王维洛:汶川大地震和紫坪铺水库

FacebookPrintFont Size繁体

一、汶川大地震的成因

二○○八年五月十二日四川省汶川县发生了里氏七点九级大地震,造成人民生命财产的重大损失。对于此次地震的成因,从大的尺度来分析,是印度洋板块向北运动,挤压欧亚板块,造成青藏高原的抬升。青藏高原在升高的同时,同时也向东运动,挤压相对稳定的四川盆地。由数条断裂组成的龙门山断裂就是位于青藏高原和四川盆地的交界地区。正如日本东京大学地震研究所指出的,过去几百年里,龙门山断裂带附近多次发生里氏七级以上大地震,但是龙门山主体并没有强烈的活动,直到这次地震的发生。此次地震中心汶川县的映秀镇,正好处于龙门山断裂中一条断裂的西南端。

中国科学院地球科学学院常务副院长、地球物理学博士魏东平认为:“青藏高原不断东移,处在印度板块和欧亚板块之间的中国大陆长期受到两大板块的碰撞、挤压,引发地震的力是一直存在的。地震学上有一个‘弹性回跳理论’,当这种挤压力到达一定限度,必然要释放出来,地震是‘加最后一根稻草’的结果,但这根稻草会在哪里,谁也说不清楚。”

二、科学家面临一个全新情况

人类研究水库诱发地震的历史并不长,大约只有六十多年。至今人们对于水库诱发地震的认识,主要来自对于水库诱发地震案例的经验总结,主要有:

第一、水库,特别是大型和巨大型水库会诱发地震;水在水库诱发地震中起重要作用;
第二、水库诱发地震与水库的大坝高度及蓄水的高度之间线性相关,蓄水高度越高,发生地震的强度就越大;
第三、水库蓄水高度变化频繁、变化幅度大,诱发地震的频率高;水库蓄水位升高可能诱发地震,水库蓄水位降低也可能诱发地震;
第四、水库诱发地震中心距离水库近;
第五、水库诱发地震震源深度浅,对地表破坏大;
第六、过去的许多水库诱发地震案例都发生在弱震地区或地质构造稳定的地区。但是水库诱发地震强度可以超过历史上所记录的最大地震强度,这些地震强度足以造成人员伤亡和对建筑物以至对大坝本身的破坏。

过去,世界各国建设水库大坝工程,都比较小心,尽量避免在地质条件复杂的地区建设,更不会建造在会发生强烈地震的断裂带上。但是紫坪铺水库大坝则是直接建造在有可能发生强烈地震的龙门山断裂带之上。

印度洋板块挤压欧亚板块,青藏高原向东运动,龙门山活动断裂带,这是形成“五‧一二”地震的内因;在龙门山活动断裂带上建造紫坪铺水库等工程,诱发地震,这是外因。内因是根本,外因是条件。外因诱发内因起变化。“五•一二”大地震,是蓄水高,水位变化大的紫坪铺水库诱发的构造性地震。也就是说,紫坪铺水库是压垮骆驼的最后一根稻草。

三、紫坪铺水库大坝工程背景

此次地震中心汶川县映秀镇南边就是紫坪铺水库。紫坪铺大坝工程是中国政府实施“开发大西北计划”后的第一个大型水电开发项目,也是周永康担任四川省领导人时坚决支持上马的项目。据说建造紫坪铺水库大坝工程的目的是防洪、发电、供水和灌溉。

紫坪铺水库大坝工程上马之前,中国的许多科学家和工程技术人员都表示反对。原中国水电科学研究院的陈实先生就在杂志上发表文章,提出反对意见。四川省地震局的工程师也多反对。四川省地震局的高级工程师李有才和四川地矿局物探大队曹树甯高级工程师就撰写了《紫坪铺水库枢纽工程基本烈度》的文章,通过对于水库所在地区的地震地质、新构造、深部地球物理、历史地震的深入研究,对在龙门山断裂带上建造紫坪铺水库大坝工程提出坚决反对的意见。李有才和曹树甯指出,紫坪铺水库大坝工程可行性论证报告所认定的,紫坪铺坝区及其附近地区大地震的影响烈度不超过七度的“工程区四十公里范围内,历史上未见有强震发生”,这论断应予否定。坝区四十公里范围内,历史上曾发生过七点五级左右的大地震。可行性论证报告所认定的,紫坪铺坝区属地壳结构基本稳定的论断也应予以否定,该地区的地壳结构应属基本不稳定地区,坝区及其附近地区未来具有发生七点五级大地震的深部构造背景。李有才和曹树甯认为紫坪铺水库大坝工程将是一个潜在的“危险工程”;在工程区坝址下方成都平原的几千万人民的生命、财产和国家的社会主义建设将时刻受到威胁。他们建议中央政府立即停建紫坪铺水库枢纽工程,或炸掉已建好大坝。如不停建,则必须修改原设计;修改后设计须按九度,或九度以上的地震基本烈度进行设防。以此提高坝区抗大地震的能力,确保成都平原的安全万无一失。四川地震局原党组书记、局长刘兴怀,四川地震局高级工程师蒋能强、李明光审阅此稿并表示赞同他们的观点。

不顾国内科学家和工程技术人员的反对,不顾四川省地震局工程师们的反对,二○○一年三月紫坪铺水库大坝工程正式开工建设。根据官方报导,紫坪铺水库大坝工程一共耗资七十二亿人民币。至今,大坝上写着几个大字:筑高坝,建平湖。

紫坪铺水库蓄水之后,对于该地区的地震活动有什么影响?紫坪铺工程开发公司没有向公众报告,中国媒体也没有进行报道。但是环境保护组织和环境保护人士如杨勇、范晓等还是不断地提醒人们要关注紫坪铺水库大坝工程、岷江梯级开发、西部水电大开发所带来的生态环境问题。但是在紫坪铺水库大坝工程胜利完工的喜庆下,看到水轮发电机组带来的经济利益,人们陶醉了。

四、水库诱发5.12地震的理由

笔者认为紫坪铺水库诱发了四川汶川大地震,有下列理由:

第一,紫坪铺水库是大型水库,水库总库容为十一点一二亿立方米,直接建造在龙门山断裂带之上。过去几百年里,龙门山断裂带附近多次发生里氏七级以上大地震,龙门山断裂主体也发生过六点五级地震,有发生大地震的地质构造背景。“五‧一二”大地震震级七点九级,超过历史最大地震记录。

第二,紫坪铺水库紧邻北川──汶川断裂带南端的汶川映秀镇。活动断裂带最突出的部位,往往是震中所在,因为这个部位构造脆弱,应力易于集中。活动构造带的两端,常常是震中往返跳动地点,因为活动构造带在应力加强时,两端受力最大,是推动进一步发展的有利部位。两条断裂带交汇处,容易导致应力集中,往往是震中所在地点。紫坪铺水库的水在高位蓄水的压力下,通过岩石裂隙进入断裂带,促使结构应力的释放。此次地震受灾最严重的是汶川县和北川县,正是活动构造带的两端。

第三,此次地震中心就在紫坪铺水库的边上。台湾中大王成阁教授制作的四川汶川大地震成因图中红色爆炸点处,即紫坪铺水库所在地。四川地质大队范晓工程师提供的四川省龙门山地质构造和地震分布示意图中可以看到,此次地震和之后的几次强烈余震都集中在紫坪铺水库周围地区。中国政府把此次地震命名为汶川地震,其实是一个错误,地震中心距离汶川县城五十六公里。有人认为此次地震应该称都江堰地震,因为地震中心距离都江堰只有二十一公里。其实地震中心距离紫坪铺水库最近,应该叫紫坪铺地震最为合理。“五‧一二”地震的主地和几次大余震多发生在水库附近地区。

第四,紫坪铺水库蓄水高度大,大坝高度超过美国胡佛大坝。虽然紫坪铺水库的总库容不足长江三峡水库的三十分之一,但是紫坪铺水库增加的绝对蓄水位高超过三峡水库。紫坪铺水库增加的绝对蓄水位高为一百二十米,而三峡水库为一百一十三米。紫坪铺水库增加的水压力超过每平方米一百二十吨。根据前面的介绍,水库蓄水越高,诱发地震的可能越大。紫坪铺水库诱发地震的可能性很大,成为最后一根稻草的可能性也很大。

第五,紫坪铺水库蓄水高度变化幅度为国内第一,为六十米,为三峡水库坝址处水位变化三十米的两倍。根据三峡水库和地震关系研究,大幅度水位变化,容易诱发地震。这和国际上的总结,水库蓄水高度变化频繁、变化幅度大,诱发地震的频率也高的结论是一致的。

第六,与三峡水库相比,紫坪铺水库蓄水速度更快。从二○○四年十二月紫坪铺水库蓄水开始,到二○○六年十月紫坪铺水库完成蓄水一百二十米,历时一年十个月。而三峡水库从二○○二年十一月开始蓄水至计划二○○八年十月完成蓄水一百一十三米,历时五年十一个月。水库蓄水速度越快,诱发地震的可能也越大。

第七,二○○七年二月十二日汶川曾发生一次地震,可以认为是紫坪铺水库诱发的地震,虽然震级只有三点二级,但是震中和震源深度八公里和此次地震重叠。此次震源深度为十公里(中国地震局最初报道,震源深度三十三公里,后来修正为十──十二公里;美国发表的数据为十九公里)。此次地震破坏严重,和震源深度浅有密切关系。典型的由于板块运动造成的构造地震的震源深,而水库诱发地震则震源深度浅。震源深度十公里,多为水库诱发地震范围。

第八,根据范晓工程师提供的资料,紫坪铺水库蓄水后诱发地震的震源分布特征,和中国地震局对“五‧一二”地震震源分布特征十分相似,都集中在水库区,而且在映秀方向的主断裂上,就是夹角方向和大小也十分相似。这更证实紫坪铺水库诱发了“五‧一二”地震。

第九,此次大地震中,逃亡的灾民注意到,在地震发生时,紫坪铺水库水位迅猛上升,一度成为“汪洋大海”,可见有大量能量从水库底部释放出来。

从上面分析来看,紫坪铺水库诱发了四川汶川大地震,是压死骆驼的最后一根稻草。

五、从蓄水位特变看地震预报

人们都很希望知道四川汶川大地震预报的真实情况。中国政府特别是中国地震局、四川地震局都否认震前有任何地震预报,甚至否认震前收到任何地震预报。但是一些科学家都拿出证据,说明他们在震前都提出地震预报,并上报了中国地震局。在这里,笔者从完全另外一个角度来分析,从紫坪铺水库在地震之前的蓄水位的特殊变动,来推断震前是否有过地震预报。

前面谈到,紫坪铺水库大坝工程有防洪、发电、供水、灌溉的功能。就发电、供水、灌溉而言,紫坪铺水库里的水位越高,水库里的水越多,工程的效益越好,经济收入越好。但是从防洪而言,紫坪铺水库里的水位越低,水库里的水越少,防洪效益越好。

为了解决防洪、发电、供水、灌溉之间的矛盾,紫坪铺水库每年在五月底、六月份把水库里的水位降至防洪控制的低水位,也就是海拔八百一十七米,倒空库容,为洪水到来作准备。下降水库水位,是任何水库大坝工程都最不愿意做的事。因为水库里的水,就是金钱。把水位降低,就是白白地扔钱。所以他们总是尽量想方设法推迟降低的时间,尽量多捞一些钱。每年十月份,再把水位抬高到海拔八百七十七米,以利于发电、供水等。从管理部门来说,最好是提前抬高水位的时间。

但是在二○○八年五月初,也就是在大地震发生之前,紫坪铺水库把水位迅速下降到海拔八百一十九米,距离最低水位只有二米。这是一个十分反常的行为,是一个和紫坪铺水库管理部门的经济利益相矛盾的行为。为什么水库提前一个月将水位迅速下降到海拔八百一十九米?只有一个解释:就是水库地震部门已经预测到紫坪铺水库将诱发地震!此时保持高水位,万一大坝在地震中发生溃坝,水库中的水形成溃坝洪水,淹没都江堰市,淹没成都市,后果难以想像。

在紫坪铺水库周围布置有七个地震监测台站。他们的任务是监测紫坪铺水库及周围地区发生的地震,特别是水库诱发地震。到二○○六年,这些地震监测台站已经记录了六百多次水库诱发地震。二○○七年二月十二日还发生了里氏三点二级的地震。四川省地震局专门成立水库诱发地震研究组,研究紫坪铺等水库诱发地震的问题。

必须指出的是,从水库地震预报大地震的到来,是中国成功预报海城大地震的重要经验。一九七五年二月四日,辽宁海城发生震级为七点四级地震,因为事前作出预报,人员所受伤亡很小。而作出地震预报的先兆,恰恰是一次在水库地区发生的地震。一九七四年十二月十二日,在离海城不远的本溪侵窝水库附近发生了一次震级为四点八级的地震。侵窝水库的地震被认为是大地震的前兆,因而加强了临震的监视工作,采取了防震措施,才使许多人逃脱灾难。

五月十二日十四时二十八分四川紫坪铺水库附近发生七点九级地震。当天晚上,水利部副部长矫勇就赶到紫坪铺大坝,成都部队两千名官兵火速前往大坝抢险(当时一共投入救灾的只有五千名官兵)。可见,四川紫坪铺水库将诱发地震,在中国政府,在水利部,在中国地震局,在四川地震局,在四川水利厅,都是一件已经预报的事件。只是人们预报的紫坪铺水库诱发地震的震级,依然受到过去经验的限制,认为不会超过六点五级。所以中央决策层没有根据这个地震预报发出地震预警,只是要求一些重大基础设施做出保护措施,比如紫坪铺水库采取紧急放水措施。但是人们忘记了一条,在水库紧急降低水位时,可能会更容易引起诱发地震,而水库诱发地震的震级可能超过该地区的历史最大地震!

六、结束语

虽然紫坪铺大坝通过降低水库蓄水水位逃过了一劫,但是紫坪铺水库诱发地震给千万中国人造成了巨大灾难。震后有关部门声称,紫坪铺大坝是安全的。其实,紫坪铺大坝的灾难并没有结束。人们还记得一九九三年八月二十七日发生溃坝的青海省海南藏族自治州的沟后水库大坝。这座大坝的结构和紫坪铺大坝完全一样,都是混凝土面板堆石坝。沟后水库大坝并没有在几年前的一次地震中发生溃坝,而是在地震过后很久才溃坝的,而且淹死了好多人。
二○○八年六月十五日

--转自《争鸣杂志2008年7月号》

相关文章
评论