建造一批比紫坪鋪大壩高出一倍的300米以上的巨型大壩;我們的水壩、水電站確實還有可能經曆要比汶川大地震更大的地震。
總之,我們水利水電科技工作者,不僅有責任用一切可能的科學技術手段,保證我們所建造的水庫、大壩、水電站的安全可靠。而且也有義務,傳播科學的真理,正確引導社會輿論,維護社會的和諧與穩定。




