龙滩库区蓄水初期水库诱发地震活动分析

龙滩水利枢纽位于广西天峨,是一座典型高坝大库容水库。本文通过对库区及周围的地质构造和蓄水前后地震活动分析,总结了龙滩水库蓄水初期诱发地震的时间、空间和深度分布特征以及蓄水后库区水位变化与地震活动关系,讨论了龙滩库区蓄水初期诱发地震机理。     

三峡水库地震孕震机理与未来地震趋势初探

以三峡库区区域地质构造、活动断裂及库区水文地质特点为基础,借鉴老一辈地震工作者对三峡地区地震地质活动的勘察与科研成果,阐述了蓄水后岩石的库水与地质相互作用对该区水文地质及构造的影响,浅释了三峡库区水库地震孕震机理;用三峡遥测台网及宜昌台定点地壳形变手段在蓄水前后的监测资料,对三峡宜昌库区水库诱发地震作了初步探讨及趋势分析。研究显示,库区地震活动的时空强频随着库区水体的变化而增强,并与活动断层空间分布呈一致性,具备水库地震的明显特征。预测认为:未来三峡宜昌库区的巴东-黔江与高桥断裂带、仙女山、九湾溪及天阳坪断裂交汇带,是诱发ML4.0～4.5水库地震的危险区。     

福建古田水口库区M_L4.8震群分析与水库诱发地震探讨

阐述了水口库区及邻近地区的地震地质构造特征和库区蓄水前后的地震活动变化特点。重点分析了水库蓄水以来发生的最大地震——古田ML4.8地震序列,并对库区地质与水文环境条件、诱发地震成因、机理等进行了研究。结果表明:水口库区地震与水库蓄水有直接关系,诱发地震震中主要集中在古田县水口镇湾口—前洋一带,范围约13km2。库区地震活动还将持续较长时间,且库区水位的升降与地震之间的相关性将越来越弱。最后对水口库区地震预测方法和最大震级进行了阐述。     

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.     

澜沧江漫湾电站水库诱发地震分析

全面分析了漫湾电站水库蓄水前后,库坝区周围地震活动时空强分布,水库蓄水的水位与库坝区地震活动的动态变化关系,结果表明,漫湾水库诱发地震的时间集中于蓄水后5年内,库水位升降之后1个月左右,库坝区发生高频度的3～4级地震,最大月频次为蓄水前的6倍,最大地震震级为4．6级,空间分布集中于大坝约10km范围内,为快速响应、震群型的诱发地震。     

龙滩水库地震危险性分析

龙滩水库位于云贵高原东南部,是一座高坝、大库容水库,根据已有水库诱发地震的特征,并对该库区的地质构造与主要断层特征、地层与岩性、地震活动背景及水文地质条件等进行分析,认为龙滩水库蓄水后约6年会诱发6-6.5级地震。通过对龙滩水库地震危险性分析,对未来该库区的地震趋势判断具有一定的指导意义。     

新疆克孜尔震群活动与水库蓄水关系研究

分析了拜城县克孜尔水库附近震群的活动特征、跨断层（Ｆ２）形变测量资料及库区的地质构造和水文地质条件，认为库区附近的震群活动与水库蓄水无关，亦不属于水库诱发地震，而且不是由于Ｆ２断层活动所致。     

某水库的地质构造和蓄水后地震的分析

主要介绍了某水库区域的地质构造背景情况。根据台网监测的地震资料显示,该水库蓄水后近库区地震活动频繁,并且与水位的升降有一定的关联。通过对蓄水后的大量地震资料进行分析对比,认为该水库地震的基本特征符合快速响应型水库地震。     

水库诱发地震与构造地震震源参数特征差异性研究——以龙滩水库为例

首先讨论龙滩库区水库蓄水与地震活动之间的关系,发现龙滩水库诱发地震特征十分明显,地震共分5丛呈丛集分布.利用库区架设的24个固定和流动台站记录的数字记录资料,在研究得到龙滩库区非弹性衰减和台站场地响应的基础上,精确测定得到了该地区总共1616个ML≥0.1级地震的震源参数,比较了水库诱发地震与构造地震震源参数特征的差异,得到了以下主要结论:1)龙滩水库地震活动与水库蓄水关系密切,不同蓄水阶段5丛的地震活动状态不同,局部断裂构造发育以及岩石透水性能影响着地震活动对蓄水过程的响应.2)龙滩水库诱发地震的地震矩M0随震级ML的增大而增大,两者之间存在较好的线性关系,统计关系为LogM0=1.07 ML+10.17.应力降与地震大小之间的关系和Nuttli的板内地震为增加应力降(ISD)模型的结果比较吻合,统计关系为LogΔσ=0.71 ML-2.89.3)龙滩水库地区地震辐射能量和地震视应力均随震级的增大而增大,后者意味着大地震是比小地震更高效率的地震能量辐射体.4)总体上不同丛地震应力降水平存在差异.地震应力降空间分布上与库水深度有较好的一致性,即库水深的区域应力降水平高.5)与同震级的构造地震相比,水库诱发地震的应力降值比前者明显偏低,大约小10倍.这可能是由于水库蓄水造成地下介质孔隙压力增大或者水的润滑作用,从而导致在一个比较低的构造应力情况下发生水库诱发地震.     

位于构造活跃区的小湾水库地震活动特征——基于地震精定位的分析

针对我国在西南构造活跃区修建的水库蓄水与地震活动的关系,本文对蓄水已长达7年并在高水位运维多个周期的云南小湾水库,采用结合波形互相关技术的双差地震定位法对水库库区及周边地区2005年7月至2014年12月发生的M≥1.0级地震进行了精定位处理,结果显示出明显的地震成丛活动特征,库区内外的地震震源深度差别较大.对地震震源深度、地震活动与水库蓄水水位及b值分析结果表明:小湾水库蓄水后地震活动明显增多,有水库触发地震发生,触发地震主要分布在沿黑惠江(A)和澜沧江流域(B、C)的3组地震丛中,且3个区的触发地震类型均为快速响应型;在水库蓄水响应活动最明显的地震丛集区A,展现出明显的随水库蓄水水体渗透发生地震"迁移"活动的现象;但库区内也存在着与蓄水关系不大的可能属于正常构造地震的活动,而库区外的地震活动与水库蓄水没有什么相关性,很可能是属于正常的构造地震.综合断层展布、岩性分布及震源深度分析,认为水库蓄水引起的溶岩作用和渗透作用及断层活动可能是小湾水库触发地震的主控因素.     

1987—2022年新安江水库（千岛湖）水面面积时空变化及其与水位、蓄水量的响应关系

水面面积、水位、蓄水量是水库水资源管理的重要基础数据,遥感是湖库水体提取、水位和蓄水量估算的重要技术手段。由于不同水体提取方法的适用性差异、测高卫星数据的有限时间覆盖度和开源数据集的时空分辨率不足等原因,湖库水面面积、水位、蓄水量的长时序、高频率时空变化监测仍存在一定挑战。本研究以新安江水库为研究区,结合多源遥感、气象、水文和土地利用等数据,基于Google Earth Engine云平台,运用水体指数法,分析1987—2022年新安江水库水面面积时空变化特征,构建水位—水面面积、水位—蓄水量和水面面积—蓄水量响应关系,探究水面面积时空变化成因。结果表明:(1)Landsat 5、Landsat 8和哨兵2号数据的最佳水体提取指数分别为AWEI_sh和GNDWI,F1-score分别为91.93%、91.03%和93.14%。相比于开放数据集GSWED(32.61%)、JRC GSW(76.17%)和ReaLSAT(69.76%),基于最优水体指数的水体提取结果具有最高的F1-score(91.26%);(2)时间上,1987—2022年新安江水库水面面积呈显著上升...     

龙滩水库诱发地震三维孔隙弹性有限元数值模拟

本文以龙滩水库为例,根据库区地质构造、深部速度结构及数字地面高程,建立了库区三维有限元模型,基于孔隙弹性理论计算了水库蓄水过程中库底断层和围岩体孔隙压力、有效附加正应力、剪应力和库伦应力的动态变化,并结合水库蓄水后库区地震活动时空分布的特征,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及其可能的成因机制.结果表明：（1） 龙滩水库蓄水后地震活动呈现出明显的丛集性,主要分布在罗妥（丛Ⅰ）、八茂（丛Ⅱ）、拉浪（丛Ⅲ）、坝首（丛Ⅳ）和布柳河（丛Ⅴ）5个水库蓄水后淹没的深水区,这些区域也恰恰是库水加卸载及渗透过程中ΔCFS增加最明显的区域,而ΔCFS的影区几乎没有地震发生,表明水库蓄水后库区地震活动与ΔCFS的变化密切相关.（2） 在水库蓄水过程中,与水库有直接水力联系且渗透性较好的断裂成为地表水体附加水头压力向深部扩散的优势通道,沿此通道附加水头压力扩散的最大深度达13 km左右,震旦系—古生界以碳酸盐岩为主的地层成为附加水头压力扩散的主体层位,这与蓄水后库区中、小地震震源深度均小于13 km,且优势分布在5~10 km的特征相吻合,表明由于孔隙压力的存在降低了岩石的抗剪强度,同时部分抵消了围压的影响,致使该层位的岩体易于产生脆性破坏从而诱发地震活动.（3） 无论是深部还是浅部,各丛地震密集发生的时段绝大部分与相应深度ΔCFS加速升高或阶段性高值时段相重叠,可能说明在库水位快速抬升或阶段性高值时段,受外部荷载加载速率快速升高的影响,库底岩体和断层、裂隙等结构面更容易实现失稳扩展;深、浅部地震响应时间、活动频度和强度的差异可能与不同层位岩体力学性质及渗透性能的不均匀性有关.（4） 各丛地震诱发的物理力学机制有所不同.丛Ⅰ、丛Ⅱ、丛Ⅲ地震的诱发可能与库体重力荷载、孔隙压力扩散和库水浸润弱化3种作用都有关;丛Ⅳ地震的诱发主要受控于库体重力荷载作用,孔隙压力扩散和库水浸润弱化不起主导作用;丛Ⅴ地震的诱发主要受孔隙压力扩散和库水浸润弱化作用的影响,库体重力荷载作用一定程度上抑制了地震的发生.     

Identification of hydrogeological windows based on large-scale mapping of the geological and hydrogeological conditions in Moscow

An original procedure for mapping hydrogeological windows is based on studying the geological structure of the massif overlaying the Podol’sko-Myachkovskii aquifer, changes in the hydrodynamic and hydrogeochemical conditions in the zone of “windows”; as well as calculating the travel time of contaminants in the vertical flow from the Meso-Cenozoic to Podol’sko-Myachkovskii Carboniferous aquifer. Both the areal and vertical distributions of low-permeability deposits are taken into account along with the variations of their thickness and permeability. The results obtained can be used in the development of groundwater protection measures and economic activity regulations in areas with hydrogeological windows.     

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。     

Catchment‐scale conceptual modelling of water and solute transport in the dual flow system of the karst critical zone

Hydrological and hydrochemical processes in the critical zone of karst environments are controlled by the fracture‐conduit network. Modelling hydrological and hydrochemical dynamics in such heterogeneous hydrogeological settings remains a research challenge. In this study, water and solute transport in the dual flow system of the karst critical zone were investigated in a 73.5‐km² catchment in southwest China. We developed a dual reservoir conceptual run‐off model combined with an autoregressive and moving average model with algorithms to assess dissolution rates in the “fast flow” and “slow flow” systems. This model was applied to 3 catchments with typical karst critical zone architectures, to show how flow exchange between fracture and conduit networks changes in relation to catchment storage dynamics. The flux of bidirectional water and solute exchange between the fissure and conduit system increases from the headwaters to the outfall due to the large area of the developed conduits and low hydraulic gradient in the lower catchment. Rainfall amounts have a significant influence on partitioning the relative proportions of flow and solutes derived from different sources reaching the underground outlet. The effect of rainfall on catchment function is modulated by the structure of the karst critical zone (e.g., epikarst and sinkholes). Thin epikarst and well‐developed sinkholes in the headwaters divert more surface water (younger water) into the underground channel network, leading to a higher fraction of rainfall recharge into the fast flow system and total outflow. Also, the contribution of carbonate weathering to mass export is also higher in the headwaters due to the infiltration of younger water with low solute concentrations through sinkholes.     

青海省共和7.0级地震形成机制再研究

分析了龙羊峡水库区的地质、水条件,研究了１９９０年共和Ｍｓ７．０地震与龙羊峡水库蓄水过程的关系。结果表明,龙羊峡水库的蓄水过程和水位变化与共和地震序列主震和强余震的时间分布、前兆场变化、形变场变化和测震学指标的变化呈对应关系,与国内外典型水库震例相似,说明共和７．０级地震为龙羊峡水库诱发作用所致,属于诱发型构造地震。     

紫坪铺水库库区地震精定位研究及分析

利用双差定位法, 对紫坪铺水库台网8个地震台站记录到的2004年8月16日至2008年5月10日的1569个小震进行重新定位。 结果显示, 重新定位后的小震主要集中分布在龙门山推覆构造带的中央北川—映秀断裂、 前山灌县-江油断裂和后山汶川—茂汶断裂上, 其中大部分地震位于北川—映秀断裂并收敛于紫坪铺水库的两端, 走向NE向; 震源深度集中在5~15 km范围内, 平均深度为7.8 km, 15~30 km也有少量地震发生。 水库区域小震活动频度与水库水位存在一定的相关性。 精定位后, 到时残差的均方根平均值为0.048 s, 震源位置的估算误差在水平方向上平均为0.63 km, 在垂直方向上平均为0.51 km。 文中还讨论了紫坪铺水库区震源分布和地质构造的关系。     

The behavior of seasonal variations in induced seismicity in the Koyna–Warna region,western India

Based on the earthquake catalog data for the Koyna–Warna region of induced seismicity in western India, the seasonal variations in seismic activity associated with annual fluctuations in the reservoir water level are analyzed over the time span of the entire history of seismological observations in this region. The regularities in the time changes in the structure of seasonal variations are revealed. The seasonal seismic activity is minimal in May–June when the reservoir level is lowest. During the remaining part of the year, the activity has three peaks: the fall peak in September, winter peak in November–December, and spring peak in February–March. The first mentioned peak, which falls in the phase of the water level reaching its maximal seasonal value is considered as the immediate response of the fluid saturated medium to the additional loading under the weight of reservoir water. The two subsequent maxima concur with the decline phase in the reservoir level and are interpreted as the delayed response associated with the changes in the properties of the medium due to water diffusion. It is shown that the intensities of the immediate and delayed responses to the seasonal water level variations both vary with time as does their ratio. The probable factors affecting the variations in the intensity of the seasonal components of the reservoir-induced seismicity are discussed.