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紫坪铺:震后疑云未散

已有 2637 次阅读 2008-12-10 20:00 |个人分类:汶川地震科学反思|系统分类:观点评述|关键词:紫坪铺,地震| 地震, 紫坪铺

6月10日,唐家山堰塞湖排险经历了惊心动魄的27天,终于成功打通泄流明渠。接近2.5亿立方米的蓄水夺路狂泄,水势急险,下游河道洪水暴溢。此前有预警称,这座极高危险情的堰塞湖一旦溃决,将危及下游百万居民。
 
唐家山堰塞湖特大险情已除,但警示犹在。
 
距离都江堰市区9公里处的紫坪铺水库大坝,及其上游岷江干流15座水电站,此时虽然已经基本完成排险工作,但即将到来的汛期会否对震损大坝构成更大的挑战,尚是未知数。成都平原受到潜在威胁的人数将达1100万,数倍于唐家山堰塞湖。
 
大坝现场:
 
近虑已除,远忧仍在
 
汶川地震一度使紫坪铺这座四川省最大的水电站陷入前所未有的危险之中。发电系统瞬间受损,电站机组全部停机,泄洪闸门无法开启,连日降雨一度使水位加速上升,直到5月17日通过人力打开泄洪口,紧急泄洪,5月20日大坝转危为安,险情基本排除。
 
5月23日,记者一行曾赶抵紫坪铺大坝。这座156米的坝体高高耸起,犹如一道巨大的阴影跌落在深度切割的岷江河谷上。坝前的岷江水犹如被扼住了咽喉,缓缓流动。
 
在距离大坝1公里处的马路边,一堵红砖砌成的墙整齐地倒在地上,一座平房徒有残壁,房顶已经完全坍塌。房前的平地上赫然可见数条地裂缝,沿着岷江河谷方向延伸,正与不远处的大坝垂直相接,该裂缝由此进入库容区,裂缝最宽处近20厘米。
 
坝顶的情形也不乐观。现场已有武警把守,对坝顶主体部分进行管制。坝顶一道道裂缝随处可见,大坝外侧的水泥栏杆已悉数倒下。坝肩右侧山体多处开裂,岩体崩裂,一辆被砸中的小汽车面目全非,公路旁已经竖起地质灾害点警示牌。大坝内侧,为防止坝体渗漏和迎接即将到来的汛期,水电工程人员身系绳索正紧急抢修坝体上出现的裂缝。
 
震后赶抵紫坪铺库区考察的地质专家杨勇告诉记者,在坝顶另一侧出现长约200米、最大达80厘米的沉陷,大坝泄洪泄沙提闸建筑已经严重变形,库区内一段峡谷两侧山体生成了大型崩塌危岩,看来,紫坪铺坝区已遍体鳞伤。
 
紫坪铺是幸运的。这座设计库容11.2亿立方米的水库,震前实际蓄水量只有3亿立方米,70%的库容都是空的。另据了解,这座2001年开始建设的大坝,批准的抗震烈度是7度,后来考虑到水库对下游的重要性,将建设抗震烈度提高到8度。而实际上,此次汶川大地震烈度为11度。而紫坪铺水库离震中不到20公里左右。高达156米的大坝经受住如此强震,大坝仍未垮塌,一场可能发生的洪灾得以避免,这不能不说是一个奇迹。
 
5月20日,国家电力监管委员会大坝中心、中国水电顾问集团公司和水利部的专家会诊认为,虽然个别大坝有受损情况,但总体上除非岷江上游有更大余震和更大洪水,这些大坝暂时都是比较稳定的。上游水库即使出现问题,下游的紫坪铺水库腾出的巨大库容,也能够承接这些容载量。
 
而杨勇考察后持更谨慎的态度,他认为,岷江河谷电站群设施外伤看起来不太严重,但内伤有待进一步评估,以确定病库、病坝及其继续面临灾害时可能构成威胁的程度。而他在岷江上游看到的密集发育的地质灾害体险象环生,不断发生且捉摸不定的余震和即将到来的汛期将会对岷江河谷电站群构成严峻挑战。
 
这些担忧隐含的一个前提是,包括紫坪铺在内的岷江电站群都位于活动断裂带上。这样的地质背景无疑将使电站恢复和重建面临一系列重大难题,这些投资巨大、已经建成或者正在规划建设中的电站群,在地震遗留的地灾阴影中何去何从,值得人们深入研究。
 
5年前的预警:
 
这是一个潜在的“危险工程”
 
2001年,紫坪铺水库开始兴建。次年,已经退休的四川省地震局高级工程师李有才发出预警:这是一个潜在的“危险工程”。此次汶川地震之后的5月20日,李有才在成都接受了记者采访。
 
2002年初,李有才在研究四川震情时查阅到一份《四川省岷江紫坪铺水库枢纽工程基本烈度复核报告》(以下简称《报告》)。这份由国家地震局地震分析预报中心于1989年完成的报告称,“坝址影响的地震烈度最大可达7度”。李有才认为这一结论存在重大问题,考虑到紫坪铺属于国家级重点生命线工程,他着手进行了近一年的反复研究,之后撰文质疑《报告》的基本结论。
 
“坝址的地震基本烈度不是7度,而应是9度或者以上,工程区坝址地壳并非基本稳定区,而应是基本不稳定区,在这样的基础上进行抗震设计,它将是一个潜在的‘危险工程’——坝址下方成都平原上千万人民的生命、财产时刻受到威胁。”
 
李有才的质疑主要基于对坝区及附近的重大断裂构造的研究。《报告》中对于通过坝区的多条重要断裂带的活动性研究或遗漏,或缺失,或只字未提,李有才表示,这让他十分担忧。在近一年的时间里,他对坝区附近地区深部断裂构造及其活动性,历史地震以及古建筑等进行了综合研究,认为坝区及附近地区深部处于几组大的活动性断裂构造交汇部位,其下岩石极其破碎,地壳结构极不稳定,这样的深部构造与1933年茂汶叠溪7.5级地震有相似的特征,是集聚应力、未来发生7.5级大地震中心的最佳位置。紫坪铺建成后正常蓄水水位将高出成都市377米左右,工程建设质量和安全运行一旦出现问题,后果不堪设想。
 
李有才在质疑文章最后表示,他的看法仅是“一家之言”,建议有关部门就此召集专家学者讨论,逐一核实相关材料。紫坪铺水库要么停建,要么修改防震设计,将防震烈度提高到9度或者以上。
 
质疑文章提交给有关部门后,曾有3位中国地震局专家到成都找到李有才座谈“讨论”,但对方并不认同他的观点,双方不欢而散。但此后李有才本人迟迟没有收到关于质疑文章的正式函复。直到2006年8月16日,他才在四川省水利厅见到中国地震局分析预报中心烈度委员会作出的《答复函》,其下达的时间是2003年3月9日。
 
《答复函》中说:“即使未来5000年内,坝址区可能遭遇一次九度或九度以上的地震烈度事件,坝址区地震基本烈度仍有可能确定为七度”。而李有才经过三年多的研究进一步提出了针锋相对的观点:根据近10年4级以上地震观测记录,在都江堰、小金、松潘及绵竹等地形成的中强地震空区认为,坝区及附近地区近期有发生7级以上大地震的中长期趋势背景的危险。
 
2006年9月16日,这篇《四川岷江上游紫坪铺水库枢纽工程地质构造背景与地震危险性探讨》的研究文章随李有才对《答复函》的“答复”,向有关部门反映。此后,李有才收到的四川省地震局的“处理函”,再次对其观点给出了否定的结论。
 
对于自己向政府部门申诉中国地震局、四川省地震局有关紫坪铺水利枢纽的问题,两度由“被告方”给出评审意见,李有才在接受记者采访时表示,地震部门是地震安全性评审相关法规政策的主要制定部门,同时又是工程建设安全性评审的具体执行者,有关安全评审意见的申诉处理也由其做出,这显然从法理角度上说不通,实际上也可能会带来极大的风险。“地震工作是一项探索性很强的研究工作,因此地震部门工程安全性评价不一定就是绝对正确的。1976年唐山大地震实际地震烈度为11度,而中国地震局评审唐山地区仅为6度就是一例。”李有才说。
 
在2008年3月下旬李有才再度向信访部门申诉自己意见的材料中,他又一次呼吁广开言路、多路探索,对紫坪铺水利枢纽工程进行分析研讨,同时提出地震部门应对紫坪铺及其附近地区的“震情”引起高度警觉,作好有可能发生大地震的预案,对点滴震情变化进行研究,以防不测。
 
一个多月后,汶川发生8级大地震。这一回,李有才沉默了。
 
水库与地震的生死博弈
 
汶川地震之后,出现了两种截然不同的声音:一种观点认为紫坪铺水坝经受住了10级地震烈度的洗礼,表现令人惊叹;一种观点则认为,这是大自然对无节制的人类活动的警示,紫坪铺水库有可能是此次汶川地震的诱因,此类大型工程上马的决策应该更加科学、谨慎。
 
争论的焦点是“水库诱发地震”的话题。水库因蓄水而诱发的地震,往往是指蓄水渗入断层,使断层力学性质改变弱化和构造动力学因子相互作用共同推动了地震孕育过程。
 
李有才此次地震前撰写的文章中提及,由于紫坪铺坝区地处三组活动性断裂交汇部位,该处断裂又处于高应力闭锁段,2005年下半年水库建成蓄水之后,因此诱发大地震将随时变为可能。
 
四川省地矿局区域地质调查大队总工程师范晓日前在《中国国家地理》撰文指出,不能排除紫坪铺水库诱发此次汶川地震的可能性。
 
范晓列举了我国总结的水库诱发地震的7项标志:一、坝高大于100米,库容大于10亿立方米;二、库坝区有活动断裂;三、库坝区为中新生代断陷盆地或其边缘,近代升降活动明显;四、深部存在重力梯度异常;五、岩体深部张裂隙发育,透水性强;六、库坝区历史上曾有地震发生;七、库坝区有温泉。符合条数越多的水库诱发地震的可能性越大。范晓认为,紫坪铺水库符合其中的前六条。
 
紫坪铺库区地震台网2004年8月16日至2005年9月30日间监测记录到-0.9~3.6级地震735次,也引起了范晓的关注。这些地震主要沿龙门山断裂带分布,在水库大坝东南和西北的地震相对集中。地震震中沿断裂走向呈一个倾斜密集地震发生区。龙门山主中央断裂附近的地震震中沿断裂走向有一个与垂直向约10°~20°夹角的密集地震发生区,而且以库区中心点为圆心,半径15公里的圆内该现象更加明显。
 
范晓认为,这实际上反映震源处断层除了沿垂直方向运动外,还兼有水平方向的滑动,总体形成斜向逆冲效果,而这一特征与中国地震局专家组对此次汶川地震震源分析的结果十分相似。他认为,应继续对紫坪铺水库2005年至2008年震前的监测数据进行研究,对蓄水前后的数据加以区分和对比,作出更深入的分析。“在得出最终结论之前,紫坪铺水库诱发‘5·12’地震的可能性还不能排除。”
 
持相反观点的一方主要来自于水利部门。四川省水利厅副厅长朱兵在5月21日的新闻发布会上否认了岷江流域修水电站引发地震的说法。
 
中国水力发电工程学会副秘书长张博庭则认为,强震区水坝蓄水可能只是引发或者说触发地震,而不是造成地震——也就是说,罪不在大坝,而在于地震本身。
 
对此,李有才也表示认同,但他认为问题的关键在于,在地震带上规划建设水电站所面临的巨大风险不容忽视,前期的科学论证显得尤为必要。
 
张博庭表示,目前在强地震带上建水库不仅是可行的,而且水库诱发地震还有利于降低地震的烈度。建在地震带上的水库就像一床铺在地上的棉被,能使原本就要发生的大地震变成频繁而震级小的多次地震,从而降低地震的烈度。
 
日前,张博庭在接受媒体采访时对我国掌握的大坝抗震的设计和建造技术表示充分相信,“我国水坝的抗震安全标准普遍比较高,这是灾区迄今为止没有发生一起溃坝事故的关键因素”。紫坪铺大坝没有出现大的问题,他认为这“说明当代水电工程抗震技术已经达到较高水平,即使意外遭遇到比原来抗震设防还要高出几倍的地震,水库大坝仍然能够保证安全”。
 
争论依然在继续。但是经历此次地震后,包括紫坪铺水库在内的西南水电开发显然需要调整对于地震的监测和防范级别。
 
川滇交界区域的雅砻江、大渡河、金沙江流域都在此次地震影响范围内,2020年这里将建成的10多个巨型电站装机总容量相当于5个三峡电站。四川西昌地震中心站站长牟雅元2005年曾建议,在这个破坏性地震多发的巨型水库密集区,应创建水库地震监测预报研究实验场,这将是全球难寻的监测、预报、研究水库地震的理想场所。在汶川地震发生后,这样的建议更加凸显出其重要的防震减灾现实意义。


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2 刘玉平 侯振宇

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