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水库地震与区域构造稳定性分析

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《内陆地震》2017年第4期

摘要:本次研究通过针对大峪口水库案例展开分析,通过针对该水库的地震及区域构造稳定性展开分析,依照断裂构造的相应性质、规模以及活动性,针对区域构造的稳定性展开论证,还针对大峪口水库的诱发性地震发生可能性进行评价、分析。最终综合性评价大峪口水路的区域构造稳定性,发现具备较好的稳定性,该水库基本属于稳定区。

关键词:大峪口水库;地震;区域构造稳定性

引言

区域构造稳定性直接对水利工程造成影响,尤其是对于大型水库的水利工程枢纽选址、资金投入以及决策性影响产生重大影响[1]。本次研究的大峪口河上当前共计存在4条引水干渠,分别位于河道的两岸,引水流量总计达到210m3/s,其中北干渠处于废弃状态,而渠首工程现已水毁,基本失去原设计功能[2]。长期发展至今大峪口水库历经了多次区域构造的变化,岩浆的活动频次较为频繁,并且存在较为强烈的区域性变质作用[3]。由此本次研究针对大峪口水库地震与区域构造稳定性展开分析,以期能够为大峪口水库的区域构造稳定性研究提供可参考依据。

一、大峪口水库地质概况

大峪口河是怀仁县一条具常年性流水的主要河流[4],属桑干河支流,发源于西部的左云县截口山,流域面积约303km2,全长54km,年迳流量约为429万m3。本次研究中拟建的大峪口水库,地处大峪口河流的进山处,是一座拦河式山区小(1)型水库。水库的正常蓄水位达到了99.10m,工程区地处大同盆地西缘的二狼山山前的低山丘陵区内,该区域之内的地形地貌单元,涵盖了剥蚀中低山区、山前倾斜平原和细土平原。主要发育河流为桑干河,大峪口河年迳流量429万m3左右。该水库所在的中低山区,主要构成为盆底四围隆起的山脉,整体山势较为陡峭。该山体处于冲沟发育、植被相对较为稀少,且山体绝大多数发育均为堆积型山地[5]。山前为倾斜性平原地区与盆地之间的过渡区域,洪积扇相连形成的山前倾斜洪积平原,为主要农作物生产区和县、乡、村所在地。细土性平原主要构成了大同盆底的冲击性平原及河谷,包括桑干河及其支流河谷和冲积平原是主要农作物生产区和乡、村所在地。

二、大峪口水库及区域构造条件

1.地质构造大峪口水库的区内出露地层,主要发育地层包括[6]太古代、古生界寒武系(∈)、奥陶系(O)、石炭系(C)铝土岩夹薄层灰岩、二迭系(P)和中生界三迭系(T)、侏罗系(J)岩性为白云质灰岩、灰岩、豹皮状灰岩夹泥页岩。(1)在丘陵区域呈现条状的分布带,在低山区以及倾斜性平原的整体过渡带之上,该过渡带包括了上岩性段以及下岩性段,本次研究区域主要在上岩性段,整体地质岩性构成包括了紫苏角闪麻粒岩、紫苏斜长麻粒岩、辉石斜长麻粒岩等组成,可见厚度达到了300m。(2)寒武系在丘陵区以及低山区两者之间的交界部位,整体地质岩性包括了紫灰色不纯灰岩、薄层泥质条带灰岩、鲕状灰岩、夹薄层及薄板状灰岩、黄绿色钙质页岩、砂质页岩等组成,可见厚度达到了50m左右。2.地震基本烈度及地震相关参数依照本次研究中大峪口水库的地震构造条件,分析该地的地震相关参数,划分其地震危险区,距离大峪口水库的主要距离达到70km,该区域存在较大的地震强度,且振动频率相对较高。在社会发展中也发生过多次反复性地震事件,总地平的位移距离达到45m。所存在的地震分布区域在地震构造上,口泉大断裂:又称鹅毛口断裂,是大同盆地的西北边界断裂,也是云冈块坳的边界断裂,属基底断裂。另大同盆地内同样存在一条,经怀仁地震走向的断裂处,后经大同二电厂的物探和钻探,也证实了该隐伏断裂的存在。

三、区域构造稳定性

大峪口水库自全新世发展至今,区域性构造至今已经逐步稳定,但是在灵邱地区于1626年所发生的7级地震,以及代县中强地震的发生,都很大程度的影响了本区域的构造稳定性。地震的主要发生特点,就是地震频度相对较高、且地震强度较大、地震源相对较浅,造成尤为严重的破坏。自公元前231年至今全省境内发生Ms≥5级地震64次(如表2所示),其中发生在大同盆地地震占11%,由此表明大同盆地区域地震活动相对较为频繁,且强度和频度属于中等水平。该水库区域地处断裂层南侧,主要是区域断裂相对较弱的部位,该区域的断裂层在近些年整体活动较弱,不易产生强震。该水库以及水坝所在区域,呢你不的应力并非属于最强应力区域,因此可以有效避免地震断裂所主要造成的影响。除此之外,该水库以及水坝并无出现顺河性断裂情况,整体水库规模相对脚下,在完成蓄水之后,不会存在地震诱发型事件的产生。同时该水库整体存在于软岩以上,不会随地质条件变动而积聚强能量。因此大峪口水库及其水坝,所在的区域构造稳定性相对较弱,通过重视该水库的水坝抗震,保证该水库的安全稳定性,可在此建坝。

四、结语

本次研究通过以大峪口水库为例,针对该水库的地震参数及其活动性展开分析,研究该水库所在地的区域结构稳定性,发现该水库基于地震地质、水文、地震活动性以及区域性地震诱发,区域结构稳定性都不会产生较大影响。除此之外笔者还认为该水库垂直河床发育,因此属于压性性断裂,存在较强的阻水特性,不会在蓄水之后发生永久渗漏。虽然该水库的库岸时有发生坍塌,但是整体基本处于稳定状态。除此之外该水库的整体规模相对较小,因此不会对原本的地质结构造成较大影响,因此在水库的设计方案确定时,只要能够将所在大坝整体安全稳定性加以充分考虑,就可在此建坝。

参考文献

[1]汪碧澜,朱介寿,闻学泽等.紫坪铺水库区地震重新定位与汶川地震震源区结构分析[C]//中国地震学会第14次学术大会专题,2012:20-20.

[2]汪碧澜,朱介寿,闻学泽等.紫坪铺水库区地震重新定位与汶川地震震源区结构分析[J].国际地震动态,2012,(6):20-20.

[3]周昕,杨福平,钟羽云等.浙江地区水库地震与构造地震应力参数特征研究[J].华南地震,2012,32(b11):52-63.

[4]刘文清,朱建,徐新喜等.丹江口库区本底地震与水库地震趋势分析[J].地震地磁观测与研究,2015,(3):58-62.

[5]马恩帅,程建军,刘毅等.基于Quake/W和Slope/W耦合方法的地震作用下水库边坡稳定性的分析—以小锡伯提水库为例[J].石河子大学学报(自科版),2015,33(2):244-251.

[6]杨何,汤明高,朱永国等.高烈度区水库堆积层滑坡地震动力响应及稳定性分析[J].水电能源科学,2016,(8):147-151.

作者:张峰 单位:新疆昌吉方汇水电设计有限公司

内陆地震杂志责任编辑:张雨    阅读:人次