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。     

重庆市水库诱发地震及其防震减灾工作

长江三峡蓄水和其它水库引起的水库诱发地震正成为重庆市震情的突出特色。本文介绍了重庆市在争取各级政府和社会支持,从基础研究、监测台网建设、国内外合作等方面积极开展水库诱发地震的监测及其相关防震减灾工作的措施。     

三峡工程原地应力测量及蓄水诱发地震探讨

为了研究三峡拟建水库蓄水诱发地震的可能性,1988年在三峡拟建坝址三斗坪附近的茅坪镇花岗岩体中进行了水压致裂应力测量.钻孔深度800m,在154—791m 深度中的16个深度段进行了水压致裂     

三峡地区地震震源机制解初步研究

根据三峡与邻近地区实际天然地震数据,利用GMT软件绘制出三峡地区两次地震的震源机制解。绘制出了三峡地区1964年以来地震震中分布情况,以及频率变化。震源机制解以及三峡与邻近地区断层资料显示出该地区受到西藏块体、四川盆地、川滇块体与鄂尔多斯地块的共同挤压作用,三峡及邻区的现今水平构造应力场的主压应力轴为北东东向,是喜马拉雅期构造应力场的继续。近东西向的向东移动显示出该地区可能为青藏高原地幔物质向东"逃逸"的通道之一。根据水库蓄水前后震源机制解资料反映的震源机制变化,认为蓄水对于三峡及邻区应力场在垂向上有一定的影响。     

水库蓄水及其邻区应力分布

本文以密云邓家湾的实际应力测量结果,讨论了水库蓄水对邻区应力分布的影响,指出水库蓄水使其邻区垂直于库岸方向的水平应力值增加,其数值大于水压应力场的影响。水库邻区的断层若与库岸平行,则水库蓄水使作用在断层面上的法向应力增加,邻区的稳定性增高;反之,则会导致邻区的不稳定。水库蓄水对邻区的附加侧应力作用是水库蓄水诱发地震的重要原因。     

三峡井网水位潮汐差异与含水层参数关系研究

三峡井网于2001年底正式运行,至今已积累大量的观测数据.整个井网记录到的同震、震后效应和水库蓄水效应为我们分析、研究近震、地方震和三峡水库蓄水对三峡地区的影响提供了宝贵的科学依据.整个井网8口井分别分布在坝区和库首区,坝区的4口井位于同一花岗岩块体,另4口建在同一块体、构造类似的库首区.     

t检验方法在评价水库地震中的应用

引入t检验方法对中国1975年以后的30例水库地震震例进行了定量评价。评价中首先分别统计水库蓄水前、后水库区水域线20 km范围内的地震年频度作为统计检验的2个样本,然后通过F检验和t检验方法对2个样本的标准差和均值是否存在显著差异进行检验,根据标准差和均值检验结果判定水库蓄水是否诱发了地震活动。结果显示:①如果水库蓄水前后库区地震年频度标准差和平均值均发生了显著变化,则水库蓄水诱发了地震。②如果水库蓄水前后库区地震年频度标准差无明显变化,但地震年频度平均值变化显著,则水库蓄水可能诱发了地震。③如果水库蓄水前后库区地震年频度标准差和平均值均无明显变化,则水库蓄水没有诱发地震。     

水库诱发地震成因新探

本文对现行的有关水库地震成因的几种观点提出了质疑,研究了水库蓄水后的地形变,并从地形变的角度探讨了水库地震的发震机理。指出了水库蓄水后库区及邻近地区下沉、然后区域或局部地层回升这一水库地形变的共同特征;回升的原因是由于岩石的浸湿膨胀。文中论述了浸湿膨胀对区域地壳稳定性的影响,提出水库蓄水后的浸湿膨胀是导致水库地震的重要因素。     

水口水库地区地震震源机制解特征分析

求解了福建水口水库地区15个地震的震源机制解。 结果表明, 水库蓄水早期地震震源参数变化较大, 而蓄水晚期地震震源参数基本一致。 此外, 还对蓄水早期和蓄水晚期构造主应力方位、作用类型以及地震断层滑动性质特征进行了分析, 虽然这些地震都属于水库蓄水诱发地震, 但相对而言, 蓄水晚期的诱发地震具有明显的构造地震特征。 这些结论将对其他水库地震分析具有一定的参考价值。     

三峡水库蓄水后仙女山断裂北段数值模拟及其孕震机理研究

基于线弹性理论有限元方法,建立三峡库首区的三维有限元模型,模拟计算了库首区尤其是仙女山断裂北段在蓄水后的全位移场和构造应力场变化。结果表明:三峡水库175 m水位蓄水,造成仙女山断裂和九畹溪断裂北段处于全位移场归州低值区和新滩高值区的梯度带上;同时,仙女山断裂和九畹溪断裂北段深部3组主应力值较蓄水前陡增。这样的地段全位移差值变化明显,3组主应力值增高,剪应力和剪应变能易于集中,容易加速仙女山断裂和九畹溪断裂北端失稳而诱发水库地震。     

三峡水库蓄水后库区水沙变化及其生态环境响应特征

三峡水库举世瞩目,是长江保护与治理的关键性枢纽工程,水库自2003年蓄水运行后库区水沙条件均发生了显著改变,对库区水生态环境产生了深远影响。本文系统综述了三峡水库蓄水运行后库区的水流动力特性和泥沙淤积特性,总结了蓄水后水库的新水沙运动情况;从水库蓄水运行后水质参数特征,营养物质、重金属和典型有毒有机污染物的赋存特征等方面,分析了三峡水库库区新水沙变化条件下的水环境响应特征;基于水库蓄水前后浮游植物、底栖动物等重点生物群落的现存量和群落特征变化规律,探索了三峡水库新水沙变化条件下库区的水生态响应特征;最后对未来三峡水库运行下的水生态环境效应研究提出展望,本文可为三峡水库水生态环境保护科学研究和管理提供新的认识和决策参考。     

基于Matlab的三峡水库地震数据处理与分析

本文以Matlab为平台,编制了相应的程序代码,实现了SAC二进制数据读取、地震观测报告数据检验、频谱分析、地震数据的互相关计算和各种地震数据成图等项功能,并将它们运用于长江三峡水库地震加密台网数据的处理.结果表明,三峡库区地震都属于水库诱发地震,在仙女山断裂过江段、九湾溪断裂附近的地震属于断层因蓄水诱发的错动事件;巴东库区神龙溪两岸地震明显呈现出3条线性分布,这是由于水库蓄水后库水从神龙溪两岸等地下暗河渗入而诱发的地震;在长江三峡库区泄滩乡以西的两岸则存在着一些与蓄水相关的塌陷地震.     

三峡井网的布设与观测井建设

介绍了我国第 1个以监测水库诱发地震的地下水前兆为目标的三峡井网布设与观测井建设的科学思路及其实施结果。由于水库蓄水引发一定震级的诱发地震时 ,会引起含水层应力应变状态及与其相关的孔隙压力变化 ,并导致观测井水位的异常变化 ,为此利用震级 (MS)、孕震断层长度(L)与应力应变场变化范围 (R)的关系确定了井数与井间距 ;井位的选择 ,主要依据了地下水动态为映震灵敏条件的科学认识 ,选择了断裂带及其应力易集中的端点、拐点与交点等特殊构造部位 ;井深与井孔结构的确定 ,遵循了在有限投资的前提下 ,尽可能揭露封闭性好的承压含水层 (带 )和尽可能减少地表水文气象因素干扰的原则。按照上述思想与原理 ,在坝区和库首区各布设了 4口井 ,井深为10 0～ 2 0 0m ,均揭露出封闭性较好的承压含水层 (带 )。初步观测结果表明 ,三峡井网的布设与观测井的建设较为成功 ,为诱发地震前兆监测奠定了良好的基础     

三峡水库水面蒸发年内滞后效应分析

水面蒸发在季节变化上相比净辐射等气象要素的相位延迟反映了水体储热对水面蒸发的影响,量化这一对气象要素波动的滞后响应对理解和估算深水水库(湖泊)蒸发非常重要。三峡水库等河道型深水水库的水位和面积具有显著周期性变动,使得其水面蒸发的响应模式更为复杂,而目前对其认识非常薄弱。本文利用2013年8月—2020年7月三峡水库巴东站水面蒸发场和陆面蒸发场的蒸发和气象观测数据,分析了水面蒸发的季节变化及其年内滞后效应。结果表明:水面蒸发场蒸发量在年内的8和12月呈现双峰变化,与只有8月单峰值的陆面蒸发场蒸发量显著不同。水面蒸发场蒸发量相对净辐射、平均气温和水面温度分别存在4、3和2个月的滞后,而陆面蒸发场蒸发量相对滞后时间均在1个月以内;水面与陆面蒸发场相比,水温、蒸发量和水面与大气饱和差之间的滞后时间分别为1、3和4个月,而平均气温和净辐射之间不存在滞后。本文揭示出三峡水库巴东段水面蒸发年内滞后效应主要受到水库水温引起的水面与大气饱和差在季节上滞后的影响,需通过深入分析水温的时空变化来明确整个三峡水库的水面蒸发特征。     

DETERMINATION OF FAULT PLANE PARAMETERS IN THE LONGTAN RESERVOIR BY USING PRECISELY LOCATED SMALL EARTHQUAKE DATA AND REGIONAL STRESS FIELD

The Longtan reservoir is located in Tian'e County, Guangxi Zhuang Autonomous Region, southwestern China on the upper reaches of Hongshui River, the main stream of the Pearl River. The dam of the reservoir is 200m high, and the maximum water depth can be up to 194m as the water level reaches 400m. The reservoir storage capacity is 27.3 billion cubic meters, so it is a typical high-dam reservoir with large storage capacity. Terrain of the reservoir is high in the west and low in the east. The reservoir is located at the confluence of the Hongshui River, Buliu River, Nanpan River, Beipan River, Mengjiang River and Caodu River. The construction of Longtan hydropower station officially started in July 2001, and the reservoir impoundment was on September 30, 2006. The power station is equipped with 9 sets of 700 000kW water turbine generator units, with a total installed capacity of 6.3 million kW and an average annual generating capacity of 18.7 billion kW·h. So its storage and hydropower capacity rank third only to the world-famous Three Gorges hydropower project and the ultra-large hydropower project in Xiluodu of Jinsha River in China. Seismicity enhanced rapidly in the reservoir area after the impoundment. More the 5 000 earthquakes have been recorded so far, with the maximum magnitude of M_L4.8, which occurred on September 18, 2010. The earthquakes are mainly concentrated in the deep water area where fault zones run through. Assuming the seismogenic fault can be simulated by a plane and most small earthquakes occur nearby the fault plane, the information of seismogenic fault can be obtained by the hypocenter location parameters of small earthquakes.     

近20年来三峡水库泥沙淤积及其对库区的影响

泥沙问题是三峡工程建设与运行中的关键技术问题之一,只有妥善处理好泥沙问题,才能保证三峡工程长期有效使用,维持水库功能的全面发挥。本文首先结合实测水文、河道地形观测资料,对三峡水库运行近20年来的泥沙淤积特性及水库排沙比进行了较为全面的分析研究,并与已有研究成果进行了对比;其次,围绕防洪、航运以及坝前段的泥沙淤积等方面,进一步分析了水库淤积产生的影响。结果表明:三峡水库蓄水以来,在不考虑区间来沙的情况下,三峡水库共淤积泥沙20.484亿t,近似年均淤积1.102亿t,水库排沙比为23.6%,水库年均淤积量为原论证预测值的33%。其中,库区干流段累计淤积泥沙17.835亿m³(变动回水区冲刷0.694亿m³;常年回水区淤积18.529亿m³),淤积在水库防洪库容内的泥沙为1.648亿m³(干、支流分别淤积1.517亿m³和0.131亿m³),占水库防洪库容的0.74%,“十一五”攻关阶段研究得出的多年平均淤积量及排沙比较实测值均偏大,变动回水区冲淤则出现反向的...     

三峡水库支流甲烷排放研究进展

甲烷(CH₄)对全球温室效应有着较大的贡献。三峡水库自2003年蓄水以来,其CH₄排放问题已受到广泛关注。但三峡水库反季节的运行方式,使支流库湾CH₄的产生和传输过程受到多方面的影响,进而导致其CH₄排放效应尚不十分明确。本文综述了三峡水库支流CH₄排放的研究进展,典型支流的CH₄排放通量普遍高于干流,位于三峡水库库尾的部分支流CH₄排放通量高于三峡水库库首及库中支流。大多数典型支流的CH₄通量在夏季均达到全年峰值,而在冬季高水位运行期均处于相对较低的水平。同时本文主要从水环境条件、水动力条件、人类活动及气象条件4个方面阐述了三峡水库支流CH₄排放的影响因素。1)水环境条件:支流水华后藻类衰亡分解过程会驱动CH₄释放,且藻类的演替过程会加剧CH₄的产生;温度可以直接影响CH₄的生成速率和消耗速率,也能通过促进藻的生长间接影响CH₄排放;支流相对较低的甲烷氧化菌丰度是其CH₄通量较高的原因之一。2)水动力条件:蓄水期CH₄主要以扩散的方式进行释放,支流较低的流速促进了悬浮物的沉积,上游沉积物中的CH₄含量高于下游;泄水期CH₄主要以冒泡的方式进行释放,下游沉积物中TOC急剧增加,但干流的入侵会削弱支流的温度分层,破坏藻类生长环境,间接影响CH₄通量。3)人类活动:农业耕作使支流水体中的营养物浓度增加,甲烷氧化菌的丰富度降低,细菌群落的营养相关代谢增强;建设用地扩大、支流筑坝增加抑制了有机物的传输,增加了水体中的产CH₄底物,促进了CH₄的产生。4)气象条件:降雨会携带更多营养物质进入支流,同时会增加水体浊度、破坏水体的温度分层,从而对CH₄的产生和传输过程造成影响。最后对未来的研究热点进行了展望,以期为三峡水库CH₄排放的控制和管理提供参考。     

三峡水库175 m试验性蓄水期调度运行对洞庭湖蓄水量变化的影响

长江干流与洞庭湖存在复杂的并联型分汇关系,当三峡水库调度改变长江径流过程时,会引起洞庭湖年内槽蓄量的变化,对于洞庭湖地区防洪、水资源配置和水环境保护产生显著的影响.本文建立了枝城至螺山站的荆江-洞庭湖水流模型,利用2008-2017年的三峡水库实际调度日数据,分析有、无三峡水库调度两种情况下洞庭湖槽蓄量的变化过程,同时利用建库前和近期的水位流量关系反映河道过流能力,分析了河道调整的影响.结果表明:由河道调整引起的槽蓄量变化在汛前消落期、汛期、汛末蓄水期和枯水期分别为-3.06%、0.12%、-0.01%和-13.31%.有三峡水库影响情况下,汛前消落期由于荆江"三口"进入洞庭湖的多年平均总径流增加23.94%,洞庭湖出口处城陵矶多年平均水位升高0.53 m,阻碍了洞庭湖出流,洞庭湖多年平均槽蓄量增长13.30%;汛期由于荆江"三口"分流量减少3.54%,城陵矶水位降低0.02 m导致出湖流量增多,因此洞庭湖多年平均槽蓄量减少0.20%;在汛末蓄水期,荆江"三口"分入洞庭湖的多年平均总径流量减少37.18%,城陵矶多年平均水位降低1.33 m,导致出湖流量增多,因而洞庭湖多年平均槽蓄量减少27.74%;在枯水期,荆江"三口"多年平均总径流量增加5.61%,城陵矶多年平均水位上升0.07 m,最终洞庭湖多年平均枯期槽蓄量增加2.96%.     

基于CORS站网监测三峡地区陆地水负荷对地壳形变和重力变化的影响

三峡地区水资源丰富,加上三峡水库蓄放水的影响,水动力环境复杂,对该区域陆地水负荷变化影响的研究还比较薄弱.本文基于CORS站网,辅以少量重力台站数据,采用负荷形变和重力场球谐分析方法,研究了三峡地区陆地水负荷对地壳形变和重力变化的影响.本文研究发现:①基于CORS站网能够监测陆地水负荷引起的地壳形变和地面重力时空变化.②陆地水负荷对垂直形变的影响达厘米级,对水平形变的影响较小,对地面重力的影响可达数百微伽.③2011年1月至2015年6月陆地水负荷对垂直形变影响的年变化趋于平衡,对地面重力变化影响主要集中在三峡水库和重庆市附近.④基于CORS站网确定的三峡地区陆地水地壳垂直形变,与GRACE卫星重力成果在分布规律和趋势上具有较高的一致性,但在部分区域存在差异.本文研究成果可用于水动力环境监测与水资源保护利用,为高程基准和重力基准的动态维护提供支持.     

三峡水库水环境相关研究文献计量分析与未来展望

自三峡工程论证以来,其建设和运行可能引发的问题成为相关领域研究的热点.2003年6月,三峡水库开始一期蓄水.检索发现,2002年之前有关三峡的研究绝大部分集中于移民和工程建设风险等方面,与水环境相关的论文数量不足5%,相对较少.因此,本文重点对2002-2017年期间,在SCI-E/SSCI上刊发的520篇研究型英文论文和在中国核心期刊上刊发的777篇中文论文进行计量分析.结果表明:关于三峡水库水环境的研究论文数量整体呈逐年递增趋势,中国在三峡水库水环境研究中占据主导地位;ENVIRONMENTAL SCIENCE AND POLLUTION RESEARCH和《环境科学》分别是刊发英文论文和中文论文最多的期刊;中国科学院、重庆大学和三峡大学是三峡水库水环境研究最活跃的机构;"消落带"、"水华"、"浮游植物"、"营养盐"和"水温分层"等方面是三峡水库水环境近几年研究的热点.分析关键词还发现,来自不同学科背景的学者关注的兴趣点和重点不同.一方面,这有利于更全面的研究和多学科之间的碰撞交流;另一方面,即使是表达同一事实,由于学科差异而采用了不同的学术术语和关键词,又妨碍了学科之间的顺畅交流.因此,从科学凝炼不同类型水域共性问题和整合及运用多尺度、多维度的研究手段两个方面着手,不仅可以深度融合不同学科的理论和学术思想,还能深化三峡水环境的研究并提升我国在水库环境生态学研究领域的国际影响力.