陈厚群：三峡大坝工程抗震安全和水库地震

　　1前 言 

　　举世瞩目的三峡工程是开发和治理长江的关键性骨干工程，也是当今世界最大的水利水电工程。自1994年12月正式开工以来，1997年顺利实现了大江截流、2003年按期实现了水库蓄水到135.00 m、139.00 m高程，工程开始发挥初期综合效益，2006年10月实现了水库蓄水到156.00 m的目标，左岸14台共980万kW 机组提前一年投产发电，船闸年通航运量达到建坝前3倍，大坝全线达到185m设计高程提前两年挡水，初步发挥了防洪、发电和航运的综合效益。2008年汛末成功地进行了试验性蓄水，水库最高水位达到172.8 m，工程的枢纽建筑物稳定性、机组能量特性、库区水质、库岸稳定性和水库地震震情等都在设计预期范围内，整个工程的安全稳定运行情况好于预期。三峡工程将于2009年底如期完成初步设计的建设任务[1]。 

　　自2008年发生汶川大地震后，特别是通过对唐家山堰塞湖的成功排险报导，高坝大库在遭受强震时是否会导致严重次生灾害影响抗震安全，以及水库地震等涉水地震风险问题，在国内外受到广泛关注。尤其是对三峡这类大型工程更加关注。为此，本文借科协论坛对三峡工程的抗震安全和水库地震问题再次概述管见，以供探讨。 

　　2三峡大坝的抗震是安全的 

　　2.1坝址地震地质条件相当优越[2] 

    根据长期详尽的勘察论证，三峡工程所在区域地质构造格局清晰，具有较高稳定程度的区域地质构造环境，坝址所在的黄陵地块为约9亿年前震旦纪的稳定结晶岩基底。坝址的工程地质条件良好，基岩的花岗岩体总体上坚硬完整，平均饱和抗压强度都在100MPa以上，变形模量3-4MPa，纵波速度大于5000m/s，岩体透水性微弱。坝址区断裂规模小，以陡倾角为主，且多胶结良好。 

　　坝址区无孕育中强震的发震构造。区内地震活动水平不高、强度小、频率低。在2000年的历史记载中，坝址及周围300km范围内，发生的4次6-63/4级地震的震中均距坝址200km以上，5级以上的地震也距坝址130km以上。只是在其外围距坝址60km的远安、19km的仙女山和17km的九湾溪等断裂有一定的活动性，但均属弱活动断裂，发生强震的可能性很小。 

　　因此，三峡工程坝址的地震地质条件是相当优越的。 

　　2.2大坝的抗震设防标准留有充分安全裕度 

    三峡工程经过我国地震部门进行了深入的地震危险性分析和地震动参数研究[ 3]，坝区的基本烈度定为Ⅵ度。建议的抗震设防标准取年超越概率为10-4 ，相应的峰值加速度为125gal。按照我国现行的《水工建筑物抗震设计规范》要求，对于像三峡大坝这种属于甲类抗震设防类别的壅水建筑物，应按100年内超越概率2%、即大致年超概率为5×10-4  的标准设防，相应的功能目标为只产生可以修复的损坏。考虑到地震的不确定性及其一旦引发大坝次生灾害后果的严重性，我国大坝的抗震设抗震设防标准，已远高于一般房屋建筑对应相应功能目标的50年内10%的设防概率水平，与国外同类标准相比也是较高的[4]。此次汶川大地震中不少大坝经受了检验。三峡大坝抗震设防标准，更是留有了充分的安全裕度。 

　　2.3三峡大坝的抗震研究比较深入 

　　三峡坝区地震地质条件优越，地震活动水平不高，鉴于三峡工程的重要性，对其主要建筑物，尤其是对大坝的抗震性能，都进行了深入的专门研究[5] [6] [7]。三峡大坝有限元动力分析及振动台动力模型试验研究的结果表明，三峡大坝的抗震性能满足规范要求并有相当安全裕度。 
综上所述，可以认为，三峡大坝的抗震是安全的。 

　　3三峡工程的水库地震 

　　3.1关于水库地震的基本认识[8] 

　　汶川大地震后，水库地震问题，深为国内外所关注 [9][10] 且多有不同看法。其中包括汶川大地震是否与三峡工程蓄水有关等这样的问题。显然，国内外各界对高坝大库的抗震安全的关注、不同观点的探讨，有利于促进对高坝大库抗震安全的重视，并加强其深化研究。然而，学术争鸣需要基于实事求是的科学依据。这些不同观点的分歧主要涉及对水库地震的理解。为此，首先简单概述对水库地震的基本认识。 

　　水库地震是指由于水库蓄水导致环境物理状态的改变，从而在坝址和正常蓄水位淹没范围的库区引发地震的现象。世界上已有30多个国家先后报导了100多个与水库蓄水有关的地震事例，但其中一些事例是否与水库蓄水有关尚存有争议，被较普遍确认的不到一半。在最近国际大坝委员会(ICOLD)颁布的公报《水库触发地震－知识概述》中[11]，只列出了39个水库地震震例。可见，在全球8万多座水库中，因水库蓄水引发水库地震的事例所占比率极小。高坝中的比率虽略高，但被确认的不多。目前，在世界范围内水库地震震级超过6级的仅有4例，即： 中国新丰江(6.1级)，赞比亚的卡里巴(6.1级) ，希腊克里玛斯塔(6.3级) ，以及最大震级的印度柯依纳(6.5级) 。所以，水库地震发生的概率是很低的，水库蓄水引发强震的更少。当然，并不是所建的水库都会引发地震、或凡发生在水库的地震都是水库蓄水造成的。世界上至今没有因水库引发地震而导致大坝失事的事例。