汶川特大地震影响波及全国,震中及周边地区震灾十分严重,人民生命财产遭受了巨大损失,基础设施受到严重破坏。但我国的水电站在地震中的表现却令人惊叹,没有一座水电站的主要建筑物在地震中被震毁,没有一座水电站引发了次生灾害。这些现象的原因何在,非常值得我们从理论上加以总结。
因此,在汶川大地震发生一年之际,在社会各界都在纷纷总结一年多来抗震救灾经验的时候,中国水力发电工程学会也特地组织来自全国的地震和水电专家学者对社会各界极为关心的水坝、水电站在地震中的安全问题,召开了一个专门的学术交流会。盘点中国水电在地震中的表现,总结水坝、水电抗击特大地震的经验。
结论一:我国水坝、水电站的设计规范是科学的,施工是可靠的,大坝是安全的
在汶川大地震之前,社会各界对地震高发区的水电建设的安全性到底如何的分歧意见很大。一种观点认为:现代的科学技术使得水坝的安全性完全可以保障。理由是:人们既然可以在东京、洛杉矶这样的地震高发区放心的建设大楼,我们不必担心水坝的抗震能力。现有的科技水平,只要正确的认识到了地质条件,完全可以避开地震的断层,解决水坝的抗震问题 。
另一种观点认为:地震高发区建设的大型水坝极其危险,一旦地震后果将不堪设想。很长时间以来,“紫坪铺水库一旦遭遇松潘地震,后果不堪设想”一直是中国反水坝精英们脍炙人口的口头禅。然而,他们做梦也没想到,大自然居然对那些喜欢以“地球的保护者”自居的伪环保精英们一点都不领情。你们不是喜欢造谣说“紫坪铺一旦遭遇松潘地震,后果不堪设想”吗?我就偏要给你震一个看看,似乎非要把这个“不堪设想”的谎言当众戳穿。
5月12日,就在距离紫坪铺水库17公里的汶川,确实发生了比反坝精英们多次威胁说“后果不堪设想的”松潘大地震还要大几十倍的8级特大地震。然而,被反坝组织点名警告的“四川岷江上的紫坪铺水库高坝”,不仅没有发生任何“不堪设想的后果”。而且,还在地震中立了大功。例如,紫坪铺水库形成的宽阔水面,为地震后道路的严重塌方和空中气候受阻的救灾提供了可靠的水路保障;震后不几天(5月17日)紫坪铺水电站就率先恢复发电,为灾区的抢险救灾提供了巨大的帮助;不仅如此,水库的11亿库容,成为目前危机四伏的众多堰塞湖的最后屏障,保障着整个成都平原免受堰塞湖溃决洪水的威胁。
5月24日上午,温家宝来到紫坪铺察看大坝安全情况。听说这座大坝在地震中经受住了考验,温家宝十分高兴。他说“这表明大坝的设计、施工质量是过硬的,希望大家继续努力,抓紧修复大坝的3条裂缝,进一步确保大坝的安全。”
紫坪铺这种成功抵御特大地震的现象,并不是偶然的。而是这次所有处在强地震区域内的水坝、水电站,都不负众望的经受住了特大地震的严峻考验。除了紫坪铺是一座高面板堆石坝之外,沙牌、碧口、宝珠寺等,这几座同样处在汶川震中地区百米以上的高坝,以及震区内的上千座各种水坝、水库、水电站都安然无恙的经历了超过地震设防的烈度的考验。
事实证明:我国水坝、水电站的设计规范是科学的,施工是可靠的,大坝是安全的。
结论二:汶川大地震不可能是水库诱发出的地震
震惊世界的汶川特大地震暴发之后,全球各地的地质、地震科学工作者们根据自己的多年研究和经验很快地做出自己的判断。
汶川地震发生后不到1小时,日本东京大学地震研究所的网站上,就发表了一篇由东大变动地形学副教授池田安隆撰写的分析报道。认为,位于四川盆地边缘的龙门山断层整体移动,引发了里氏8级的大地震。
这一结论得到了美国地质调查局(USGS)专家的认同。USGS地震专家哈利·本茨(Harley Benz)认为:“引发地震的断层绵延在四川盆地的西北和正北方向,我们认为这次地震发生在龙门山断层”。
台湾中央大学地质学系教授王乾盈说“印度板块向欧亚板块移动,发生喜马拉雅造山运动,但是喜马拉雅山只有印度那么宽,东边和西边多余的部分只能冲到两边的大陆板块下面,板块交界处活动最为频繁。所以,喜马拉雅山西边的阿富汗和巴基斯坦地震不断,东边和四川盆地交接的地方也多发地震。”。
他的同事赵丰教授说:“第一次造山运动完成之后,印度板块并没有就此静止不动,而是继续挤压欧亚板块,大地内部聚积了大量能量,导致青藏高原不断隆升,又不断向东部扩展,使中国西部地区形成了很多断裂带。”。断裂和地震又相辅相成——断裂引发地震,地震又造成断裂,因此中国西部的地震频率远比东部高,据统计,两者的比率为6比1。
同济大学地质学家、工程院院士卢耀如:汶川属川西地区,属地震多发带,正处我国地势“第一阶梯”和“第二阶梯”交界处,青藏高原隆起后,该地区的板块构造运动比较活跃,比较容易发生地震,其中大部分为7级以上。
中国地震局地震预测研究所研究员张国民:从大的方面来说,汶川地震处于中国一个大地震带——南北地震带上,涉及地区包括从宁夏经甘肃东部、四川西部直至云南,属于地震密集带。从小的方面说,汶川又在四川龙门山地震带上,发生地震的几率较高。
中科院地质与地球物理研究所研究员王二七:汶川地震发生在青藏高原的东南边缘、川西龙门山的中心,位于汶川-茂汶大断裂带上。从历史记录来看,尽管龙门山主体没有发生过大地震,但它北边的松潘在1976年曾经发生过7.2级强震。因此,虽然龙门山地区看上去构造活动性不强,但很可能是处在应力的蓄积过程中,蓄积到了一定程度,地壳就会破裂,从而发生地震。
日本东京大学地震研究所:这次地震位于龙门山断裂带,过去几百年里,这一断裂带附近多次发生7级以上大地震,但龙门山主体并没有强烈活动,直到这次地震的发生。断裂自东北向西南沿着四川盆地的边缘分布,长300多千米,宽约60千米,沿断裂青藏高原推覆在四川盆地之上,由于蓄积的应力超过了岩石强度的临界点,地震就发生了。
美国加州地震研究中心认为:来自青藏高原深部的物质向东流动到四川盆地受阻,向上运动,两者边界即为断层面。如果断裂每年运动数厘米,每隔50至70米,积聚的应力和能量就能产生一次7级以上大地震。
朴次茅斯大学结构地质学家约翰·惠利博士:地震是由建立在液体状地幔之上的陆地之间的运动引起的,喜马拉雅山就是这一过程的证明。除了造成大范围的高原地区外,印度板块的推进还促使青藏高原的物质向东扩张。在四川地区,青藏高原的边缘正被推进到较为脆弱的沉积岩下。这次地震正好发生在标志着这些沉积物边缘的一个断裂带上。
著名华裔地质学家,加拿大蒙特利尔大学工学院嵇少丞教授说:这次地震与人为因素和环境因素完全无关,它是印度大陆板块向北漂移并和欧亚大陆板块碰撞挤压,所引起的一系列造山运动的必然结果。我这样来形容一下吧,印度大陆就像一架巨型的推土机,往北使劲地推,推起了青藏高原,当青藏高原增高到一定的高度后再也推不动了,其下地壳的物质就被挤向东移,碰到了坚硬的四川盆地地壳,形成了北东走向的龙门山。青藏高原和四川盆地的交接部位——龙门山破裂带注定是地震的高发区。任何人为破坏因素和环境变化因素全加起来,也达不到这种造山运动所能产生的能量。这次汶川大地震释放出来的能量相当于四、五百颗原子弹同时爆炸,在一分钟之内在地壳岩石中形成一条深10到12公里,长300公里的大破裂。水库蓄水和地下核爆炸最多也就能诱发3级以下的地震,而8级地震所产生的能量是3级地震的一千多万倍。”
然而,汶川大地震也让一些非地震专业的人士得到了炒作的机会。四川省地矿局旅游地质调查大队总工程师范晓,这位以一贯地质工作者的身份造谣反坝的所谓专家,看到自己以前所编造的:一旦发生大地震,紫坪铺水电站的后果“不堪设想”的谎言被事实彻底揭穿。立刻来一个180度的大转弯,急不可待的转而开始炒作是紫坪铺水库引发了汶川大地震。仅仅在地震后的一个月后,他就在多次发表其反坝的造谣文章《中国国家地理》上,发表了混淆视听的造谣文章“汶川地震:地下的奥秘”。并且别有用心的把紫坪铺水库蓄水前的原始地震监测数据,当作蓄水后所引发的地震的证据欺骗公众。公开的制造是水库蓄水诱发了汶川大地震的谣言。
国外某些对中国的发展具有酸葡萄心理的人士,也不甘寂寞的加入了这种炒作的行列。美国《科学》杂志亚太新闻编辑理查德石磊,在2009年1月16日出版的美国《科学》杂志上刊发的一篇耸人听闻的新闻报道《人类触发了四川大地震吗?》。这篇文章除了依据中国造谣专家范晓的种种谎言和猜测之外,还引用了一个名为美国哥伦比亚大学的所谓地球物理灾害学家克里斯汀·克劳泽博士所作的报告。不过后来经查明:不仅这个克劳泽博士早已经离开哥伦比亚大学的拉蒙特·多尔蒂地球观测站,成为哥伦比亚大学生物医学工程系的一名博士后,已不属于地震研究领域。而且,据他的同行们透露,这个博士连龙门山地区的历史地震都毫无概念,缺乏地震科学方面的学术背景。
美国《科学》杂志新闻报告所依据的唯一具有地震方面学术背景的资料,是一篇由我国国内雷兴林等地震工作者发表在《地震地质》杂志上的“地表水体对断层应力与地震时空分布影响的综合分析”一文。不过,该文章作者们自己也强调他们的研究,只是建立在所设想的一系列假定之上的一种学术观点。
国内外很多的地震研究人员都不认同该文章的假设。因为目前我们人类无法对于深层的地质构造进行实际观测,我们还有很多不太清楚的地方。该文章的计算中,引入了大量的人为假设。而这些假设却存在着明显的漏洞。例如,水库的荷载作用和渗透作用都不会是无限深的向下传递。地质界的通说认为:由于地下的岩层将会不可避免地随着深度的增加而增高温度。所以,在地下十公里以下的岩层温度通常都会达到摄氏250到400度。在地下10至15公里处一般还会有一层脆-韧性变形转换带,这使得该段地层完全失去了我们弹性假设的各种特点。不仅该处岩石的塑性变形将大幅增加,而且,水也不可能再是普通的液体。因此,原来在弹性理论下,所有关于水库诱发地震的分析和机理都已经失去了意义。一方面弹性压力的传导会被脆-韧性变形转换带的任意塑性变形所吸收,另一方面,在脆-韧性变形转换带内即使还有液体存在,也不可能会再起到原来所设想的弹性板块间的润滑作用。
此外,不仅该文章的计算结果与实际数据并不存合理的联系,而且,按照该文的一些推论,其所开发的软件已经能定量的计算水库诱发地震的问题。试想,如果我们已经可以用数学方法定量的计算出水库诱发地震问题了,那么预测地震似乎就更不应该在话下了。这显然不大可能。因此,这种计算软件很可能与很多所谓的地震预报方法一样,都不会有太大的实际意义。因为我们谁也说不清楚,计算中的各种假设到底有多大的可信度。
总之,在讨论汶川地震中水库作用的问题上,普遍出现了这样一种现象。一些不太了解地震科学的人,反倒喜欢炒作有可能是水库诱发了汶川大地震,而越是严谨的职业地震科学工作者,则越是倾向认为:根据现有的现象和力学分析,汶川地震不可能是由于水库诱发的。
结论三、水库触发地震,让地震的能量提前释放,具有减小震级的积极作用
3.1水库地震的能量来自于地壳运动
以往地震科学界和工程界内水库地震的研究人员,都统称水库蓄水后发生的地震为水库诱发地震。后来工程界研究水库地震的科技工作者逐渐发现,所谓水库诱发地震的说法并不科学。目前,根据全世界水库地震工程界只关注较大的水库地震的现实,提出应该用水库触发地震的说法取代水库诱发地震的说法。根据这一定义,我们可以明确地阐明:水库触发地震的能量不是来自于水库的蓄水,而是来自地球的天然地震。现实中这个结论也非常容易得到证明,例如,世界上所有发生过较大的水库地震的地方,经过多年的运行之后几乎都不再发生水库地震,无论我们再怎么样的蓄水、放水,都不会再发生较大的水库地震。这说明水库地震的能量不是来自水库的蓄水,而该地区的原有的地震。该能量一旦已经被释放掉了,就不会再发生较大的水库地震。以下是我国最大水库地震新丰江水库地震的监测图,它可以充分的显示
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