王維洛：再論不排除紫坪鋪水庫誘發四川汶川大地震

如果說印度洋板塊擠壓歐亞板塊，青藏高原不斷東移，龍門山斷裂就像埋藏在地殼中的幾百顆原子彈，那麼在龍門山斷裂上建造紫坪鋪水庫大壩工程就是給原子彈安裝一個不可控制的引爆裝置。四川省地震局的高級工程師李有才和四川地礦局物探大隊曹樹恆高級工程師早就指出紫坪鋪水庫大壩工程將是一個潛在的"危險工程"。

一、世界上著名水庫誘發地震案例介紹

人類對於水庫誘發地震的認識，主要來自對於過去發生的水庫誘發地震案例的經驗
總結。下面介紹世界上幾個著名的水庫誘發地震的案例：

1.1印度科依納水庫誘發地震

印度科依納（ＫＯＹＮＡ）水庫位於印度孟買城以南二百三十公里的地方，庫容量

27.8億立方米，水庫面積116平方公里．科依納水庫於1954年開工建造，1963年完工。

科依納水庫大壩高103米，大壩體積130萬立方米，大壩為粗石混凝土重力壩。印度科依納水庫不但大壩底下的地基十分理想，而且水庫所在地區的地質結構完整，從地質板塊學的觀點來看米，這座水庫是建造在印度板塊上，是印度-澳大利亞板塊的一部分。於幾百年萬前就已經形成。人們認為這種地質結構是最穩定的，即所謂的無震區，而且在水庫建造之前，也沒有地震的記載。大壩位於前寒武紀地質帶上，地質條件非常優越．

但是就在這裡發生了至今為止記錄在案的強度最大的地震。1963年科依納水庫竣工並當即蓄水啟用。在這之後，附近地區就小震不斷，在1964年和1965年之間，最高一週地震次數達四十多次。水庫在1965年蓄滿水，之後地震次數增多，強度加大，到1967年，一週地震次數竟高達320次地震。在1967年9月13日發生了一次震級 5.5級的地震，1967年12月11日在大壩附近發生了為震級6.5級的地震，震中烈度為VIII度。

這次地震的震源就在水庫大壩附近離地面9-23公里的地方。這次地震影響的範圍很大，整個印度半島的西半部分都能感覺到該次地震。由於水庫誘發地震而直接死亡人數約為177人，受傷人數超過1700人。該地區大批房屋倒塌或是受到嚴重損壞，成千上萬的人無家可歸。科依納水庫的大壩雖然沒有因地震而倒塌，但受到嚴重損壞，水泥大壩兩面出現了多處裂縫，有幾處水都從裂縫處滲透出來。不得不採取多種措施補救。科依納水庫的發電機組和渦輪機受到嚴重的損壞。

在地震發生之後，工程地質人員再對該地的地質情況進行調查，發現原來認為是堅硬的玄武岩中，原來有許多中小斷層。這些被認為是不活動的斷層，在水庫建造之後，又重新活動起來。由於水庫大壩高度大，相應的水壓也大，大量庫水大量滲透進去，使岩石間的摩擦力大為減小，從而破壞了岩石間的應力平衡，造成了斷層的運動，這種運動的結果便是地震。印度科依納水庫地震的一個重要的現象就是，只要一進入雨季，水庫水位高漲，水壓加大，水庫地震就在這時發生。

在印度科依納水庫誘發地震之前，人們認為水庫誘發地震的強度不會超過6級。但是科依納水庫誘發地震之後，這個指標修正為6.5級。

1.2美國的ＯＲＯＶＩＬＬＥ水庫誘發地震

ＯＲＯＶＩＬＬＥ水庫大壩高236米，水庫庫容43.65億立方米，是美國最大的水庫之一。ＯＲＯＶＩＬＬＥ水庫所在地區很少有地震活動，只是在水庫大壩周圍50公里的範圍內發生過一些輕微的地震，記錄的最強的一次地震發生在1950年2月8日，地震震級為5.7級，震中在水庫大壩北邊50公里的地方，當時沒有產生大的破壞，也就沒有引起人們特別的注意。

由於ＯＲＯＶＩＬＬＥ水庫大壩高，庫容大，在大壩建造之前，對地震問題還是頗為重視，1963年在距1940年震中一公里遠的地方，安裝了地震儀，來監測地震活動，尋找地震原因。ＯＲＯＶＩＬＬＥ水庫從1967年11月完工開始蓄水，1968年9月蓄滿。

無論是在大壩建造時，還時在大壩建造成後，以致到大壩蓄滿水後到1975年初，在方圓三十公里的範圍內，地震儀只記錄了一些輕微的地震，與過去的記錄沒有變化。

在1975年6月28日ＯＲＯＶＩＬＬＥ水庫大壩的西南面發生了幾次小的地震。人們當時不可能知道，這些小震是大地震的前兆，還以為是像往常一樣，像在加利福尼亞州的一些地區發生的普通小地震。儘管如此，人們還是增添了幾臺可移動的地震儀。

在七月份人們就在這個地區觀察到近二十次地震。最前的一次的地震震級為4.7級。

到七月底地震震級似乎有所減弱。8月1日清晨，位於貝克來的加利福尼亞大學的地震觀測中心的警報系統響了。ＯＲＯＶＩＬＬＥ水庫大壩附近發生了震級為4.7級的地震。在上午六點半左右，在ＯＲＯＶＩＬＬＥ水庫大壩附近又發生了幾次小地震。

負責水庫地震研究的科研人員認為，這是地震活動又重新活躍起來的表現，有可能會發生大的地震，這種可能性雖說不大，但是很實際。為此，一位值班的工程師對水庫大壩及其他設施座了專門的檢查。在檢查過程中，也就是在8月1日中午稍後，發生了震級為5.7級的地震。震中距離ＯＲＯＶＩＬＬＥ水庫的大壩僅10公里．最後確定地震烈度為VII度。大壩上的加速儀測得的最大水平加速度為0.15g。地震地區的損失不是很嚴重。一些煙囪倒了，一些陽臺的牆倒到大街上，一些結構不牢的房屋倒塌，水庫大壩的設施沒有受到損害。

科研人員根據地震儀所得到的資料對地震活動進行了研究，得到的結果是：地震震源以60度的角度向西傾斜。震源中心的深度，在西部約為12公里，在東部接近地面。

岩石沿著震動面向北北偏西的方向發生了位移。如果人們把地震面向地面延長，就可在水庫南面得到一條切線。幾天之後地質工作者就在這假設的切線附近找到了斷裂。人們挖了許多坑槽，發現這是一個存在了很久的地震面而形成的斷裂。在最近的一萬年中發生過多次垂直的活動。每次的位移只有幾個厘米。根據野外的觀察發現，這條到地面終止的斷裂線有５公里長，只是這個地區長滿了草，不易為人們所發覺。根據這個發現，人們對這次地震是否是由水庫建設而應期的作出了不同的推測。當然永遠不可能肯定地回答這個問題，因為那直接的因果關係是無法證實的，而這些指數只能說明這個或那樣的解釋。多數人的意見認為，地震是由水庫建造和蓄水所造成的。毫無疑問，水庫蓄水通過地殼裡岩石的水，增了額外壓力，儘管這個壓力的激勵在擴散過程中減弱，但也許正好碰上了原來岩層中的斷裂的薄弱處，也可以足夠使原來小的裂縫擴大，從而誘發了地震。

雖然這次地震對周圍地區沒有造成很大的損失，但是公眾對這次地震卻是十分關心，特別是對離ＯＲＯＶＩＬＬＥ水庫大壩６５公里的、正在建設之中的ＡＵＢＵＲＮ水庫大壩。ＡＵＢＵＲＮ水庫大壩是加利福尼亞州ＡＵＢＵＲＮ-ＦＯＬＳＯＮ南部地區規劃的一個重要組成部分．ＡＵＢＵＲＮ水庫大壩是當十規劃的世界上最大的雙曲拱型大壩，在可行性研究時對水庫地區的地質調查，結論是地震活動特別弱，而地層穩定，岩體堅硬。1968年開始前期施工，到1975年ＯＲＯＶＩＬＬＥ水庫地區發生地震後，ＡＵＢＵＲＮ水庫大壩工程就停止施工，重新對水庫誘發地震進行調查研究。這次調查研究的結果是，原來認為不活動的斷裂，還是有可能復活，重新開始活動．論證和討論一直延續了五年，最後得出了ＡＵＢＵＲＮ水庫地區水庫誘發地震的最大震級可達6.5級，震中離大壩的最近距離可能為3.7公里，最大地震烈度可能達到VIII度。根據這個研究結果，重新修改了大壩的設計和投資預算，ＡＵＢＵＲＮ水庫大壩才重新開工。

1.3美國胡佛水庫水庫誘發地震

胡佛大壩建造在科羅拉多河上，壩高142 米，胡佛水庫又稱米德湖，水庫容量為350億立方米，於1935年開始蓄水，為當時世界上最大的水庫。米德湖這一帶歷史上沒有地震記錄。但是到1936年九月，當水庫蓄水到100米深時，出現了第一次地震。此後地震活動隨著水庫水位的增高而增加，1937年，水庫水位上升到100米，這年發生了約100次可感地震。1938年在胡佛水庫地區設置地震臺網進行儀器觀測，在這一年記錄了七千次地震，其中一些地震是人感覺不到的。根據儀器觀測，發現地震集中在米德湖附近方圓35公里的地區之內，震中沿斷層集中，震源深度平均小於9公里（根據4個觀測臺測定的震中位置，誤差可小於1公里）。到了1939年5月，水庫蓄滿水已達九個多月，正常水位平均保持在143米左右，因蓄水增加的地面負荷達350億噸，這時的地震活動達到了高潮，其中包括一次震級為五級的地震。在這之後的幾年中，地震活動有所增加．從1935年開始蓄水的十年間，在八千平方公里的範圍內，共發生了約六千次地震．再之後，地震活動漸次率減，總的趨勢是下降，但仍跟著水位變化波動，至今尚未完全平息。在1972年八、九月之間，米德湖附近地區又發生了兩次震級為四級的地震，當時的蓄水為400億立方米。在地震發生之後進行的地質調查，證明這個地區的地質情況很複雜，岩石成份中有花崗岩，片麻岩，前寒武紀片岩，砂岩和灰岩以及第三紀火山岩，並在地表出露許多斷裂，特別是水庫南緣的幾條大斷層，尤關重要。根據地質學家的意見，認為水庫盆地的斷層自上新世以來已入穩定狀態，修建了大壩之後，米德湖水庫的水負荷，使斷層又復活起來。

1.4ＶＡＩＯＮＴ水庫水庫誘發地震和滑坡山崩

在義大利北部阿爾卑斯山區，ＶＡＩＯＮＴ河流在石灰岩中塑造了一條又深又窄的峽谷．在ＶＡＩＯＮＴ流入ＰＩＡＶＥ河流的匯合處，這裡河谷開闊，在匯合處上游兩公里的地方，建造了一座壩高為285米的水庫大壩，為當時世紀上最高的拱型大壩.大壩於1960年完工．ＶＡＪＯＮＴ水庫大壩的主要目的是發電，防洪則是第二位的．水庫庫區在大壩後由西向東延伸，設計水庫蓄水能力為1.66億立方米．在水庫的南邊是ＭＯＮＴＥ-ＴＯＣ山，是個主要由石灰岩和破碎的泥灰岩組成的山體，山體不穩定．但是，當時大多數工程師和地質學家認為，儘管有發生較小的滑坡的可能性，由於山坡的上部陡峭，而下部的地層傾斜度小，所以大部分的山體還是穩定的。

雖然結論如此，工程師們還是認為要對ＭＯＮＴＥ-ＴＯＣ山進行觀測。1960年二月，水庫開始蓄水，工程師們就在山坡上設置標，以便測量可能發生的山體位移。不久，工程師們就從觀察中得出結論，只要水庫的水位上升，ＭＯＮＴＥＴＯＣ山體就向下運動；隨著水位上升速度的加快，山體就向下運動的速度也加快．如果庫區的水位上升到距壩頂25米，山體就向下運動的速度為每天１厘米．地震活動也與水庫蓄水有關．當1961年，水庫中的水被部分排空，地震活動幾乎接近零。 1962年四月，水庫蓄水達到155米，發生了十五次地震。1963年夏季降雨特別多，水庫的水位在八月分上升到以往未曾到大高度，距壩頂只有12米。緊接著，山體下滑運度加快，發出了警告的信息。當時參取了緊急措施，馬上放水降低水庫的水位到180米，在九月分發生了六十次地震．十五天之後，十月一日 22時41分，ＭＯＮＴＥ□ＴＯＣ發生滑坡，滑坡的面積為地質學家估計的五倍。2.40億立方米的岩石，以每秒30米的速度滑入水庫．這個滑坡的力量如此巨大，以致西歐和中歐的所有的地震站都記錄了這次震動．岩石滑入水中，激起100米高的水浪，越過大壩衝向下游．巨浪捲走了LONGARONE城的幾乎所有的居民，沖毀了其他三個村莊，造成1600人死亡。

1.5阿斯旺大壩水庫誘發地震：

阿斯旺大壩位於阿斯旺鎮南部七公里．大壩為堆石大壩，壩高111米，大壩體積為4200立方米．阿斯旺大壩後的水庫稱納塞爾水庫，是為紀念故總統納塞爾．納塞爾水庫庫容1640億立方米，水庫面積6500平方公里．納塞爾水庫於1964年開始蓄水，到1978年，水庫蓄水到達設計最高蓄水位177.8米。在這之後，水位一直保持在 171-177米之間。

1981年十一月，發生了地震震級為5.6級的地震。在主震之前，發生了三次預震，在主震之後，發生了多次餘震。震中分布在納塞爾水庫下的一個大範圍內。震中的烈度估計在VIII度，阿斯旺大壩處的烈度為VI度。1982年七月，又發生了同樣強度等級的地震．阿斯旺大壩所在地區在歷史上一直被認為是非地震地區。雖然一些科學家認為這是一次構造地震，但他們同時也認為，建造水庫是誘發地震的原因之一。

阿斯旺水庫地震是在水庫放水，水位降低時發生的．在發生地震之後，在瑞典專家的幫助下，在阿斯旺水庫地區建立了地震觀測臺網。

1.6卡利巴水庫誘發地震:

卡利巴大壩高125米，水庫面積6649平方公里，水庫蓄水量達1750億立方米。水庫位與沉積層上，同時發現有幾條紀的斷裂，位置也已確定。1958年 12月水庫開始蓄水，這之後發生了多次地震，1959年發生22次地震，1961年發生15次地震，其中一次地震震級為4級，隨後地震活動明顯增加，僅 1962年三月，就發生63次地震，1963年一月到七月，發生61次地震。水庫在1963年八月蓄滿水。這時水庫發生了一系列強烈的地震。最強的一次地震震級為6.1級，另一次地震震級為6.0級。被確定的十個震中均位於水庫的最深處。主地震發生之後，發生了多次餘震，以後幾年，地震活動逐漸減弱。值得指出的是，在卡利水庫建造之前，這裡也是被認為是非地震地區。

1.7小結

過去，世界各國建設水庫大壩工程，都是盡量避免在地質條件複雜的地區建設，更不會建造在會發生強烈地震的斷裂帶上。許多斷裂帶都是在地震發生之後才發現的。

過去的經驗總結是：在弱震地區或地質構造穩定的地區，大型水庫大壩會誘發地震，水庫誘發地震強度可以超過歷史上所記錄的最大地震強度。

但是紫坪鋪水庫大壩則是直接建造在有可能發生強烈地震的龍門山斷裂帶之上。科學家現在就面臨一個完全新的情況：在有強烈地震背景的斷裂帶上和地質構造不穩定的地區建造大型水庫大壩，水庫是否會誘發地震？水庫誘發構造性地震是否還屬於水庫誘發地震的範疇之內？水庫誘發構造性地震的強度是否會超過歷史上所記錄的最大地震強度？就像阿斯旺大壩地區的1981年十一月發生的地震，一些科學家認為這是一次構造地震，但他們同時也認為，建造水庫是誘發地震的原因之一，因為阿斯旺水庫地震是在水庫放水，水位降低時發生的。紫坪鋪水庫和汶川大地震是否也是這樣的關係？是否是紫坪鋪水庫蓄水激發了構造性地震？

二、地震工程師早就指出紫坪鋪水庫大壩工程將是一個潛在的"危險工程"

許多人不知道，紫坪鋪水庫就直接位於龍門山斷裂帶之上！紫坪鋪水庫緊鄰此次四川汶川地震中心！紫坪鋪大壩距離地震中心的直線距離僅為19公里！

四川省地震局的胡先明工程師在"紫坪鋪水庫蓄水前天然地震活動"一文中是這樣描繪紫坪鋪水庫所在地區的地質背景的："紫坪鋪庫區處於揚子准地臺與松潘一甘孜地槽之間的過渡帶，這個構造過渡帶從古生代到中生代早期是中國以地臺為主的穩定區和中國西部以地槽為主的活動區的分界。新生帶以來中國西部強烈的褶皺隆起，形成推覆逆掩的巨型斷裂系，它就是舉世聞名的龍門山皺斷帶。由於印度洋板塊陸殼與歐亞板塊強烈頂撞，產生的強大推擠力使龍門山斷裂帶發生大規模的逆掩推覆構造變形，隨著青藏高原的抬升和地殼物質的橫向蠕散，龍門山斷裂帶成為川青斷塊的東南邊界。"

但是，紫坪鋪水庫大壩工程的工程可行性報告卻漠視這個複查的地質背景，認為：

--"紫坪鋪壩區屬地殼結構基本穩定"；

--"工程區40公里範圍內，歷史上未見有強震發生"；

--"紫坪鋪壩區及其附近地區大地震的影響烈度不超過VII度"。

人們在四川汶川大地震之後再來看這些結論，會發現這些結論都是錯誤的。2000年3月2日國務院總理辦公會第60次會議通過《關於審批四川省岷江紫坪鋪水利樞紐工程可行性研究報告的請示》。就是說，國務院總理辦公會議認同這些結論的。

2008年5月12日發生的四川汶川大地震的事實證明紫坪鋪水利樞紐工程可行性研究報告中的有關結論是完全錯誤的。那麼撰寫這個可行性研究報告的科學家和工程技術人員應該負什麼責任？批准這個報告的國務院又應該負什麼責任？

有人會說，這些都是馬後炮，是事後諸葛亮。就是在紫坪鋪水庫大壩工程上馬之前，中國的許多科學家和工程技術人員都表示反對。比如原中國水電科學研究院的陳實先生就發表文章，提出反對意見。那時的情形是，北京的科學家和工程技術人員多持反對意見；而四川省本地的科學家和工程技術人員則不敢發表反對意見。但是四川省地震局的工程師中也有勇敢站出來的，指出紫坪鋪水庫大壩工程將是一個潛在的"危險工程"。

四川省地震局的高級工程師李有才和四川地礦局物探大隊曹樹恆高級工程師就撰寫了"紫坪鋪水庫樞紐工程基本烈度"的文章，通過對於水庫所在地區的地震地質、新構造、深部地球物理、歷史地震的深入研究，對在龍門山斷裂帶上建造紫坪鋪水庫大壩工程提出堅決反對的意見。李有才和曹樹恆指出，紫坪鋪水庫大壩工程所在地區的地殼結構應屬基本不穩定地區，壩區及其附近地區未來具有發生7.5級大地震的深部構造背景，紫坪鋪壩區及其附近地區大地震的影響烈度不是不會超過7度，而是會達到9度，甚至IX度以上(四川地震局提供的數據，此次汶川地震中心地震烈度為XI度)。四川地震局原黨組書記、局長劉興懷，四川地震局高級工程師蔣能強、李明光也都支持李有才和曹樹恆的觀點。當時李有才和曹樹恆就建議中央政府立即停止停建紫坪鋪水庫樞紐工程，或炸掉已建好大壩。 2005年紫坪鋪水庫開始蓄水之後，出現水庫誘發地震現象。2007年四川省水利廳向李有才徵求了意見，問："紫坪鋪水庫已經建成了，該怎麼辦？"當時已經退休的李有才堅持把大壩炸掉，或者將水庫中的水放掉。令人深思的是，四川省水利為什麼要在2007年向李有才徵求意見。

2005年紫坪鋪水庫開始蓄水，2006年紫坪鋪工程四臺發電機組全部投入生產，整個工程提前一年完工，可以說是春風得意嗎蹄急。紫坪鋪工程號稱創造了很多省內之最、乃至國內之最。

--紫坪鋪水利樞紐工程是新中國成立以來四川省建設的最大的水利樞紐工程，而且是為全國最大的灌區(都江堰灌區)供水。

--紫坪鋪水利樞紐水輪發電機組的水頭變幅為國內最大，居世界前列，技術要求高。

--紫坪鋪水利樞紐工程的面板堆石壩為四川最高、全國第五。

--坪鋪水利樞紐工程泄洪洞的高速水位流速為45.4米／秒，其流速為國內最大。

--在工程施工中，共發現132條煤洞、煤窯，工程地下高含瓦斯為國內大型水電工程瓦斯含量最高，地質複雜程度居國內大型水電工程前列，施工難度係數大等等。

為什麼在此時向當年提出反對意見的李有才工程師徵求意見？是因為紫坪鋪水庫蓄水之後誘發地震所帶來的憂慮。

紫坪鋪水庫大壩工程是一個危險工程，其危險不僅僅在於紫坪鋪大壩可能被強烈地震所損壞，發生潰壩，形成潰壩洪水，淹沒下游的都江堰市和成都市，威脅下游幾百萬人民生命財產安全，同時還在於，紫坪鋪水庫的高位蓄水和大幅度的水位變化，可能激發龍門山斷裂帶中累計的應力的釋放。如果說印度洋板塊擠壓歐亞板塊，青藏高原不斷東移，龍門山斷裂就像埋藏在地殼中的幾百顆原子彈，那麼在龍門山斷裂上建造紫坪鋪水庫大壩工程就是給這些原子彈安裝一個不可控制的引爆裝置。

呼籲中國政府公布紫坪鋪水庫大壩工程地震觀測臺網的觀測資料，為中國人民、世界人民瞭解地震成因提供資料，也為各國科學家研究水庫誘發地震提供資料。

(文章僅代表作者個人立場和觀點)