水库诱发地震活动特征及其预测方法研究

根据国内外水库诱发地震的观测与研究震例,分析研究了一些著名水库诱发序列的地震活动特征,并根据水库诱发地震随水库蓄水时间的变化,把水库诱发地震活动归纳为迅速响应型、延迟响应型和混合响应型三类,分析讨论了这三类水库诱发地震活动在时间和空间分布上的不同特点,并在此基础上综合分析了水库诱发地震预测方法研究的技术途径.     

基于遗传模糊层次分析法的水库诱发地震综合风险评价指标体系筛选模型

水库诱发地震综合风险评价指标体系反映了水库诱发地震风险因子与研究地区整个社会经济系统的复杂交互作用关系,建立该指标体系需要地震学、社会学、经济学、管理学和工程学的综合集成研究。根据水库诱发地震与所在地区社会经济系统交互作用的机理分析,提出了由危险性、易损性、减灾能力、灾情4个子系统组成水库诱发地震综合风险系统。由这些子系统及其二级评价指标组成水库诱发地震综合风险评价的初步指标体系,再利用专家咨询信息,采用遗传模糊层次分析法筛选该初步指标体系,从而建立了水库诱发地震综合风险评价指标体系。该指标体系可用于水库诱发地震综合风险评价,为构建水库诱发地震综合风险预警系统提供了重要的技术基础。     

横渡水库诱发地震危险性分析

通过横渡水库所在区域地震构造背景、水库影响区及库区断裂活动性等方面的研究,采用构造类比法对横渡水库诱发地震的可能性进行讨论和分析,最终给出横渡水库诱发地震的可能性以及一旦诱发地震的最大震级,为水库建成后,可能出现的水库诱发地震问题提供科学依据.     

基于GIS的水库诱发地震成因分析

水库地震由于其发生位置和破坏作用的特殊性,已引起各国对该问题研究的重视。水库地震不同于一般天然地震,具有震源浅,震级低的特点,目前已知的最大水库地震震级为1967年印度柯依那水库6.5级地震。在广泛收集国内外水库地震资料的基础上,分析了区域地震活动背景对水库诱发地震的影响,并对水库坝高、库容、库区岩性等因素与诱发地震之间的关系进行了统计分析。初步的研究结果认为:库区的地质构造和水文地质条件对水库地震的影响大于区域断裂背景及区域地震活动背景的影响,水库规模与诱发地震之间具有一定关系,坝高50m,库容超过50亿m3的水库诱发地震的概率较大;同时,处于灰岩、碳酸岩、岩溶发育地区的水库诱发地震的概率要大,构造复杂、节理发育等造成渗透条件好的库区也易诱发地震。     

四川水库地震综述

介绍了四川省境内5例水库诱发地震和2例有争议的疑似水库地诱发震。上述水库诱发地震中既有构造水库地震,又有岩溶塌陷型水库诱发地震,还有水库快速加载诱发的地震,几乎含概了水库诱发地震的所有类型。     

应用灰色聚类法预测小浪底水库诱发地震最大震级

根据野外考察并结合前人研究成果,对黄河小浪底水库及其邻区地震地质背景进行了分析,对其区域应力状态、断层活动性、地层岩性和地震活动背景等水库诱发地震因素进行了研究。简要地介绍了灰色聚类法,并应用该方法对小浪底水库发生水库诱发地震的可能性及诱发地震震级进行了预测。结果表明,该水库存在水库诱发地震的可能性,其最可能诱发地震的地段及库区中段,水库诱发地震最大震级预测为５级。     

水库诱发地震震例及背景数据库的设计与研制

有关水库诱发地震问题的研究目前仍处于探索阶段,而水库诱发地震震例是深入研究水库诱发地震的宝贵基础资料。科学合理地对这些资料进行高效管理,无疑会加快水库诱发地震的研究步伐。文中介绍的水库诱发地震震例数据库管理系统,是以Visual Studio 2008为开发平台,C++作为开发语言。由于采用了面向对象的分析与设计方法,以及使用组件技术进行开发,使得该管理系统不仅界面友好、操作方便,而且具有良好的可维护性、可扩充性和升级换代能力。该系统的建立和使用有助于深入进行水库诱发地震的基础研究     

水库诱发地震危险性预测的模式识别方法初探

本文阐明了模式识别方法的原理及其在水库诱发地震危险性预测研究中应用的可行性和实用性。以国内22个水库为样本(其中11个是有震样本),提取水库诱发地震有关的地质、地震、水文等方面的因素及特征,对拟建长江三峡三斗坪和清江隔河岩高坝水库进行预测。初步判定这两个水库区存在着水库诱发地震的危险性背景,并且清江隔河岩高坝水库区都镇湾以西地段,不存在诱发地震的背景,而其以东库,存在着水库诱发地震的背景。     

福建省长泰上存水库诱发地震可能性分析

介绍了上存水库库区地质背景、构造应力场、地震活动背景等诱发地震条件。应用诱发地震条件类比与概率预测法,对上存水库进行诱发地震可能性分析。结果表明:①根据水库诱发条件类比分析认为上存水库发生诱发地震的可能性小。②从概率预测和最大诱发地震估算看,上存水库存在发生4级以下诱发地震的可能。极震区地震烈度可能会达到Ⅵ度,尚未达到当地地震基本烈度。水库建设可不用考虑水库诱发地震的影响。     

水库诱发地震研究的历史、现状与发展趋势

简要回顾了水库诱发地震(RIS)研究的历史。从诱震库区的地质构造条件、水库蓄水诱震机理的数学物理模型、水库诱发地震的地震学、水库诱发地层危险性评价的理论和方法四个方面，介绍了水库诱发地震研究过程中各阶段所取得的重要认识。指出了目前水库诱发地震研究中存在的主要问题。提出以岩体结构控制论为理论基础，重视库区岩体结构、水文地质结构研究以取得诱震环境模型的发展与创新，以非均质各向异性介质环境流固耦合数值模拟为手段，以取得诱震机理认识的深化，是未来水库诱发地层研究的发展趋势。     

Reservoir-induced Seismicity in China

—A review of case histories of reservoir-induced seismicity (RIS) in China shows that it mainly occurs in granitic and karst terranes. Seismicity in granitic terranes is mainly associated with pore pressure diffusion whereas in karst terranes the chemical effect of water appears to play a major role in triggering RIS. In view of the characteristic features of RIS in China, we can expect moderate earthquakes to be induced by the construction of the Three Gorges Project on the Yangtze River.     

水库诱发地震中的断层响应分析

通过对过去近半个世纪水库诱发地震资料的分析,认为水库诱发地震的诱发因素尽管复杂,但一些国内外水库诱发震例表明,水库诱发地震的断层响应现象是明显的,这种现象由水库诱发地震的非均匀分布性、集中呈带性、地震带与水库位置关系的非确定性、地震带沿库区某些断层展布等方面所反映.     

水库诱发地震时空演化与库水加卸载及渗透过程的关系 ——以紫坪铺水库为例

为了解水库蓄水过程中,水库诱发地震活动的动态响应机制,本文建立了针对水库诱发地震(Reservoir-induced seismicity,RIS)定量化研究的数理模型,并以紫坪铺水库为例,对库区地质构造及水文地质结构条件、水库蓄水后库区小震活动时空演化特征进行了详细的研究.在此基础上,利用有限元方法计算了水库蓄水过程中弹性附加应力场、有效附加应力场、孔隙压力和断层稳定性的动态变化,讨论了RIS时空演化与库水加卸载及渗透过程的动态响应关系.结果表明:(1) RIS诱发机制的定量化模型可分为2个层次:一是以孔隙介质为载体的流体渗流对岩体变形和稳定性的影响,由流-固耦合形式的岩体变形与孔隙渗流模型进行描述;二是对断层相关的RIS定量研究可将水库附加水头压力沿断层面(区)的扩散与断层库仑应力变化联系起来.两种形式模型方法的结合能为RIS定量研究提供一个相对宏观的力学框架;(2) 断裂渗透结构对孔隙压力变化下断裂的力学响应具有重要的影响,研究区主干断裂可能属于一种上盘破碎带导水、下盘地层及断层核阻水的"下阻上导型"的渗透结构类型,不同程度的具有使地表水体向深部渗流的通道性.库区深部岩体渗透稳定性的差异在很大程度上导致了诱发地震活动对岩性条件的依赖.(3) 紫坪铺水库蓄水后,小震活动在空间分布上呈现出条带状分布、丛集分布和地震迁移的特点,小震震源深度优势分布在地下4~10 km范围内,在通济场断裂与安县-灌县断裂的深部汇聚区域震源分布最为密集.同时,小震活动主要集中发生在脆性程度高、渗透稳定性低的碳酸盐岩地层中,而在岩性较软弱、渗透稳定性高的三叠系须家河组砂泥岩和煤系地层中很少有地震发生.在水库蓄水后地震活动的时间响应特征上,水库西南侧和东北侧两个丛集区的小震活动可能属于"快速响应型"RIS,而都江堰小震群活动可能属于"滞后响应型"诱发地震活动;(4) RIS的发生与库水加卸载及渗透过程中库底岩体有效应力的变化密切相关.在以挤压为主的构造应力环境中,库体荷载作用的结果一般会使库底断层更趋向稳定,而水库附加水头压力扩散的效应则是促使断层趋向失稳,正是这个矛盾双方相互制约与平衡的动态过程,控制了断层库仑应力变化的取向,从而决定了RIS时空演化的规律.     

RIS时空分布特征及其与库区地质构造环境的关系

在广泛收集了国内外水库诱发地震震例资料的基础上,利用统计学的方法,进行了水库诱发地震空间分布与时间响应特征及其与库区地质构造环境关系的研究,结果表明:①在空间分布上,诱发地震主要集中在水库周缘10 km范围之内,并局限于特定的库段丛集分布,当库区具备一定的地质构造与水文地质条件时,诱发地震活动会随着水库蓄、放水过程中的水位变化而发生迁移;②对于不同地区或不同水库,诱发地震活动的时间响应存在着差异,总体上:在水库蓄水后1年以内,初次响应占据一定的优势,而绝大部分诱发主震活动发生在水库初始蓄水1年以后。对长时间的水库蓄水历程而言,"混合响应"是水库诱发地震活动表现形式的主体,而"快速响应"和"滞后响应"仅是在一定的时间段内反应的阶段性现象;③诱发地震响应与水库水位变化的关系十分复杂多样,既存在正相关关系,又有负相关性,同时在某种程度上表现出了较高震级的水库诱发地震对水位变化速率的依赖;④水库诱发地震时空分布受发震库区地形地貌与局部地质构造条件、岩性条件、水文地质条件等方面的先存内因的控制,事实上,它们对水库诱发地震时空分布的控制作用并不是截然分开的,其间存在着相互依存、辩证统一的关系。     

不同时期水库地震活动主要影响因素讨论以三峡库区微震活动为例

结合微震活动的流体作用强度检测及孔隙压扩散模拟,讨论了三峡库区不同时期微震活动的主要影响因素。以2008年9月蓄水季为界划分前、后期,前期流体渗透导致的孔隙压力增加,使裂隙或断层面强度降低,是库区微震活动的主要影响因素,这一时期微震频次及ETAS模型参数μ值有起伏地缓慢增大,与库水位加卸载过程关系不明显; 后期由于流体渗透引起的孔隙压力变化趋于零,在新的流体平衡条件下,库水位加卸载过程所导致的裂隙或断层面上的应力变化,成为库区微震活动的主要影响因素,这一时期微震频次及μ值显示出与水位变化明显的关联特征。库区小震震源深度的时间变化支持上述观点。在此基础上,进一步讨论了水库“诱发”和水库“触发”地震的力学差异,认为前者主要缘于流体渗透导致的裂隙或断层面强度的“主动”降低,后者则主要与库水加卸载所导致的裂隙或断层面上应力增强有关。进一步推论认为,流体对小地震“诱发”、“触发”皆可能发生,但中强地震缘于流体“诱发”的可能性非常小,对水库区发生的中强地震,流体仅可能对处于临界状态的断层系统起到“触发”作用。     

Prediction of maximum magnitude and original time of reservoir induced seismicity

Introduction Prediction of RIS includes earlier stage prediction and seismic tendency prediction. In earlier stage, the prediction is to predict the possibility and maximum magnitude of RIS before reservoir are built up. It is made up on the basis of geological condition and the definite method and the statistical model method are usually used. The definite method by analogy with geological condi-tion is to analyze and sum up the main conditions of RIS. Using the main conditions compared w…     

水库诱发地震的最大震级及其发震时间的预测研究

用信息量法和灰色模型法研究了水库诱发地震的最大震级和发震时间．信息量法是对水库地震震例的地震地质因素和标志进行统计，计算它们对诱发地震震级提供的信息量，据信息量的大小判断诱发地震的可能最大震级；灰色模型法是研究水库诱发地震前震的频次随时间的变化，以变化率最大的时间作为最大地震发生的时间．用新丰江和柯依纳水库地震震例资料对信息量法和灰色模型法进行了检验．结果表明，两种模型方法有一定的可行性．      

水库诱发地震的预测

从三方面对水库诱发地震进行预测：根椐水库区的地质、地震和工程条件,在水库的设计阶段进行诱发地震的前期评价预测;按国内外已有震例资料预测可能诱发地震的水库发生最大地震的时间;在已初发震的水库对地震的发展趋势和破坏性地震的可能性进行预测     

The microseismic network of the Ridracoli Dam,North Italy: Data and interpretations

The Ridracoli Dam has been operating since 1981. Around the reservoir ISMES installed and operated for 10 years a seismic network, now reduced to a 3-D station. Earthquakes were recorded with completeness from magnitude 0.8 onwards. In the same period, all the parameters relevant to the dam and the environment were measured. This provided a complete data base for RIS studies, unique in its kind in Italy. The main findings of the analyses performed are the following:

1. The filling of the reservoir has not influenced the seismicity of the area for most significant events (M _L>3.5).
2. Lesser seismicity around the reservoir seems to be correlated with water level in the reservoir, but also shows to be dependent on regional seismicity.
3. b value shows a slight increase with time. This may indicate an increase in rock fracturing, which is known to precede the disappearing of Type II RIS.