水库地震的风险评估及有效预测

摘要：水库诱发地震不同于自然地震，它是一种特殊的地震活动，是指水库蓄水过程中或者是排水过程中在水库周围区域引发的地震活动。印度的柯伊纳、希腊的克雷马斯塔以及中国广大的新丰江等都是水库诱发地震的典型事件，引起了全世界的高度关注。虽然水库引发地震的几率很小，可一旦发生就会严重破坏水利工程造，甚至还可能引起比较严重的次生灾害，造成人员伤亡和经济损失。目前人们对水库诱发地震的机理尚不明确，对水库地震的预测方法也处于探索阶段。水库地震的预测方法主要基于两个方面问题，一是探索建库前的风险评估方法，二是研究水库地震的预测、预警方法。 
        一、水库地震的风险评估 
　　虽然国内外发生水库地震的实例很少，占全球已建水库的比例很小，但破坏性较严重的水库地震一旦发生将会造成巨大的人员伤亡和经济损失，所以有必要对水库诱发地震引起重视，通过研究水库诱发地震的机理、成因以及特征，探索有效的水库预测方法，水库地震的发生率降到最低。从以往的水库诱发地震实例可以发现，水库地震的分布比较广泛，不论是地震活动发生频繁的地区，还是地震活动发生较少或者较弱的地区均有可能发生水库地震。在水文、地质、结构等因素相同的情况下，水库诱发地震的几率可能是不同的，而对于水库规模大小因素来讲，大型水库诱发地震产生的破坏性可能较弱，而中小型水库诱发地震产生的破坏力可能较强。所以研究水库诱发地震的相关因素和控制参数是预测水库地震危险性的关键。 
　　水库诱发地震的整体问题比较复杂，涉及到的科学未知问题很多，而且地质学以及地震学等不同学科对水库诱发地震的风险性评估也各持己见，对同一水库诱发地震的可能性评估、水库诱发地震的具体位置的评估以及地震的最大强度的评估等等问题都有不同的看法。甚至出自同一学科的不同学者持有的观点也不尽相同，所得到的结论也自然不同。一方面是因为水库诱发地震因素的复杂性，另外一方面是目前仍处于观测和经验累积的认识阶段，还没有统一、成熟的水库诱发地震相关评价理论和方法。当前国内外对水库诱发地震的风险评估主要是采用类比的方法，就是将水文、地质环境、水位、库容、坝高、断层结构、岩性、水库特征等等与以往发生的水库诱发地震实例进行类比，同时进行地质、力学模型的相关计算，然后根据数据结果的分析来对水库诱发地震的可能进行评估。 
　　二、水库地震的有效预测 
　　通过对已发水库地震的库区地质环境、水文环境、地震构造等等因素的鉴定和研究构建出有效的水库诱发地震地质模型，根据地震活动的观测资料研究、探索水库诱发地震的机理，并在此基础上建立科学、合理的水库诱发地震风险评估体系。目前对水库地震的机理以及预测等方面的研究主要集中在两个问题上，第一，是根据水库诱发地震的观测资料分析各个不同水库的库容、水文条件、地质环境、构造等特征，进而获取容易诱发地震的条件因素以及不易诱发地震的条件因素，我们可以将这种基于观测现象的经验识别称为条件判断和类比预测法。第二，根据以往累积的经验构建简单地震机制描述模型，通过模拟数值的计算对水库诱发地震进行预测。该方法称为成因模型法。 
　　目前国内外对水库诱发地震的一个重要研究领是对水库诱发地震的观测，利用观测台网对水库诱发地震进行精确定位，然后通过技术分析获取震源参数特征，为以后地震类型的研究提供比较依据。另外可以根据地震序列研究成果对水库地震活动的规律和特征进行分析，以便为水库诱发地震的预测提供依据。例如利用三维活动图像分析震源力学参数的时空变化与水库诱发地震震源的触发机制和破裂过程，分析库区地下断层结构与水库诱发地震的关系等等。对地下水动态变化以及断层移位进行观测，然后再根据地震活动特征以及前兆预测和地震学的分析方法来预测水库地震的活动趋势。地震学特征研究对水库诱发地震的风险性评估以及有效预测有着重要意义。 
　　根据库区的地质环境、水文条件、构造环境等因素，以及对水库诱发地震的观测资料构建物理、地质、以及破裂力学等模型来预测水库地震，这些基于不同角度、不同认识观点的预测模型形式呈多样化，例如数值模型计算、数学方程式以及理论推导等等。通过对水库诱发地震的的分析和解释，研究水库地震的诱发机理，然后对水库地震的诱发机理进行深入研究、分析得出经验和理论相结合的计算结果，最终实现对水库诱发地震危险性的预测。 
　　结论 
　　水库地震观测结果显示，相对于自然地震，水库地震的出发机理更为复杂，因为世界上大大小小的水库有很多，但只有极少数的水库诱发地震，而且诱发地震的水库不存在明显的共性，例如构造条件、水文地质环境以及参数特征等等都各有特点。由此可见水库地震触发机理的复杂性，这就为水库地震的预测带来极大难度。目前的水库地震预测经验和理论各半，主要还是处于探索阶段，而要实现对水库地震的有效预测还要进行不断研究。 
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