让新丰江水库地震研究的成功经验发扬光大
来源:广东省地震局作者:魏柏林2022-03-19

壮美万绿湖,湾区生命泉


天上瑶池水,人间万绿湖。万绿湖即新丰江水库。她既有西湖的秀美,又有千岛湖(新安江水库)的气势。六十年前的3月19日,新丰江水库发生了6.1级地震。这不仅是我国探测到的首例最大水库地震,也是世界上已发生的4次6级以上水库地震之一。该次地震揭开了我国水库地震研究的序幕,也引来了世界地震学家到此参观、访问和学习。


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新丰江水库位于广东省河源市西部,属东江水系,汇水面积5140平方公里。库区周围为低山丘陵,水面宽阔,坝址以上控制集水面积5740平方公里。1958年7月破土动工,1959年建成。其混凝土大坝最大坝高105米,设计库容量140亿立方米。坝下水电站装机容量29.25万千瓦。


蓄水惠民生,抗震保安全

 

1959年10月,大坝建成后水库蓄水,不久发生频繁地震。政府立即在库区设立地震观测台站,进行地震监测。并于1961年及时按Ⅷ度地震要求对大坝进行抗震加固(原定为Ⅵ度)。1962年3月19日凌晨,发生6.1级地震,震中烈度为Ⅷ度强震。大坝经受了考验,仅在右岸坝段顶部出现82米水平裂缝,左岸坝段亦有较小的不连续裂缝。鉴于工程的重要,又对大坝进行二次加固,以确保工程安全。此举成为世界上工程抗震设防的典范。


新丰江水库蓄水后小震不断,且地震随着水位上升不断增多,震级不断增大,显然与蓄水有关。直到1962年3月19日发生6.1级主震,后续余震不断,延续至今。最大的5.3级余震发生于1964年。多数学者认为,岩体特定的地质条件是水库地震发生的基础,蓄水导致岩体中应变能集中与释放是发震的直接原因。

 

多年来,在各级政府和中国地震局的高度重视和正确领导下,我国众多科技工作者投身到新丰江水库地震监测与研究中。早期有中国科学院地球物理研究所权威地震学家李善邦和傅承义来到现场,接着谢毓寿、许绍燮、李自强、沈泽忠等布设了地震台站,监测地震活动。主震发生后,又有张文佑指导马瑾、胡毓良进行地震地质调查和发震构造的研究。地质部派大批人马进行地质构造、深部构造和新构造的研究,指示要建地应力测量,后续又增设了地电、水氡、水化学、以及跨断层短水准测量的多种监测手段。后来,中国科学院测量与地球物理研究所也来进行水准和三角测量。众多专家在水库地震的成因、监测、预测,以及大坝工程抗震设防研究与实践领域取得了丰硕的成果,在国家各种级别刊物上,发表了近百篇学术论文,其中有三篇论文参加不同时期的水库地震与大坝安全国际会议。尤其是1974年,在西班牙召开了一次国际大坝会议。以沈崇刚等为代表的作者发表了《新丰江水库地震及其对大坝的影响》一文,世界地震学家才知道全球发生6级以上水库地震最早的国家是中国,改变了过去认为只有三个国家发生过6级以上水库地震的认识。而且在水库地震区设置手段最多,研究最详实,对水库大坝设防和加固最到位,一时在世界地震界引起轰动,许多国家纷纷派专家来新丰江水库访问、调查和学习。尤其是美国,于1975年和1980年先后两次组团来新丰江水库参观访问、学术交流。此外还有加拿大、德国、泰国、朝鲜,以及英国、澳大利亚、南斯拉夫、墨西哥等国以个人名义的专家,前来新丰江参观。特别值得一提的是,我国为越南举办了2个月水库地震学习班,又在广州与南美五国、西班牙进行水库地震学术交流。显然,新丰江水库地震综合效应对世界影响是极大的。


传承中创新,科技无极限


新丰江水库地震已过去六十年了。我国的经济社会发生了翻天覆地的变化,随之,国家对新丰江水库地震的研究和投入也与时俱进,增添了许多现代化的仪器与设备。后期,对新丰江水库地震监测和预测的任务,就交由中国地震局直属广东省地震局管理,设立新丰江中心地震台负责具体实施。它拥有一座综合隔震业务楼,现有5个地震观测学科:地震学、大地测量学、水文地质学、元素地球化学、地电地磁学,共18个测项,在运行地震仪器约200台(套),是我国乃至世界水库地震区监测研究水库地震设施最多的台站。


新丰江水库地震六十年来,积累了丰硕的科研成果,又增设了许多监测仪器和手段,对今后研究水库地震提供很大帮助。望能进一步深入研究新丰江水库构造应力场与震源应力场关系及变化,水压、渗透压与地震的关系,怎样的地质构造条件和多大的新构造强度下才能引发地震。还需要回答为什么与新丰江水库坝高一样,库容相差无几的新安江水库(千岛湖),同时都是1959年蓄水,后者就不发生地震?应开展对比研究。最后,期待我国水库地震研究者与世界地震学家,共同研究和解答中国新丰江水库地震(1962.3.19,M6.1)、赞比亚的卡里巴水库地震(1963.9.23,.M6.1)、希腊的克里马斯答水库地震(1966.2.5,M6.2)、印度的柯依纳水库地震(1967.9.23,M6.5)。它们构造背景不同、应力场不同、大坝高低和库容大小也不同,是什么力量使它们发生6级以上水库地震?为何都发生在上世纪六十年代?希望以新丰江水库为实验场,展开国际合作和交流,共同解决世界难题。


在新丰江水库地震六十周年之际,作为曾经在新丰江水库工作战斗过的老地震人,撰写这篇回忆,是希望年轻地震工作者不要忘记,新丰江水库是新中国水库地震研究的起点,加固后的水库是大坝工程抗震设防减轻灾害风险的光辉典范,曾为我国防震减灾事业培养大批优秀人才,为推动防震减灾事业作出过突出贡献。希望新时代的地震人在党的领导下,在习近平新时代中国特色社会主义思想指引下,不忘初心,坚定信心,不断发扬新丰江水库地震成功经验,同心协办推动新时代防震减灾事业继续前进。


作者简介:魏柏林,广东省地震局原工程防震研究院研究员,现为中国老科协地震分会会员,享受国务院特殊津贴。1997年退休后,魏柏林坚持研究、笔耕不辍,编写专著8本,其中《广东省地震构造图集》获2003年中国地震局防震减灾优秀成果奖三等奖,《地震与海啸》获广东省优秀科普图书三等奖;在《华南地震》等刊物发表论文11篇,其中《应用化探方法研究断层活动性及发震构造》一文中首创的“断层气”法引起业界注意和广泛学习;指导和参与“珠江三角洲地震活动特征”“东南沿海地震活动特征”“喀斯特地区工程地震研究”等多个国家和省重点项目。