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1、云鹏电站水库诱发地震浅析云鹏电站水库诱发地震浅析云鹏电站水库诱发地 2009 年第 4 期总第 169云鹏电站水库诱发地震浅析罗启祥王昆周仲禹(中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院,云南昆明 650051)摘要:云鹏电站水库区内分布有三迭系中统个旧组灰岩,部分库段灰岩与库水直接接触,水库库容 3.74101TI,为大(2)型水库,云鹏电站水库具有发生水库诱发地震的地震地质条件.本文对水库蓄水后 2007 年 3月至 2008 年 1 月问水库区发生的一系列地震,就其与库水位关系进行分析研究,结合工程区区域地质背景,水库地质条件以及工程规模等,类比国内岩溶地区水库诱发地震震例,判断该系列地震群属岩
2、溶塌陷型水库诱发地震.关键词:云鹏电站;水库诱发地震;地震监测;岩溶塌陷PreliminaryAnalysisontheEarthquakeInductionoftheReservoirofYunpengHydropowerStationLuoQixiang,WangKun,ZhouZhongyu(HydrochinaKunmingEngineeringCorporation,Kunming650051,Yunnan)Abstract:T2gCdistributesatthereservoirofYtmpengHydropowerStation,andthatatsomesectionsoft
3、hereservoirevencontactsdirectlywiththereservoirswater.Withastoragecapacityof3.74x108m3,itisalarge(II)reservoir.Thehydropowerstationhastheseismicgeologicalconditionwhichmayinduceeahquakesduetothereservoir.ThispaperanalyzesandstudiestherelationbetweenaserieseahquakeshappeningfromMarch2007afterthereser
4、voirfillingtoJanuary2008andthereservoirswaterleve1.Consideringtheprojectareasregionalgeologicalbackground,thereservoirsgeologicalconditionsandtheprojectsscale,thispapercomparestheprojectwithsomedomesticcasesinwhichthereservoirsbuiltinkarstregionsinducedeahquakesanddrawstheconclusionthatthesaidseries
5、eahquakeswerekarstcollapsingreservoir-inducedearthquakes.Keywords:YunpengHydropowerStation,reservoirinducedearthquake,seismicsurveillance,karstcollapsing1 工程概况云鹏水电站(原窄丫口电站)位于云南省红河州沪西县境内的南盘江干流上,为南盘江水电规划九个梯级电站中的第八级,水电站的开发任务以发电为主.电站枢纽由土质心墙堆石坝,左岸岸边开敞式溢洪道,左岸引水系统,左岸泄洪(导流)洞,右岸泄洪(导流)洞,左岸交通洞,地面厂房等组成.云鹏电站水库正常
6、蓄水位 902m,相应库容为 3.74x10m,最大库水深度约 87m,坝顶高程 904m,最大坝高 96.5rn,电站装机容量 210MW,为 II 等大(2)型工程.云鹏水电站于 2003 年 8 月 8 日开工,次年 11 月128YunnanWaterpowerTechnology8 日实现截流,2006 年 l2 月 213 电站下闸蓄水,2007 年 5 月 5 日首台机组发电,至同年 9 月 3 日,三台机组均投产发电.电站下闸蓄水后,陆续收到库区发生小地震的报告,据丘北县地震局丘震函200711 号文件,自 2007 年 3 月以来,在丘北县官寨乡境内频繁发生小地震,大非土村震
7、感明显,群众反映异常现象是从电站蓄水以来才出现的.地震造成大小非土,六括,扯龙,旧城等地村民生产,生活受到不同程度影响.2 云鹏电站地震地质背景2.1 区域地质背景2009 隼笛 4 期总第 169 云南水电2.1.1 区域地质概况云鹏电站工程区域属滇东高原盆地区之曲靖岩溶高原盆地亚区与文山岩溶山原亚区交界处,为强烈切割的岩溶高原山区,地形高差大.区内总体地势北西高南东低,南盘江两岸山脉高程 2000m-2500m,河水面高程为 785m-900m,相对高差 1220m-1600m.南盘江河谷以侵蚀作用为主,砂,泥岩河段,河谷相对较开阔,山顶呈浑园状,多属中山缓坡地形,而灰岩河段则呈峡谷地貌景
8、观.区内主要发育有南盘江水系.高原面被河流强烈侵蚀切割,由峰丛洼地,山间盆地过渡成峡谷.测区出露地层主要为三叠系地层,零星分布泥盆系,石碳系,二叠系和第三系地层.泥盆系为一套浅海,半深海碳酸盐相和硅泥质碳酸盐岩建造沉积;石炭系主要为一套浅海相碳酸盐岩建造;二迭第主要为浅海相灰酸盐岩沉积建造;三叠系地层沿南盘江两岸均有出露,区内发育最为完整,与工程关系最为密切,各统均有出露,岩相变化大,根据其岩性,岩相和生物组合等沉积建造的总特征,可将三叠系地层分成东西两个不同类型的沉积相区:东区为砂泥质的海盆型复理石沉积建造,西区为台地型碳酸盐岩沉积;第三系地层主要为内陆湖相碎屑沉积,多为未成岩的疏松砂,砾和
9、粘土.第四系地层分布广泛,厚度变化较大,主要分布于山间盆地,山麓坡脚及河床中.本区属华南褶皱系之滇东褶皱带,地质力学构造体系属云南“山字型“构造体系的东翼与南岭“纬向构造系“西延部分的复合部位.构造形迹为一系列规模较大的压性或压扭性断裂和褶皱组成的北东向构造带,其中南盘江断裂带是本区控制性构造,它对流域的地质发展起着重要作用,控制着流域内的沉积建造及构造发育.南盘江断裂属走向断层,由一组走向北北东至北东的压性逆冲断层组成.在本区,上述压性逆冲断层表现为平行,密集分布,延伸较远,且被次一级扭性断裂错移破坏了其沿走向的连续性.褶皱在本区表现为背斜舒缓,向斜紧密的特征.自北西向南东,向斜渐趋紧密,发
10、生倒转,其东,西部褶皱的走向常被压性断裂破坏或被与其斜交的次级扭性断裂切断.本区地下水类型分为松散岩类孔隙水,砂泥质碎屑岩类裂隙水和碳酸岩类岩溶水.2.1.2 区域构造稳定性区内断裂的新构造运动迹象不明显,新构造运动主要表现为地块的整体抬升,属穹状拱起形.本区外围,西侧依次有南北向的小江断裂带;北东向的师宗一弥勒断裂带,南侧有北西向的文山一马关断裂带.上述断裂均遭受过多期构造运动的加强和改造,力学性质复杂,挽近期活动性明显,为发震断裂,工程区外围主要活动性断裂见图 1.1875 年以来,发生在上述断裂带附近 5 级地震有 10 次.此外,泸西县曾在 1962 年发生过一次 5.5 级地震,震中
11、烈度为度.图 1 工程区外围主要活动性断裂分布图根据本区新生代以来构造运动特点,结合邻区震源机制解以及有关地应力资料分析得出,区内现今构造应力场主要特征是:主应力方向为北西北西西,倾角近水平.根据本地区历史地震强度随距离衰减规律分析,各次历史地震对工程区影响烈度均小于度.据国家质量技术监督局发布的(中国地震动参数区划图(GB18306-2001),在平坦稳定的一般(中硬)场地条件下 50 年超越概率 10%的地震动峰值加速度为0.1g,相应的地震基本烈度为度.2.2 水库基本地质条件云鹏水库为峡谷型水库,长约 46km.河流总体由南西流向北东,河道走向与区域构造线方向一致,多为纵向谷或斜向谷.
12、库区河谷深切,多呈不对称的“V“型谷,局部库段呈嶂谷.库区两岸支流,支沟较为发育,呈树支状分布于库区两岸,规模一般较小.库岸地形坡度一般 25.-35.,局部为陡崖,由碳酸岩层构成的岸坡,地形坡度较陡,而砂,泥岩构成的库段岸坡则较缓.库区出露的地层主要为三叠系的砂,泥岩和碳酸盐岩,局部库段分布有第三系的泥质粉砂岩和底砾岩.YunnanWaterpowerTechnogy129云鹏电站水库诱发地震浅析 2009 年第 4 期总第 169 期库区地质构造发育,构造格架由北东向断裂和褶皱组成,此外,还分布有北两向断裂.北西向断裂多以右行错断北东向断裂.褶皱多被断裂切割破坏,仅在坝址附近沿江两岸见有较
13、完整的窄丫口短轴向斜分布.窄丫口向斜轴向,上游为北东向,向下游逐渐向东偏转,至歹马河附近已转成近东西向,受向斜控制河道在此处成向北凸出的河湾.库区_丰要断裂构造有窄丫口断裂,歹马河断裂,麻疯院断裂,马鞍山断裂,拖戛断裂,大方摆断裂,三塘断裂,法蒙断裂和平房断裂等,其中窄丫口断裂和歹马河断裂与工程关系较为密切,详见图 2.碳酸盐岩层分布地段喀斯特较发育.在河谷中,上部和近岸坡山顶部位,溶蚀裂隙,溶蚀漏斗,水平溶洞等岩溶现象很发育.在河谷下部及岸边部位可见有水平溶洞,落水洞,地下暗河,冒水洞等分布.例如,布德隆下游峡谷区,在两岸 920m 和 lO00m 高程附近常见有大小不等的沿层面发育的水平溶
14、洞分布,旧城附近峡谷的左岸,在高程 870m890m 之间分布有多个水平溶洞,其洞径一般 2m4m,可见深度 20余米.库区见有崩塌和滑坡现象.崩塌作用主要发生在由碳酸盐岩层和坚硬砂岩构成的峡谷或陡坡地段,库区共发育 9 个崩塌体,方量一般规模较大,最大的约130 万 m,最小的约 l0 万 m.库区共发育 18 个滑坡体,体积一般 210 万 m,最大的约 l8 万 m.图 2 云鹏电站库区岩性,构造展布不意图2.3 水库诱震条件分析2.3.】水库规模云鹏水库长约 46km,宽约 lOOm6OOm,相应正常蓄水位 902m 时库容为 3.74x10m,最大库水深度为 87m,为大(2)型水库
15、.从水库规模来看,云鹏电站水库具有诱发水库地震的潜在危险.2.3.2 区域构造背景南盘江断裂带为区内控制断裂,由一组走向北北130YunnanWaterpowerTechnology东至北东的压性逆冲断层组成,无明显活动迹象,区内构造稳定性主要受外围地震带影响.云鹏电站工程区与外围活动断裂相距较远,工程区处于构造相对稳定地段.2.3.3 地层岩性云鹏电站库盆岩性为中生代三迭系一套碎屑岩沉积建造,多数库段岩性砂,泥岩互层,以软岩居多,岩体强度总体较低.从岩性条件来看,库盆岩性偏软,具有一定的塑性,蓄能条件较差,产生水库诱发地震的可能性很小.在上非土至布德隆峡谷进口处库段,支流歹马河库尾段(详见图
16、 2)以及远坝库段船头至铺羊库段(长约 2km)和库尾(长约 1.5km)为灰岩地层,库水与灰岩层接触,见溶蚀裂隙,水平溶洞,落水洞,岩溶漏斗,冒水洞及地下暗河等发育,地表地下岩溶发育程度较高,灰岩本身蓄能条件较好,在上述库段有产生岩溶型塌陷型水库诱发地震的可能.2.3.4 地质构造在水库区,规模较大的主要断层为窄丫口断裂,歹马河断裂,其走向与区内主压应力近正交,为压扭性,无新构造活动迹象,破碎带主要由片状岩,糜棱岩,碎裂岩及透镜体等组成,透水性弱,且断层与库水接触段很短,接触部位壅水深度约 50m,蓄水对断层带的水文地质条件改变有限,诱发构造型水库地震的可能性小.综合分析水库规模,区域构造背景,地层岩性及地质构造等方面条件,云鹏电站水库具有产生诱发地震的地震地质条件.3 岩溶地区水库诱发地震震例分析我国的碳酸盐岩分布较为广泛,这些地区水电工程中的岩溶问题较为突出,其中因岩溶诱发的水库地震较为常见,多为岩溶塌陷型,据相关统计我国岩溶地区已建的水库 5o%g 发生过水库地震,震级多为弱震或中强震.我国碳酸盐岩地区部分水库诱发地震震例见表
