水庫誘發(fā)地震危險性評價(jià)
水庫誘發(fā)地震危險性評價(jià)
Reservoir-induced earthquake hazard assessment
前言
本標準的第4章、5.1、5.2為強制性條文，其他的技術(shù)內容為推薦性的。
本標準的附錄A、附錄B、附錄C、附錄D為資料性附錄。
本標準由中國地震局提出。
本標準由全國地震標準化技術(shù)委員會(huì )(SAC/TC225)歸口。
本標準起草單位：中國地震局地質(zhì)研究所、中國水利水電科學(xué)研究院、防災科技學(xué)院、北京市地震局、中國地震局地殼應力研究所、湖北省地震局、中國地震局地球物理研究所。
本標準主要起草人：楊清源、胡毓良、汪雍熙、薄景山、胡平、蘇愷之、李安然、陳獻程、馮義鈞。
引言
本標準中水庫誘發(fā)地震(reservoir-induced earthquake)是指由于水庫蓄水或水位變化而引發(fā)的地震。當前有使用水庫誘發(fā)地震和水庫觸發(fā)地震(reservoir-triggered earthquake)的稱(chēng)謂以區別引發(fā)地震成因機制上的不同。前者認為水庫周?chē)脑嫉貧Σ灰欢ㄌ幱谄茐牡呐R界狀態(tài)，水庫蓄水或水位變化后使原來(lái)處于穩定狀態(tài)的結構面失穩而發(fā)生地震；而后者認為水庫周?chē)牡貧σ烟幱谄茐牡呐R界狀態(tài)，水庫蓄水或水位變化后使原來(lái)處于破壞臨界狀態(tài)的結構面失穩而發(fā)生地震。本標準只規范對水庫蓄水或水位變化后發(fā)生地震的危險性進(jìn)行評價(jià)的相關(guān)問(wèn)題，并不涉及引發(fā)地震的成因，因此采用國內外比較一致的做法，將由于水庫蓄水或水位變化而引發(fā)的地震定義為水庫誘發(fā)地震。
水庫誘發(fā)地震危險性評價(jià)是水利水電工程安全性評價(jià)中的重要部分。國家標準GB 17741《工程場(chǎng)地地震安全性評價(jià)》沒(méi)有對水庫誘發(fā)地震危險性評價(jià)的相關(guān)內容作出規定，而且工程場(chǎng)地地震安全性評價(jià)不能完全涵蓋水庫誘發(fā)地震危險性評價(jià)的全部技術(shù)內容。水庫誘發(fā)地震危險性評價(jià)是在水庫修建之前根據水庫影響區的地震地質(zhì)條件對水庫誘發(fā)地震的可能性、可能發(fā)震庫段和最大震級進(jìn)行評價(jià)以及水庫蓄水之后一定時(shí)期內的跟蹤監測工作。
我國是發(fā)生水庫誘發(fā)地震較多的國家之一，已知發(fā)震水庫有20多例。新豐江水庫是世界上第一個(gè)發(fā)生6.0級以上地震的水庫，并造成了嚴重的水庫誘發(fā)地震災害。我國對水庫誘發(fā)地震的研究從1960年開(kāi)始，地震系統和水利水電等部門(mén)進(jìn)行了多方面的研究，取得一定的進(jìn)展。因能源、防洪、供水等方面的需求，未來(lái)一段時(shí)間我國將建設許多高壩大庫工程，對水庫誘發(fā)地震危險性評價(jià)提出了更高的要求。
編制本標準有助于規范水庫誘發(fā)地震危險性評價(jià)工作，增強水利水電工程安全管理意識，促進(jìn)水庫誘發(fā)地震危險性評價(jià)工作的健康發(fā)展。
水庫誘發(fā)地震危險性評價(jià)
1 范圍
本標準規定了水利水電工程水庫影響區的水庫誘發(fā)地震危險性評價(jià)的工作內容、技術(shù)要求和工作方法。
本標準適用于新建、擴建的大型水利水電工程的抗震設計、工程選址和水庫影響區的防震減災。
2 規范性引用文件
下列文件中的條款通過(guò)本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內容)或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據本標準達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。
GB17741 工程場(chǎng)地地震安全性評價(jià)
DB/T14 原地應力測量 水壓致裂法和套芯解除法 技術(shù)規范
3 術(shù)語(yǔ)和定義
下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本標準。
3.1
水庫誘發(fā)地震 reservoir-induced earthquake
由于水庫蓄水或水位變化而引發(fā)的地震。
注：改寫(xiě)GB/T18207.2—2005，定義1.1.6。
3.2
水庫誘發(fā)地震庫段 segment of reservoir-induced earthquake
水庫蓄水可能出現水庫誘發(fā)地震的區段。
3.3
水庫區 reservoir area
水庫正常蓄水位淹沒(méi)的范圍。
3.4
水庫影響區 reservoir influenced area
水庫區及其外延10 km的范圍。
4 水庫誘發(fā)地震危險性評價(jià)工作分級和工作內容
4.1 水庫誘發(fā)地震危險性評價(jià)工作按工程規模和實(shí)際需要分為甲、乙兩級。
4.2 甲級工作適用于壩高大于等于200 m或庫容大于等于5×10[sup]9[/sup]m[sup]3[/sup]或附近有核電站、直接威脅大城市安全的大型水利水電工程項目，工作應包括下列內容：
a) 水庫區地質(zhì)調查，系統收集區域地質(zhì)構造和地震資料，收集資料的區域不超過(guò)150 km；
b) 水庫影響區地震活動(dòng)背景研究；
c) 收集水庫影響區深部構造探測資料，需要時(shí)應進(jìn)行深部構造探測工作；
d) 收集水庫影響區的地應力測量資料，需要時(shí)應進(jìn)行深孔原地應力測量工作；
e) 確定性評價(jià)和概率評價(jià)水庫誘發(fā)地震危險性。
4.3 乙級工作適用于壩高在100m~200m之間或庫容在5×10[sup]8[/sup]m[sup]3[/sup]~5×10[sup]9[/sup]m[sup]3[/sup]之間的水利水電工程，工作應包括下列內容：
a) 水庫區地質(zhì)調查，水庫影響區地震活動(dòng)背景研究地應力基本資料收集；
b) 確定性評價(jià)和概率評價(jià)水庫誘發(fā)地震危險性。
4.4 小于乙級工程需作水庫誘發(fā)地震危險性評價(jià)的大型水利水電工程，按乙級工作內容進(jìn)行。
4.5 擴建的工程擴建后當壩高或庫容規模達到工作分級新一級規模時(shí)，應按擴建后所在級別的工作內容進(jìn)行水庫誘發(fā)地震危險性評價(jià)。
5 主要工作圖件及編圖要求
5.1 圖件比例尺應為1:200000~1:500000，所有圖件應標明水庫區和壩址的位置。地質(zhì)編圖范圍以水庫影響區為主，當有區域斷裂時(shí)應在水庫影響區范圍基礎上外延。
5.2 地質(zhì)圖的編制應包括下列內容：
a) 水庫影響區的主要斷裂分布、產(chǎn)狀、性質(zhì)和最新活動(dòng)方式；
b) 水庫區庫水能接觸到的地層巖性組合或巖石結構類(lèi)型、時(shí)代和界線(xiàn)；
c) 泉水(冷泉和熱泉)出露點(diǎn)的位置。
5.3 地震震中分布圖，應標明資料的起止年代和地震震級。
5.4 水庫誘發(fā)地震危險性評價(jià)圖：標示水庫影響區各庫段水庫誘發(fā)地震的震級、烈度或地震動(dòng)參數。
6 水庫區地質(zhì)調查基本要求
6.1 地質(zhì)圖比例尺不小于1:200000，地形圖比例尺不小于1:100000為底圖，對水庫區范圍內地質(zhì)條件進(jìn)行調查。
6.2 復核水庫區主要斷裂的位置、產(chǎn)狀和力學(xué)性質(zhì)，收集活動(dòng)斷裂的資料。
6.3 收集和分析各類(lèi)不連續面的含水性、滲透性和封閉條件。調查和測量節理的方向、密度和性質(zhì)；繪制節理測量的赤平投影圖或玫瑰圖。
6.4 復核水庫區地層、巖性、產(chǎn)狀、組合關(guān)系和水文地質(zhì)特征的資料。
6.5 調查和收集水庫區可溶巖的分布，巖溶的發(fā)育程度、規模及與庫水的聯(lián)系。
6.6 收集和調查水庫區大型不穩定巖體的資料。
6.7 收集和重點(diǎn)復核水庫區泉的出露地點(diǎn)、流量、水溫(熱泉)、成因。
7 水庫影響區的地震活動(dòng)背景和地應力場(chǎng)
7.1 地震目錄的使用應符合GB17741的規定，可利用地方臺站的工程臺網(wǎng)的測震資料。
7.2 調查和收集水庫區有感地震及其成因，復核水庫區震級大于3.0級地震的震中烈度和震級大于等于4.7級地震的等震線(xiàn)。
7.3 調查收集水庫影響區內的采礦點(diǎn)爆炸源、人工震動(dòng)源、其他類(lèi)型的誘發(fā)地震。
7.4 水庫影響區地應力場(chǎng)調查應包括下列內容：
a) 收集水庫影響區和鄰區地震的震源機制解，包括小地震綜合斷層面解資料；
b) 收集水庫影響區和鄰區的原地應力測量資料，必要時(shí)作點(diǎn)實(shí)際調查。
注：鄰區范圍以上述二者之一的資料能夠確定出水庫區地應力狀態(tài)即可。
甲級工作還應做如下工作：
a) 應對水庫影響區歷史地震震中位置和震源深度進(jìn)行復核；
b) 蓄水前當區域或地方臺網(wǎng)不能控制水庫影響區大于等于1.0級地震時(shí)，應設地震監測臺網(wǎng)，監測水庫影響區地震活動(dòng)背景；
c) 需要進(jìn)行深孔原地應力測量時(shí)，深孔原地應力測量應執行DB/T14的規定。
注：深孔的深度取最大主應力由水平轉向垂直的深度，一般在300m。
7.6 水庫誘發(fā)地震危險性評價(jià)在蓄水前進(jìn)行，與水庫誘發(fā)地震監測臺網(wǎng)沒(méi)有直接聯(lián)系，需要跟蹤監測水庫誘發(fā)地震活動(dòng)時(shí)應建立水庫誘發(fā)地震監測臺網(wǎng)。
8 確定性評價(jià)
8.1 水庫誘發(fā)地震庫段的劃分
8.1.1 應考慮下列地震、地質(zhì)條件進(jìn)行劃分：
a) 地形地貌特征；
b) 巖性組合或巖體結構性狀；
c) 構造位置、斷裂的性質(zhì)、活動(dòng)時(shí)代、方式、膠結狀況，褶皺的形態(tài)和規模；
d) 水文地質(zhì)條件：地下水類(lèi)型、含水和透水不連續結構面的性質(zhì)，補水和排水的關(guān)系，巖溶的分布、發(fā)育程度和規模；
e) 滲透條件：包括地表覆蓋、地下透水通道、封閉條件；
f) 地應力場(chǎng)及與主要斷裂的關(guān)系；
g) 地震活動(dòng)背景。
8.1.2 依據附錄A劃分出三種庫段：
a) 誘發(fā)地震可能性較大的庫段；
b) 誘發(fā)地震可能性較小的庫段；
c) 不易誘發(fā)地震庫段。
8.2 水庫誘發(fā)地震最大震級的確定
按地震、地質(zhì)和工程條件確定水庫誘發(fā)地震最大震級：
a) 水庫條件的類(lèi)比：與發(fā)生誘發(fā)地震的水庫進(jìn)行地震、地質(zhì)和工程條件對比，認為具有類(lèi)似條件的水庫有發(fā)生相同強度地震的可能性；
b) 水庫影響區范圍內歷史地震的最大震級；
c) 根據誘發(fā)地震斷層的長(cháng)度計算水庫誘發(fā)地震的震級，計算方法見(jiàn)附錄B。
9 概率評價(jià)
9.1 收集國內外大型水利水電工程中水庫誘發(fā)地震的震例資料，并隨機選取一定數量未發(fā)生水庫誘發(fā)地震的大型工程實(shí)例，共同組成樣本集。樣本集中水庫誘發(fā)地震震例與樣本總數的比例應不小于12%。樣本總數不得少于234個(gè)。
9.2 確定水庫誘發(fā)地震的誘震因素。誘震因素包括：庫深、庫容、巖性組合或巖體結構類(lèi)型、構造應力環(huán)境或地應力狀態(tài)、斷層活動(dòng)性、地震活動(dòng)背景、水文地質(zhì)結構面發(fā)育情況、水文地質(zhì)結構面與庫水的關(guān)系、巖溶發(fā)育程度。其中庫深、巖性組合或巖體結構類(lèi)型、構造應力環(huán)境或地應力狀態(tài)、斷層活動(dòng)性等是基本因素，必須選取?；疽蛩刂鈶倭磉x若干因素共同組成誘震因素集，因素選取的數量應不少于5個(gè)。
9.3 誘震因素以其“狀態(tài)”來(lái)表示，每種因素可分成幾種狀態(tài),但至少應分為兩種狀態(tài)。各種因素狀態(tài)的劃分方法見(jiàn)附錄C。
9.4 確定預測目標，即對預測的水庫誘發(fā)地震最大震級進(jìn)行分檔(分成若干區間)，震級分檔要適當，既要考慮震級間隔也要考慮到樣本的數目，檔次應不少于兩檔。
9.5 統計樣本不同震級檔次所屬的因素及其狀態(tài)。以誘震因素集中每一個(gè)因素不同的狀態(tài)構成引發(fā)該震級檔次的誘震因素組合條件，并統計其發(fā)生概率。
9.6 分析被評定的水庫各誘發(fā)地震庫段的誘發(fā)地震因素及其狀態(tài)。以誘震因素集中每一個(gè)因素所屬的狀態(tài)構成該水庫庫段誘震因素的組合條件，以A[sub]j[/sub]表示。
9.7 按式(1)分別計算多因素狀態(tài)下可能誘發(fā)地震各庫段不同震級的地震概率：
式中：
P(M[sub]i[/sub]/A[sub]j[/sub])——要預測的某震級水庫誘發(fā)地震的概率；
M[sub]i[/sub]——水庫誘發(fā)地震事件震級的類(lèi)別，(i=0，1，2，…，n)；
A[sub]j[/sub]——水庫各誘發(fā)地震庫段各誘震因素及其相應的狀態(tài)，即誘震因素組合條件，(j=1，2，3…)；
P(M[sub]i[/sub])——各不同震級地震類(lèi)別的驗前概率；
P(A[sub]j[/sub]/M[sub]i[/sub])——不同震級條件下不同誘震因素組合條件的驗前概率。
10 水庫誘發(fā)地震危險性的綜合評價(jià)
10.1 水庫誘發(fā)地震最大震級的評價(jià)
10.1.1 水庫各庫段誘發(fā)地震最大震級由各種誘震條件確定的結果進(jìn)行綜合評價(jià)。綜合評價(jià)最可能發(fā)生的最大震級作為該庫段水庫誘發(fā)地震的最大震級。當確定性評價(jià)和概率評價(jià)結果不一致時(shí)，以確定性評價(jià)為主。
10.1.2 綜合各庫段的水庫誘發(fā)地震最大震級，作出該水庫誘發(fā)地震危險性的總體評價(jià)。
10.2 水庫誘發(fā)地震危害性的評價(jià)
10.2.1 水庫誘發(fā)地震震中烈度與震級的一般關(guān)系見(jiàn)附錄D。給出水庫各庫段水庫誘發(fā)地震的烈度值。
10.2.2 水庫誘發(fā)地震烈度衰減關(guān)系用附錄D的橢圓形衰減模型。當水庫誘發(fā)地震危險性評價(jià)誘發(fā)地震烈度大于Ⅵ度時(shí)，應評價(jià)水庫誘發(fā)地震對水工建筑物和庫區環(huán)境可能帶來(lái)的危害性。
附錄A
(資料性附錄)
水庫誘發(fā)地震庫段劃分的依據
表A.1 水庫誘發(fā)地震庫段劃分的依據
附錄B
(資料性附錄)
根據斷層長(cháng)度計算水庫誘發(fā)地震震級的方法
B.1 斷層長(cháng)度與水庫誘發(fā)地震震級間的統計關(guān)系如下：
a) 斷層長(cháng)度0 km~5 km，誘發(fā)地震震級是M＜4.0；
b) 斷層長(cháng)度5 km~10 km，誘發(fā)地震震級是4.0≤M＜6.0；
c) 斷層長(cháng)度10 km~20 km，誘發(fā)地震震級為6.0≤M＜6.5。
B.2 震級與斷層長(cháng)度間關(guān)系形式為：
式中：
M——震級；
L——斷層長(cháng)度，單位為公里(km)；
A、B——待定系數。
系數A、B要通過(guò)該地區一定數量的地震及引起地震斷層長(cháng)度間進(jìn)行擬合而得出。應用式(B.1)參與擬合的地震斷層長(cháng)度測量要準確，估算水庫誘發(fā)地震能引起的斷層長(cháng)度要合理。在一個(gè)地區若水庫誘發(fā)地震斷層的樣本數滿(mǎn)足不了擬合震級計算公式，可補充一定數量震源深度較淺的天然地震資料。
附錄C
(資料性附錄)
水庫誘發(fā)地震因素狀態(tài)
表C.1 水庫誘發(fā)地震因素狀態(tài)
附錄D
(資料性附錄)
水庫誘發(fā)地震烈度與震級的關(guān)系以及烈度的衰減關(guān)系
D.1 水庫誘發(fā)地震震級與震中烈度的一般關(guān)系
水庫誘發(fā)地震震級與震中烈度的一般關(guān)系見(jiàn)表D.1。
D.2 水庫誘發(fā)地震烈度的衰減關(guān)系
收集水庫誘發(fā)地震的烈度資料，在我國發(fā)震水庫除參窩在東北地區，其他基本在華中南和西南地區。在華中南和西南地區可用水庫誘發(fā)地震的烈度衰減關(guān)系。
水庫誘發(fā)地震的烈度衰減關(guān)系采用橢圓型衰減模型，其形式為：
式中：
I——地震烈度；
C[sub]i[/sub]——回歸常數，其中i = 1，2，3，…；
M——震級；
R——震中距，單位為公里(km)；
R[sub]0[/sub]——近場(chǎng)距離飽合因子，單位為公里(km)；
ε——隨機變量。
采用天然地震烈度的衰減關(guān)系，應符合GB17741的規定，并用震源深度小于15 km的淺震。
參考文獻
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【發(fā)布日期】20070802
【實(shí)施日期】20080301