王維洛：汶川大地震和紫坪鋪水庫
──紫坪鋪水庫大壩工程誘發了地震

2008-07-04 12:09 一、汶川大地震的成因

二○○八年五月十二日四川省汶川縣發生了裡氏七點九級大地震，造成人民生命財產的重大損失。對於此次地震的成因，從大的尺度來分析，是印度洋板塊向北運動，擠壓歐亞板塊，造成青藏高原的抬升。青藏高原在升高的同時，同時也向東運動，擠壓相對穩定的四川盆地。由數條斷裂組成的龍門山斷裂就是位於青藏高原和四川盆地的交界地區。正如日本東京大學地震研究所指出的，過去幾百年裡，龍門山斷裂帶附近多次發生裡氏七級以上大地震，但是龍門山主體並沒有強烈的活動，直到這次地震的發生。此次地震中心汶川縣的映秀鎮，正好處於龍門山斷裂中一條斷裂的西南端。

中國科學院地球科學學院常務副院長、地球物理學博士魏東平認為：「青藏高原不斷東移，處在印度板塊和歐亞板塊之間的中國大陸長期受到兩大板塊的碰撞、擠壓，引發地震的力是一直存在的。地震學上有一個『彈性回跳理論』，當這種擠壓力到達一定限度，必然要釋放出來，地震是『加最後一根稻草』的結果，但這根稻草會在哪裡，誰也說不清楚。」

二、科學家面臨一個全新情況

人類研究水庫誘發地震的歷史並不長，大約只有六十多年。至今人們對於水庫誘發地震的認識，主要來自對於水庫誘發地震案例的經驗總結，主要有：

第一、水庫，特別是大型和巨大型水庫會誘發地震；水在水庫誘發地震中起重要作用；
第二、水庫誘發地震與水庫的大壩高度及蓄水的高度之間線性相關，蓄水高度越高，發生地震的強度就越大；
第三、水庫蓄水高度變化頻繁、變化幅度大，誘發地震的頻率高；水庫蓄水位升高可能誘發地震，水庫蓄水位降低也可能誘發地震；
第四、水庫誘發地震中心距離水庫近；
第五、水庫誘發地震震源深度淺，對地表破壞大；
第六、過去的許多水庫誘發地震案例都發生在弱震地區或地質構造穩定的地區。但是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，這些地震強度足以造成人員傷亡和對建築物以至對大壩本身的破壞。

過去，世界各國建設水庫大壩工程，都比較小心，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。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。

印度洋板塊擠壓歐亞板塊，青藏高原向東運動，龍門山活動斷裂帶，這是形成「五‧一二」地震的內因；在龍門山活動斷裂帶上建造紫坪鋪水庫等工程，誘發地震，這是外因。內因是根本，外因是條件。外因誘發內因起變化。「五．一二」大地震，是蓄水高，水位變化大的紫坪鋪水庫誘發的構造性地震。也就是說，紫坪鋪水庫是壓垮駱駝的最後一根稻草。

三、紫坪鋪水庫大壩工程背景

此次地震中心汶川縣映秀鎮南邊就是紫坪鋪水庫。紫坪鋪大壩工程是中國政府實施「開發大西北計畫」後的第一個大型水電開發項目，也是周永康擔任四川省領導人時堅決支持上馬的項目。據說建造紫坪鋪水庫大壩工程的目的是防洪、發電、供水和灌溉。

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。原中國水電科學研究院的陳實先生就在雜誌上發表文章，提出反對意見。四川省地震局的工程師也多反對。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甯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。李有才和曹樹甯指出，紫坪鋪水庫大壩工程可行性論證報告所認定的，紫坪鋪壩區及其附近地區大地震的影響烈度不超過七度的「工程區四十公里範圍內，歷史上未見有強震發生」，這論斷應予否定。壩區四十公里範圍內，歷史上曾發生過七點五級左右的大地震。可行性論證報告所認定的，紫坪鋪壩區屬地殼結構基本穩定的論斷也應予以否定，該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七點五級大地震的深部構造背景。李有才和曹樹甯認為紫坪鋪水庫大壩工程將是一個潛在的「危險工程」；在工程區壩址下方成都平原的幾千萬人民的生命、財產和國家的社會主義建設將時刻受到威脅。他們建議中央政府立即停建紫坪鋪水庫樞紐工程，或炸掉已建好大壩。如不停建，則必須修改原設計；修改後設計須按九度，或九度以上的地震基本烈度進行設防。以此提高壩區抗大地震的能力，確保成都平原的安全萬無一失。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、李明光審閱此稿並表示贊同他們的觀點。

不顧國內科學家和工程技術人員的反對，不顧四川省地震局工程師們的反對，二○○一年三月紫坪鋪水庫大壩工程正式開工建設。根據官方報導，紫坪鋪水庫大壩工程一共耗資七十二億人民幣。至今，大壩上寫著幾個大字：筑高壩，建平湖。

紫坪鋪水庫蓄水之後，對於該地區的地震活動有什麼影響？紫坪鋪工程開發公司沒有向公眾報告，中國媒體也沒有進行報導。但是環境保護組織和環境保護人士如楊勇、範曉等還是不斷地提醒人們要關注紫坪鋪水庫大壩工程、岷江梯級開發、西部水電大開發所帶來的生態環境問題。但是在紫坪鋪水庫大壩工程勝利完工的喜慶下，看到水輪發電機組帶來的經濟利益，人們陶醉了。

四、水庫誘發5.12地震的理由

筆者認為紫坪鋪水庫誘發了四川汶川大地震，有下列理由：

第一，紫坪鋪水庫是大型水庫，水庫總庫容為十一點一二億立方米，直接建造在龍門山斷裂帶之上。過去幾百年裡，龍門山斷裂帶附近多次發生裡氏七級以上大地震，龍門山斷裂主體也發生過六點五級地震，有發生大地震的地質構造背景。「五‧一二」大地震震級七點九級，超過歷史最大地震記錄。

第二，紫坪鋪水庫緊鄰北川──汶川斷裂帶南端的汶川映秀鎮。活動斷裂帶最突出的部位，往往是震中所在，因為這個部位構造脆弱，應力易於集中。活動構造帶的兩端，常常是震中往返跳動地點，因為活動構造帶在應力加強時，兩端受力最大，是推動進一步發展的有利部位。兩條斷裂帶交匯處，容易導致應力集中，往往是震中所在地點。紫坪鋪水庫的水在高位蓄水的壓力下，通過岩石裂隙進入斷裂帶，促使結構應力的釋放。此次地震受災最嚴重的是汶川縣和北川縣，正是活動構造帶的兩端。

第三，此次地震中心就在紫坪鋪水庫的邊上。臺灣中大王成閣教授製作的四川汶川大地震成因圖中紅色爆炸點處，即紫坪鋪水庫所在地。四川地質大隊範曉工程師提供的四川省龍門山地質構造和地震分布示意圖中可以看到，此次地震和之後的幾次強烈餘震都集中在紫坪鋪水庫周圍地區。中國政府把此次地震命名為汶川地震，其實是一個錯誤，地震中心距離汶川縣城五十六公里。有人認為此次地震應該稱都江堰地震，因為地震中心距離都江堰只有二十一公里。其實地震中心距離紫坪鋪水庫最近，應該叫紫坪鋪地震最為合理。「五‧一二」地震的主地和幾次大餘震多發生在水庫附近地區。

第四，紫坪鋪水庫蓄水高度大，大壩高度超過美國胡佛大壩。雖然紫坪鋪水庫的總庫容不足長江三峽水庫的三十分之一，但是紫坪鋪水庫增加的絕對蓄水位高超過三峽水庫。紫坪鋪水庫增加的絕對蓄水位高為一百二十米，而三峽水庫為一百一十三米。紫坪鋪水庫增加的水壓力超過每平方米一百二十噸。根據前面的介紹，水庫蓄水越高，誘發地震的可能越大。紫坪鋪水庫誘發地震的可能性很大，成為最後一根稻草的可能性也很大。

第五，紫坪鋪水庫蓄水高度變化幅度為國內第一，為六十米，為三峽水庫壩址處水位變化三十米的兩倍。根據三峽水庫和地震關係研究，大幅度水位變化，容易誘發地震。這和國際上的總結，水庫蓄水高度變化頻繁、變化幅度大，誘發地震的頻率也高的結論是一致的。

第六，與三峽水庫相比，紫坪鋪水庫蓄水速度更快。從二○○四年十二月紫坪鋪水庫蓄水開始，到二○○六年十月紫坪鋪水庫完成蓄水一百二十米，歷時一年十個月。而三峽水庫從二○○二年十一月開始蓄水至計畫二○○八年十月完成蓄水一百一十三米，歷時五年十一個月。水庫蓄水速度越快，誘發地震的可能也越大。

第七，二○○七年二月十二日汶川曾發生一次地震，可以認為是紫坪鋪水庫誘發的地震，雖然震級只有三點二級，但是震中和震源深度八公里和此次地震重疊。此次震源深度為十公里（中國地震局最初報導，震源深度三十三公里，後來修正為十──十二公里；美國發表的數據為十九公里）。此次地震破壞嚴重，和震源深度淺有密切關係。典型的由於板塊運動造成的構造地震的震源深，而水庫誘發地震則震源深度淺。震源深度十公里，多為水庫誘發地震範圍。

第八，根據範曉工程師提供的資料，紫坪鋪水庫蓄水後誘發地震的震源分布特徵，和中國地震局對「五‧一二」地震震源分布特徵十分相似，都集中在水庫區，而且在映秀方向的主斷裂上，就是夾角方向和大小也十分相似。這更證實紫坪鋪水庫誘發了「五‧一二」地震。

第九，此次大地震中，逃亡的災民注意到，在地震發生時，紫坪鋪水庫水位迅猛上升，一度成為「汪洋大海」，可見有大量能量從水庫底部釋放出來。

從上面分析來看，紫坪鋪水庫誘發了四川汶川大地震，是壓死駱駝的最後一根稻草。

五、從蓄水位特變看地震預報

人們都很希望知道四川汶川大地震預報的真實情況。中國政府特別是中國地震局、四川地震局都否認震前有任何地震預報，甚至否認震前收到任何地震預報。但是一些科學家都拿出證據，說明他們在震前都提出地震預報，並上報了中國地震局。在這裡，筆者從完全另外一個角度來分析，從紫坪鋪水庫在地震之前的蓄水位的特殊變動，來推斷震前是否有過地震預報。

前面談到，紫坪鋪水庫大壩工程有防洪、發電、供水、灌溉的功能。就發電、供水、灌溉而言，紫坪鋪水庫裡的水位越高，水庫裡的水越多，工程的效益越好，經濟收入越好。但是從防洪而言，紫坪鋪水庫裡的水位越低，水庫裡的水越少，防洪效益越好。

為瞭解決防洪、發電、供水、灌溉之間的矛盾，紫坪鋪水庫每年在五月底、六月份把水庫裡的水位降至防洪控制的低水位，也就是海拔八百一十七米，倒空庫容，為洪水到來作準備。下降水庫水位，是任何水庫大壩工程都最不願意做的事。因為水庫裡的水，就是金錢。把水位降低，就是白白地扔錢。所以他們總是盡量想方設法推遲降低的時間，盡量多撈一些錢。每年十月份，再把水位抬高到海拔八百七十七米，以利於發電、供水等。從管理部門來說，最好是提前抬高水位的時間。

但是在二○○八年五月初，也就是在大地震發生之前，紫坪鋪水庫把水位迅速下降到海拔八百一十九米，距離最低水位只有二米。這是一個十分反常的行為，是一個和紫坪鋪水庫管理部門的經濟利益相矛盾的行為。為什麼水庫提前一個月將水位迅速下降到海拔八百一十九米？只有一個解釋：就是水庫地震部門已經預測到紫坪鋪水庫將誘發地震！此時保持高水位，萬一大壩在地震中發生潰壩，水庫中的水形成潰壩洪水，淹沒都江堰市，淹沒成都市，後果難以想像。

在紫坪鋪水庫周圍佈置有七個地震監測臺站。他們的任務是監測紫坪鋪水庫及周圍地區發生的地震，特別是水庫誘發地震。到二○○六年，這些地震監測臺站已經記錄了六百多次水庫誘發地震。二○○七年二月十二日還發生了裡氏三點二級的地震。四川省地震局專門成立水庫誘發地震研究組，研究紫坪鋪等水庫誘發地震的問題。

必須指出的是，從水庫地震預報大地震的到來，是中國成功預報海城大地震的重要經驗。一九七五年二月四日，遼寧海城發生震級為七點四級地震，因為事前作出預報，人員所受傷亡很小。而作出地震預報的先兆，恰恰是一次在水庫地區發生的地震。一九七四年十二月十二日，在離海城不遠的本溪侵窩水庫附近發生了一次震級為四點八級的地震。侵窩水庫的地震被認為是大地震的前兆，因而加強了臨震的監視工作，採取了防震措施，才使許多人逃脫災難。

五月十二日十四時二十八分四川紫坪鋪水庫附近發生七點九級地震。當天晚上，水利部副部長矯勇就趕到紫坪鋪大壩，成都部隊兩千名官兵火速前往大壩搶險（當時一共投入救災的只有五千名官兵）。可見，四川紫坪鋪水庫將誘發地震，在中國政府，在水利部，在中國地震局，在四川地震局，在四川水利廳，都是一件已經預報的事件。只是人們預報的紫坪鋪水庫誘發地震的震級，依然受到過去經驗的限制，認為不會超過六點五級。所以中央決策層沒有根據這個地震預報發出地震預警，只是要求一些重大基礎設施做出保護措施，比如紫坪鋪水庫採取緊急放水措施。但是人們忘記了一條，在水庫緊急降低水位時，可能會更容易引起誘發地震，而水庫誘發地震的震級可能超過該地區的歷史最大地震！

六、結束語

雖然紫坪鋪大壩通過降低水庫蓄水水位逃過了一劫，但是紫坪鋪水庫誘發地震給千萬中國人造成了巨大災難。震後有關部門聲稱，紫坪鋪大壩是安全的。其實，紫坪鋪大壩的災難並沒有結束。人們還記得一九九三年八月二十七日發生潰壩的青海省海南藏族自治州的溝後水庫大壩。這座大壩的結構和紫坪鋪大壩完全一樣，都是混凝土面板堆石壩。溝後水庫大壩並沒有在幾年前的一次地震中發生潰壩，而是在地震過後很久才潰壩的，而且淹死了好多人。
二○○八年六月十五日

(文章僅代表作者個人立場和觀點)