地质灾害防治 第3章水库诱发地震(动画原创)
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水库诱发地震简述人类大规模的工程建设活动会引发地震。
水库诱发地震是人工湖在蓄水初期出现的、与当地天然地震活动特征明显不同的地震现象,亦简称为水库地震。
水库诱发地震具有多种成因,其发震机理和诱震因素十分复杂,目前还没有完全为人们所认识。
水库诱发地震是涉及地震学、水文地质学、工程地质学、和结构抗震学等多学科交叉的前沿课题。
本世纪40年代以来,世界上已有34个国家的134座水库被报道出现了水库诱发地震,其中得到较普遍承认的超过90处。
有4例发生了6级以上地震,他们是中国的新丰江(1962年,6.1级)、赞比亚─津巴布韦的卡里巴(Kariba,1963年,6.1级)、希腊的克瑞马斯塔(Kremasta,1966年,6.3级)、和印度的柯依纳(Koyna,1967年,6.5级)。
发生在坝址附近的强震和中强震,有可能对大坝和其它水工建筑物造成直接损害。
已知挡水建筑物遭受损害的有两个震例(表1),尚未发生过大坝因水库地震而溃垮或严重破坏的情况。
水库诱发地震对库区及邻近地区居民点的影响则更为常见,强震和中强震会给库区造成人员伤亡,带来重大物质损失。
即使一般的弱震微震,也会对震中区造成一定危害,影响当地居民的正常生产和生活,是库区主要的环境地质问题之一。
我国迄今已报道出现水库诱发地震的工程有25例,其中得到公认的有17例(见表2),是世界上水库地震最多的国家之一。
值得注意的是,高坝大库中出现诱发地震的比例明显偏高。
我国(含香港和台湾)已建成的百米以上大坝32座,出现了水库诱发地震的有10座,发震比例超过31%;其中1979年以后蓄水的17座百米以上大坝中有8座发生水库地震,发震比例高达47%,远远高于世界平均水平。
从水库诱发地震的强度来看,全球发生6.0级以上强烈地震的仅占3%,5.9—4.5级中等强度的占27%,发生4.4—3.0级弱震和3.0级以下微震的占到70%(分别为32%和38%)。
在我国这一比例相应为4%、16%和80%。
〖第一讲常见的自然灾害〗之小船创作一、读洪涝灾害相关示意图,梳理基础知识。
1.洪涝灾害的概念洪涝灾害是因连续性的降水或短时强降水导致江河洪水泛滥,或积水淹没低洼土地,造成财产损失和人员伤亡的一种灾害。
2.洪涝灾害的分布(1)从气候因素看,主要分布在亚热带季风区、亚热带湿润气候区、温带季风气候区、温带海洋性气候区。
(2)从地形因素看,主要分布在沿河、沿海地势低洼地区。
(3)由图甲可知我国洪涝灾害的分布:东部多,西部少;沿海多,内陆少;平原低地多,高原山地少。
3.洪涝灾害产生的危害(1)淹没农田、聚落等。
(2)破坏交通、通信、水利等基础设施。
(3)造成人员伤亡、农作物减产、交通受阻、人畜饮用水困难等。
(4)引发河流泥沙淤塞、水土流失等生态问题。
(5)洪涝过后易引发瘟疫,威胁人类身体健康。
二、读常见气象灾害相关示意图,梳理相关知识。
(一)干旱灾害1.概念干旱时因长时间无降水或降水异常偏少造成的空气干燥、土壤缺水的现象。
当干旱持续时间较长,影响人类的生活和生产时,称为干旱灾害。
2.危害(1)造成农业大量减产,乃至颗粒无收。
(2)对畜牧业的影响表现在影响牧草生长、加剧草场退化和沙漠化。
(3)引发水资源短缺,造成人畜饮水困难,严重时影响经济发展和社会稳定。
(4)易引发沙尘暴、火灾、虫灾等灾害。
3.分布由图可知,我国旱灾的发生范围广泛,华北、华南、西南和江淮地区是旱灾多发区。
(二)台风灾害1.构成由图甲可知,台风由外围大风区、漩涡风雨区和台风眼三部分组成。
2.源地及其影响范围由图乙可知,西北太平洋是台风发生频率最高的区域,台风灾害主要分布在我国东海地区,多发于夏秋季节。
3.危害(1)狂风:吹倒房屋,拔起大树,破坏交通、通信设施等。
(2)暴雨:引发洪水、滑坡、泥石流等灾害,危害近海养殖。
(3)风暴潮:侵蚀海岸,破坏海堤,造成海水倒灌。
(三)寒潮灾害1.概念寒潮是因为强冷空气迅速入侵造成大范围的剧烈降温,并伴有大风、雨雪、冻害等现象的天气过程。
灾害与防治工程2007年第2期(总第63期)水库诱发地震机理分析牛恩宽 王孔伟 艾志雄摘要:水库诱发地震经常威胁着水库大坝的安全,酿成远比地震的直接破坏更加严重的次生灾难,因此对地震水库诱发地震应予充分重视。
从水库地震能量积聚和诱发因素两个方面对水库地震的形成机理进行分析。
根据摩尔2库仑破裂准则,利用库区应力摩尔圆的移动和半径的变化以及岩石破裂线的变动,分析了水库在不同断裂类型区域的诱震机制。
关键词:诱发地震; 渗透; 孔隙水压; 断裂构造The Analysis for the Mechanism of R eservoir Induced2E arthquakeNiu Enkuan Wang K ongwei Ai ZhixiongAbstract Reservoir induced eart hquake t hreatens t he safety of t he dam f requently,which p roduces secondary disaster far more serio us t han t he damage directly p roduced by ordinary eart hquake.Therefore,f ull attention should be paid to t he reservoir induced eart hquake. This paper t ries to analyze t he mechanism of reservoir eart hquake f rom cumulative energy and inducing factors.Based on Mohr2Coulumb rupt ure principle,t he mechanisms of in2 duced eart hquake in different part s of reservoir zone wit h different kinds of fault struct ures are analyzed,in which bot h t he changing of t he Mohr circle and t he changing of t he rupt ure line are co nsidered.K eyw ords induced eart hquake; permeate; pore water p ressure; fault st ruct ure水库诱发地震,一般指在库区特定的地质条件下,水库蓄水后伴随产生某种诱发作用,导致岩体内累积的应变能释放而产生地震的现象。
过去,世界各国建设水库大坝工程,都是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。
许多断裂带都是在地震发生之后才发现的。
过去的经验总结是:在弱震地区或地质构造稳定的地区,大型水库大坝会诱发地震,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。
下面介绍世界上几个著名的水库诱发地震的案例:1.印度科依纳水库诱发地震印度科依纳(KOYNA)水库位于印度孟买城以南二百三十公里的地方,库容量27.8亿立方米,水库面积116平方公里.科依纳水库于1954年开工建造,1963年完工。
科依纳水库大坝高103米,大坝体积130万立方米,大坝为粗石混凝土重力坝。
印度科依纳水库不但大坝底下的地基十分理想,而且水库所在地区的地质结构完整,从地质板块学的观点来看米,这座水库是建造在印度板块上,是印度-澳大利亚板块的一部份。
于几百年万前就已经形成。
人们认为这种地质结构是最稳定的,即所谓的无震区,而且在水库建造之前,也没有地震的记载。
大坝位于前寒武纪地质带上,地质条件非常优越.但是就在这里发生了至今为止记录在案的强度最大的地震。
1963年科依纳水库竣工并当即蓄水启用。
在这之后,附近地区就小震不断,在1964年和1965年之间,最高一周地震次数达四十多次。
水库在1965年蓄满水,之后地震次数增多,强度加大,到1967年,一周地震次数竟高达320次地震。
在1967年9月13日发生了一次震级 5.5级的地震,1967年12月11日在大坝附近发生了为震级6.5级的地震,震中烈度为VIII度。
这次地震的震源就在水库大坝附近离地面9-23公里的地方。
这次地震影响的范围很大,整个印度半岛的西半部份都能感觉到该次地震。
由于水库诱发地震而直接死亡人数约为177人,受伤人数超过1700人。
该地区大批房屋倒塌或是受到严重损坏,成千上万的人无家可归。
科依纳水库的大坝虽然没有因地震而倒塌,但受到严重损坏,水泥大坝两面出现了多处裂缝,有几处水都从裂缝处渗透出来。
第六章水库诱发地震的工程地质分析4.水库诱发地震的诱发机制4.1水库蓄水的基本效应(1)水的物理化学效应①软化、泥化--天然河谷下断裂一般含水,这种效应通常不起作用;②石膏软化膨胀—诱因,但充塞导水裂隙而隔水;③应力腐蚀--增加水份缩短破坏时间、固定压力加速裂隙扩展,蓄水后水压增大,水可进入裂隙→应力腐蚀;(2)水库的荷载效应在岩体中产生附加应力,恶化断裂的应力条件。
①影响深度与荷载作用面积有关—大型水库;②荷载效应与岩体结构有关—陡倾软弱结构面;(3)空隙水压力效应τ=(σn-P W)tgφ+C只有在地壳岩体天然应力场中的最大、最小主应力差相当大的情况下,水库的荷载效应和空隙水压力效应才能起到有效的诱发作用。
4.2水库地震的诱震机制设定:水库无限延伸,则:①水体荷载在岩体中的垂直附加应力:⊿σ=γhV=(μ/1-μ)γh=0.43γh水平附加应力:⊿σh=γh②水位升高所产生的空隙水压力:⊿Pw(1)潜在正断型应力状态①水库的荷载效应:与垂向最大主应力迭加,则a.由于水库荷载σVσ1→σ1/=σ1+⊿σV =σ1+γhb.侧压力效应使水平向最小主应力增值仅为σ3→σ3/=σ3+⊿σh =σ3+(μ/1-μ)γh=σ3+0.43γh 莫尔圆增大并稍向右移,稳定条件有所恶化;②空隙水压力效应:σ1/→σ1//=σ1/-⊿P w+γh-γh=σ1=σ1σ3/→σ3//=σ3/-⊿P w=σ+0.43γh-γh3=σ-0.57γh3空隙水压力同时减小最大、最小主应力,莫尔圆左移接近强度包络线。
显然,荷载与空隙水压力效应最终导致震源岩体稳定状况强烈恶化。
(2)潜在走滑型应力状态①水库的荷载效应:σ1→σ1/=σ1+⊿σh =σ1+0.43γhσ3→σ3/=σ3+⊿σh =σ3+0.43γh莫尔圆大小不变地右移远离强度包络线,稳定性有所改善。
②空隙水压力效应:σ1/→σ1//=σ1/-⊿P w=σ+0.43γh-γh1- 0.57γh=σ1σ3/→σ3//=σ3/-⊿P w+0.43γh-γh=σ3=σ-0.57γh3荷载效应使莫尔圆离开强度包络线的距离小于空隙水压力效应使之接近包络线的距离,最终稳定性状况明显恶化。
浅析水库诱发地震近年来,随着地壳运动的持续进行,地震发生的次数也越来越频繁。
地震在海底或滨海地区容易引发海啸,在大陆地区则会引发滑坡、崩塌、地裂缝等次生灾害。
因此,国家和人民对地震的关注度也逐步提高,尤其是对于因水库蓄水而诱使库坝区、近岸范围发生的地震逐步开始重视并探讨;人们根据多次较大地震诱发的原因、地震的特征对水库诱发地震的原因和特征进行了分析,同时也针对水库诱发地震采取了相应的预防和预测措施。
本文主要是对水库地震诱发的原因、特征及预防措施进行了浅层的探索研究。
标签:水库诱发地震诱发原因特征预防措施1水库诱发地震的原因1.1地层岩性的影响根据我国水库诱发地震的数据统计分析,碳酸盐岩地区的发震几率最高,占47%左右,其次为火成岩地区,发震几率约占22%,最后为碎屑岩地区,其发震几率最小。
同时,区域岩体的强度往往决定了地震震级的大小,这说明岩石强度越高,当积聚了足够的能量后,应变积累接近于岩体破裂的临界值时,在有利于诱发水库地震的地质构造条件的地段,其导致岩体内累积的应变能也越快释放从而产生地震,这样地震的震级也就越大。
例如我国湖北省的邓家桥水库、湖南省的黄石水库,这些水库每当水库的蓄水位将库尾的岩石淹没时就要诱发不同程度的地震。
以上直接说明了地层岩性成为水库诱发地震的重要影响因素之一。
1.2构造活动的影响地质构造活动诱发的地震主要是岩体中的断裂在库水作用下发生错动引起的。
张性断裂或张扭性断裂更利于库水向深部渗透,易于诱发地震。
现代构造活动较强烈的地区,由于活动断裂常常随地应力的局部集中,有利于诱发较强的水库地震。
构造活动诱发的水库地震虽然发生概率较低,但其破坏性较强,多为中强震或强震。
根据统计资料显示,我国共有约49例地震位于断陷盆地和褶皱带上或者直接位于活动断层附近,而水库诱发地震的发生基本上均与附近的小构造活动存在密切关系,例如我国广东新丰江水库发生的6.1级水库地震。
1.3水库规模的影响根据统计数据显示,诱发地震的发生概率随着坝高、蓄水深度和库容的增大而明显增高。
谈工程地质及水文地质的水库诱发地震土木101 张妍 1014013005 随着我国社会的发展和经济的繁荣,人类的活动越来越频繁。
与此同时,对资源的需求量也日趋增大,人们开始在山沟或河流的狭口处建造拦河坝使之形成人工湖泊,即水库。
水库建成后可以为附近的地区提供自来水及灌溉用水;利用水坝上的水力发电机来产生电力;运河系统的一部份;水库的防洪效益;对库区和下游进行径流调节;其他的用处包括渔业。
然而,随着水库的建成,也有了很多问题的出现。
其中水库诱发地震就是问题之一。
它是人类兴建水库的工程建设活动与地质环境中原有的内、外应力引起的不稳定因素相互作用的结果,是诱发地震中震例最多、震害最重的一种类型。
水库蓄水后,使库区及其邻近地带地震活动明显增强的现象称为水库诱发地震,又称为水库地震。
水库诱发地震的原因可分为两种:一:在原本没有地震断裂带的地区,由于水坝的建设以后形成水库,水库蓄水改变了原来的地应力分布,从而产生了局部的地震。
二:由于水库蓄水地区域原来就是地震区,有明显的地震断裂带存在。
原有的地应力积累就已经孕育着地震的发生,由于水库蓄水打破了原有的受力平衡,导致了原有地震的延迟或者提前发生。
水库诱发地震的条件有:一、水库规模:从国内外水库诱发地震统计资料看,诱发地震的发生概率随着坝高、蓄水深度和库容的增大而明显增高。
二、岩性条件:据统计资料分析,组成库盆的岩性与水库诱发地震有一定的相关性。
三、构造条件:现代构造活动较强烈的地区,由于活动断裂常常随地应力的局部集中,有利于诱发较强的水库地震。
四、渗透条件:水库诱发地震的发生,必须有库水渗透参与,因此,库盆岩体的渗透条件是诱发地震重要条件之一。
五、地应力动态:库盆及周围地区的天然地应力状态、水库附加荷载及库水渗透压力等综合作用,将使岩体中不连续面上的应力条件改变,导致不连续面破裂而诱发水库地震。
六、区域地震活动水平:区域地震活动水平总体上反映该区域稳定状态,地震活动水平较高地区,可能诱发较强的水库地震。
什么是水库诱发地震?修建水库会造成地震吗?如何评估和应对?水库诱发地震,是指由于水库蓄水或水位变化而引发的地震。
因为水库蓄水后荷载增加以及对地下水分布状态的扰动,可能造成地下岩层变化,促使原来自然条件下孕育的地应力释放而发生地震。
水库诱发地震的规模一般比较小,其震中位置只是分布在坝区、水库库盆及其近岸地段非常小的范围内,而且震源深度也很浅。
水库诱发地震虽然影响面不是太大,但是对于库区周围以及大坝的影响却不容忽视。
因此修建大型水库时,开展水库诱发地震危险性评价是极其重要的工作。
首先,在兴建水库前可根据所建水库的规模、水库区的岩性、地质构造、渗透条件、应力分布状态和地震活动背景等,划分出可能发震的地段和可能发生的最大震级。
水库诱发地震的发生概率随坝高(水深)和库容的增大而增高。
一般中小型水库可不考虑水库诱发地震问题。
对于大型水库特别是库容大于10亿立方米的大Ⅰ型水库,每兴建十座可能就有一至两座发生地震,应予以特别关注。
岩性是诱发地震最为重要的相关条件,已有的震例表明,绝大部分水库诱发地震发生在碳酸岩等可溶岩中,其次为花岗岩类、火山熔岩等坚硬岩层。
松散岩、碎屑岩、变质碎屑岩中一般不出现水库诱发地震。
在地质构造上,那些具有引张性质并平行于库岸的不连续构造面,如断层、节理及裂隙等易于发震。
库水不被表层铺盖松散岩所阻隔、峡谷和基岩裸露的库岸、岩溶管道系统的发育等良好的渗透条件也是容易发震的诱因。
各种应力集中的状态都可能引发地震。
浅部地震多数与逆断层和正断层应力集中状态有关,而较大地震则可能与正断层或走滑断层的应力状态有关。
区域地震活动背景的研究有助于了解岩体或构造的稳定状态,在估计发震强度时可作参考。
为了规范水库诱发地震危险性评价,国家标准GB 21075—2007《水库诱发地震危险性评价》对工作内容、技术要求和工作方法做出了具体的规定,有效地规范了考虑水库诱发地震因素的大型水利水电工程的抗震设计、工程选址等工作。
水库诱发地震的研究综述作者:靳建市黄鹏李丽来源:《中国科技博览》2014年第01期摘要:水库诱发地震问题是今年来水利和地震工作者所做的重点研究之一。
本文简介了水库诱发地震的特点、形成机制和地质条件等,并以此为基础提出了水库诱发地震的相应对策。
水库诱发地震具有较大的破坏性,因此,水库诱发地震问题日益引起人们的关注,已成为水电工程建设中值得研究的重要课题之一。
关键词:水库诱发地震;特点;形成机制;地质条件中图分类号:P315.1一、前言水库诱发地震,一般是指在库区特定的地质条件下,水库蓄水后伴随产生某种诱发作用,导致岩体内累积的应变能释放而产生地震的现象。
水库诱发地震具有很大的破坏性,不仅将给工程建筑物和设备等财产造成破坏,还可能诱发滑坡、引起涌浪,使水库地区人民的生命财产造成灾难性的损失。
因此,水库诱发地震已引起各国地震学者的关注。
相对其他国家,我国发生水库诱发地震的概率较高,而且以东部和中南部经济发达、人口众多的弱震区或少震区为甚。
因此,更应引起足够的重视。
二、水库诱发地震的特点1、发生地多位于水库附近一般仅发生在水库及其周边几公里至十几公里范围内,或发生于水库最大水深处及其附近。
具有一定的规律性。
2、时间上与工程活动密切相关一般发生于水库蓄水后不久,在最高蓄水位的第一、二个周期内可能发生较大的地震。
影响水库地震频率的因素除地质和构造因素外,还与水位增长速率、荷载持续时间、最高水位、高水位持续时间等有关。
3、震源较浅,震源体小震源深度较浅,一般在地表下10 km 以内,个别达20 km,以4 km~7 km 居多,且有初期浅,后逐渐加深之趋势。
震源体小,地震影响范围不大,等震线衰减快,影响范围多属局部性。
4、地震的类型主要分为震群型和前震-主震-余震型震群型水库地震与水库水位变化有较好的对应关系。
这种诱发地震的分布与库基地型与水体形状有一定的关系,他们的形成还受浅层库基内小断裂网络的影响,而与大型活动断层关系不明显。
地质灾害防治管理办法(1999年3月2日国土资源部令第4号发布施行)第一章总则第一条为预防和治理地质灾害,减轻地质灾害造成的损失,维护人民生命和财产安全,保障社会主义现代化建设顺利进行,制定本办法。
第二条本办法所称地质灾害,是指由于自然产生和人为诱发的对人民生命和财产安全造成危害的地质现象,主要包括崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等。
第三条中华人民共和国境内地质灾害的防治管理,适用于本办法。
但地震灾害的防御管理除外。
第四条防治地质灾害,实行预防为主、避让与治理相结合的方针。
第五条县级以上人民政府地质矿产行政主管部门对本行政区域内的地质灾害防治工作实行统一管理。
第六条从事生产、建设活动的单位和个人,应当采取必要措施,防止诱发或者加重地质灾害。
第七条各级人民政府地质矿产行政主管部门鼓励在地质灾害防治中运用先进适用科学技术,开展地质灾害防治知识的宣传教育,提高防治地质灾害的能力。
第二章规划第八条县级以上人民政府地质矿产行政主管部门负责组织开展本行政区域内的地质灾害调查。
第九条国务院地质矿产行政主管部门组织编制全国地质灾害防治规划。
县级以上地方人民政府地质矿产行政主管部门根据上一级地质灾害防治规划,组织编制本行政区域内的地质灾害防治规划。
跨行政区域的地质灾害防治规划,由其共同的上一级人民政府地质矿产行政主管部门组织编制。
第十条地质灾害防治规划,应当包括下列内容:(一)地质灾害现状;(二)防治目标;(三)防治原则;(四)易发区和危险区的划定;(五)总体部署和主要任务;(六)基本措施;(七)预期效果。
第十一条地质灾害防治规划,必须根据实际情况划定地质灾害易发区和地质灾害危险区。
地质灾害易发区是指容易产生地质灾害的区域。
地质灾害危险区是指明显可能发生地质灾害且将可能造成较多人员伤亡和严重经济损失的地区。
第三章预防第十二条县级以上地方人民政府地质矿产行政主管部门按照国务院地质矿产行政主管部门的规定,编制本行政区域的年度地质灾害防灾预案,报同级人民政府审查批准后组织实施。