水库诱发地震危险性评价GB 21075-2007

ICS91．120．25 P15 囝亘 中华人民共和国国家标准 GB21075—2007 水库诱发地震危险性评价 2007-08-02发布 Reservoir-inducedearthquakehazardassessment 2008-03-01实施 宰瞀鹊紫瓣警麟瞥星发布中国国家标准化管理委员会仅111 前 言 GB21075—2007 本标准的第4章、5．1、5．2为强制性条文，其他的技术内容为推存性的。 本标准的附录A、附录B、附录C、附录D为资料性附录。 本标准由中国地震局提出。 本标准由全国地震标准化技术委员会(SAC／TC225)归口。 本标准起草单位：中国地震局地质研究所、中国水利水电科学研究院、防灾科技学院、北京市地震 局、中国地震局地壳应力研究所、湖北省地震局、中国地震局地球物理研究所。 本标准主要起草人：杨清源、胡毓良、汪雍熙、薄景山、胡平、苏恺之、李安然、陈献程、冯义钧。 GB21075—2007 引 言 本标准中水库诱发地震(reservoir_inducedearthquake)是指由于水库蓄水或水位变化而引发的地 震。当前有使用水库诱发地震和水库触发地震(reservo*triggeredearthquake)的称谓以区别引发地震 成因机制上的不同。前者认为水库周围的原始地壳应力不一定处于破坏的临界状态，水库蓄水或水位 变化后使原来处于稳定状态的结构面失稳而发生地震；而后者认为水库周围的地壳应力已处于破坏的 临界状态，水库蓄水或水位变化后使原来处于破坏临界状态的结构面失稳而发生地震。本标准只 对水库蓄水或水位变化后发生地震的危险性进行评价的相关问题，并不涉及引发地震的成因，因此采用 国内外比较一致的做法，将由于水库蓄水或水位变化而引发的地震定义为水库诱发地震。 水库诱发地震危险性评价是水利水电工程安全性评价中的重要部分。国家标准GB17741《工程场 地地震安全性评价》没有对水库诱发地震危险性评价的相关内容作出规定，而且工程场地地震安全性评 价不能完全涵盖水库诱发地震危险性评价的全都技术内容。水库诱发地震危险性评价是在水库修建之 前根据水库影响区的地震地质条件对水库诱发地震的可能性、可能发震库段和最大震级进行评价以及 水库蓄水之后一定时期内的跟踪监测工作。 我国是发生水库诱发地震较多的国家之一，已知发震水库有20多例。新丰江水库是世界上第一个 发生6．0级以上地震的水库，并造成了严重的水库诱发地震灾害。我国对水库诱发地震的研究从1960 年开始，地震系统和水利水电等部门进行了多方面的研究，取得一定的进展。因能源、防洪、供水等方面 的需求，未来一段时间我国将建设许多高坝大库工程，对水库诱发地震危险性评价提出了更高的要求。 编制本标准有助于规范水库诱发地震危险性评价工作，增强水利水电工程安全管理意识，促进水库 诱发地震危险性评价工作的健康发展。 Ⅱ 水库诱发地震危险性评价 GB21075—2007 1范围 本标准规定了水利水电工程水库影响区的水库诱发地震危险性评价的工作内容、技术要求和工作 方法。 本标准适用于新建、扩建的大型水利水电工程的抗震设计、工程选址和水库影响区的防震减灾。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有 的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB17741工程场地地震安全性评价 DB／T14原地应力测量水压致裂法和套芯解除法技术规范 3术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3．1 水库诱发地震reservoir-inducedearthquake 由于水库蓄水或水位变化而引发的地震。 注：改写GB／T18207．2—200s，定义1．16。 3．2 水库诱发地震库段segmentofreservoir-inducedearthquake 水库蓄水可能出现水库诱发地震的区段。 3．3 水库区 reservoirarea 水库正常蓄水位淹没的范围。 3．4 水库影响区 reservoirinfluencedarea 水库区及其外延10km的范围。 4水库诱发地震危险性评价工作分级和工作内容 4．1 水库诱发地震危险性评价工作按工程规模和实际需要分为甲、乙两级。 4．2甲级工作适用于坝高大于等于200m或库容大于等于5×109ITl3或附近有核电站、直接威胁大城 市安全的大型水利水电工程项目，工作应包括下列内容： a)水库区地质调查，系统收集区域地质构造和地震资料，收集资料的区域不超过150km； b) 水库影响区地震活动背景研究； c)收集水库影响区深部构造探测资料，需要时应进行深部构造探测工作； d)收集水库影响区的地应力测量资料，需要时应进行深孔原地应力测量工作； e)确定性评价和概率评价水库诱发地震危险性。 4．3乙级工作适用于坝高在100m～200m之间或库容在5×103n13～5×109m3之间的水利水电工 】 GB21075--2007 程，工作应包括下列内容： a)水库区地质调查，水库影响区地震活动背景研究地应力基本资料收集； b)确定性评价和概率评价水库诱发地震危险性。 4．4小于乙级工程需作水库诱发地震危险性评价的大型水利水电工程，按乙级工作内容进行。 4．5扩建的工程扩建后当坝高或库容规模达到工作分级新一级规模时，应按扩建后所在级别的工作内 容进行水库诱发地震危险性评价。 5主要工作图件及编图要求 5．1 图件比例尺应为l：200000～1：500000，所有图件应标明水库区和坝址的位置。地质编图范围 以水库影响区为主，当有区域断裂时应在水库影响区范围基础上外延。 5．2地质图的编制应包括下列内容： a)水库影响区的主要断裂分布、产状、性质和最新活动方式： b)水库区库水能接触到的地层岩性组合或岩石结构类型、时代和界线； c) 泉水(冷泉和热泉)出露点的位置。 5．3地震震中分布图，应标明资料的起止年代和地震震级。 5．4水库诱发地震危险性评价图：标示水库影响区各库段水库诱发地震的震级、烈度或地震动参数。 6水库区地质调查基本要求 6．1地质图比例尺不小于1：200000，地形图比例尺不小于l：100000为底图，对水库区范围内地质 条件进行调查。 6．2复核水库区主要断裂的位置、产状和力学性质，收集活动断裂的资料。 6．3收集和分析各类不连续面的含水性、渗透性和封闭条件。调查和测量节理的方向、密度和性质；绘 制节理测量的赤平投影图或玫瑰图。 6．4复核水库区地层、岩性、产状、组合关系和水文地质特征的资料。 6．5调查和收集水库区可溶岩的分布、岩溶的发育程度、规模及与库水的联系。 6．6收集和调查水库区大型不稳定岩体的资料。 6．7收集和重点复核水库区泉的出露地点、流量、水温(热泉)、成因。 7水库影响区的地震活动背景和地应力场 7．1地震目录的使用应符合GB17741的规定，可利用地方台站和工程台网的测震资料。 7．2调查和收集水库区有感地震及其成因，复核水库区震级大于3．0级地震的震中烈度和震级大于等 于4．7级地震的等震线。 7．3调查收集水库影响区内的采矿点爆炸源、人工震动源、其他类型的诱发地震。 7．4水库影响区地应力场调查应包括下列内容： a)收集水库影响区和邻区地震的震源机制解，包括小地震综合断层面解资料； b) 收集水库影响区和邻区的原地应力测量资料，必要时作点实际调查。 注：邻区范围以上述二者之一的资料能够确定出水库区地应力状态即可。 7．5甲级工作还应做如下工作： a)应对水库影响区历史地震震中位置和震源深度进行复核； b)蓄水前当区域或地方台网不能控制水库影响区大于等于1．0级地震时，应设地震监测台网，监 测水库影响区地震活动背景； c) 需要进行深孔原地应力测量时，深孔原地应力测量应执行DB／T14的规定。 注：深孔的深度取最大主应力由水平转向垂直的深度，一般在300m。 2 GB21075—2007 7．6水库诱发地震危险性评价在蓄水前进行，与水库诱发地震监测台网没有直接联系，需要跟踪监测 水库诱发地震活动时应建立水库诱发地震监测台网。 8确定性评价 8．1水库诱发地震库段的划分 8．1．1应考虑下列地震、地质条件进行划分： a)地形地貌特征； b) 岩性组合或岩体结构性状； c)构造位置、断裂的性质、活动时代、方式、胶结状况，褶皱的形态和规模； d)水文地质条件：地下水类型、含水和透水不连续结构面的性质，补水和排水的关系，岩溶的分 布、发育程度和规模； e)渗透条件：包括地覆盖、地下透水通道、封闭条件； f)地应力场及与主要断裂的关系； g)地震活动背景。 8．1．2依据附录A划分出三种库段： a)诱发地震可能性较大的库段； b) 诱发地震可能性较小的库段； c)不易诱发地震库段。 8．2水库诱发地震最大震级的确定 按地震、地质和工程条件确定水库诱发地震最大震级： a)水库条件的类比：与发生诱发地震的水库进行地震、地质和工程条件对比，认为具有类似条件 的水库有发生相同强度地震的可能性； b)水库影响区范围内历史地震的最大震级； c)根据诱发地震断层的长度计算水库诱发地震的震级，计算方法见附录B。 9概率评价 9．1 收集国内外大型水利水电工程中水库诱发地震的震例资料，并随机选取一定数量未发生水库诱发 地震的大型工程实例，共同组成样本集。样本集中水库诱发地震震例与样本总数的比例应不小于 12％。样本总数不得少于234个。 9．2确定水库诱发地震的诱震因素。诱震因素包括：库深、库容、岩性组合或岩体结构类型、构造应力 环境或地应力状态、断层活动性、地震活动背景、水文地质结构面发育情况、水文地质结构面与库水的关 系、岩溶发育程度。其中库深、岩性组合或岩体结构类型、构造应力环境或地应力状态、断层活动性等是 基本因素，必须选取。基本因素之外应再另选若干因素共同组成诱震因素集，因素选取的数量应不少于 5个。 9．3诱震因素以其“状态”来表示，每种因素可分成几种状态，但至少应分为两种状态。各种因素状态 的划分方法见附录c。 9．4确定预测目标，即对预测的水库诱发地震最大震级进行分档(分成若干区间)，震级分档要适当，既 要考虑震级间隔也要考虑到样本的数目，档次应不少于两档。 9．5统计样本不同震级档次所属的因素及其状态。以诱震因素集中每一个因素不同的状态构成引发 该震级档次的诱震因素组合条件，并统计其发生概率。 9．6分析被评定的水库各诱发地震库段的诱发地震因素及其状态。以诱震因素集中每一个因素所属 的状态构成该水库库段诱震因素的组合条件，以A，表示。 9．7按式(1)分别计算多因素状态下可能诱发地震各库段不同震级的地震概率： 3 GB21075—2007 P(MJA，)一毒丝鲨坠丝L 蚤P(M)P(A／M) (1) 式中： P(MJA)——要预测的某震级水库诱发地震的概率； M。——水库诱发地震事件震级的类别，(i一0，1，2，⋯，n)； A，——水库各诱发地震库段各诱震因素及其相应的状态，即诱震因素组合条件，(j一1，2，3 ⋯)； P(M：)——各不同震级地震类别的验前概率； P(A／Mi)——不同震级条件下不同诱震因素组合条件的验前概率。 10水库诱发地震危险性的综合评价 10．1水库诱发地晨最大震级的评价 10．1．1水库各库段诱发地震最大震级由各种诱震条件确定的结果进行综合评价。综合评价最可能发 生的最大震级作为该库段水库诱发地震的最大震级。当确定性评价和概率评价结果不一致时，以确定 性评价为主。 10．1．2综合各库段的水库诱发地震最大震级，作出该水库诱发地震危险性的总体评价。 10．2水库诱发地震危害性的评价 10．2．1水库诱发地震震中烈度与震级的一般关系见附录D。给出水库各库段水库诱发地震的烈 度值。 10．2．2水库诱发地震烈度衰减关系用附录D的椭圆形衰减模型。当水库诱发地震危险性评价诱发 地震烈度大于Ⅵ度时，应评价水库诱发地震对水工建筑物和库区环境可能带来的危害性。 4 附录A (资料性附录) 水库诱发地震库段划分的依据 表A．1 水库诱发地震库段划分的依据 GB21075—2007 库段划分的依据 库段 河谷地貌形态 构造部位 岩性条件 渗透条件 地震活动背景 峡谷、v型谷纵向 背斜的核部、向斜的 大面积质纯层厚产 基岩裸露地段、地下 活动区、弱震区、无水库 谷、岸坡陡立、基岩 翼部、含水和透水的 状较平缓的灰岩、自 暗河、岩溶管道成 震区诱发 裸露、存在不良地 张性断面构造部位、 云质灰岩、纯大理石 网、活动断层 地震 质体 存在顺河向不连 或块状岩体 可能 续面 性较 峡谷、V型谷纵向 大的 谷、岸坡陡立、基岩 含水和透水的张性 火成岩侵人体和巨 基岩裸露地段，基岩 活动区、弱震区、无 库段 裸露、存在不良地 断面构造部位、存在 厚火山熔岩或称块 中有连通性好的透 震区 顺河向不连续面 状岩体 水通道，活动断层 质体 水库 诱发 中、薄层灰岩及中、 地震 宽谷、岸坡平缓、 薄层灰岩与碎屑岩、 岩溶不太发育 活动区、弱震区、无 可能 峡谷 断层裂隙不发育 泥灰岩等互层或称 震区 性较 层状岩体 小的 库段 变质岩中的片岩、板 不易 岩和沉积岩中的页 诱发 宽谷、岸坡平缓 断层裂隙不发育，层 岩、砂岩、砾岩的碎 活动区、弱震区、无 地震 间连通性差 屑岩系；第四系中的 地表有松软层覆盖 震区 库段 砂砾岩、页岩及土层 等松散岩系 GB21075—2007 附录B (资料性附录) 根据断层长度计算水库诱发地震震级的方法 B．1断层长度与水库诱发地震震级间的统计关系如下； a)断层长度0km～5km，诱发地震震级是M<4．0； b)断层长度5km～10km，诱发地震震级是4．o≤M<6．0； c) 断层长度10km～20km，诱发地震震级为6．0≤M<6．5。 B．2震级与断层长度间关系形式为： M—AlogL—I—B (B．1) 式中： M——震级； L——断层长度，单位为公里(kin)； A、B——待定系数。 系数A、B要通过该地区一定数量的地震及引起地震断层长度问进行拟合而得出。应用式(B，1)参 与拟合的地震断层长度测量要准确，估算水库诱发地震能引起的断层长度要合理。在一个地区若水库 诱发地震断层的样本数满足不了拟合震级计算，可补充一定数量震源深度较浅的天然地震资料。 附录C (资料性附录) 水库诱发地震因素状态 表C．1 水库诱发地震因素状态 GB21075--2007 状 态 诱震因素 l 2 3 4 5 D。：深度大于D2：深度为90mD。：深度小于 140m ～i40m 90m 库水深度D／m D。：深度大于D2：深度为92i'llD。：深度小于 150m ～150m 92m y。：库容大于等于 U：库容为 U：库容小于 库容y／亿立方米 20亿立方米～ i00亿立方米 20亿立方米 100亿立方米 S1：挤压 &：拉张 S。：剪切 应力状态S S，：逆断层环境 S2：正断层环境 是：走滑断层环境 断层活动性F Fl：活动 F。：不活动 岩性条件R R。：碳酸岩 R：花岗岩 R3：沉积岩‘ R4：火山和火成岩6R。：变质岩 岩体类型G G。：块状岩体 岛：层状岩体 G3：碳酸盐岩体 B，：强活动区(烈 岛：中等活动区 B3：弱震(烈度小 度大于等于Ⅷ度) (烈度大于等于Ⅶ 地震活动 且小于Ⅷ度) 于Ⅶ度) 背景B B2：弱震区(烈度 Bl：活动区(烈度 岛：无震区(烈度 大于等于Ⅷ度) 大于等于Ⅵ且小 小于Ⅵ度) 于Ⅷ度) 水文地质结构面 FDl：导水深度大FDo：导水深度为F聩：导水深度小 发育情况FD 于2000m 500m～2000m于500m 水文地质结构面与 FC。：直接接触 FCz：不直接接触 FC，：不连通 库水接触关系FC 但有连通 岩溶发育程度SKSK。：强 SK。：弱 SK；；不发育 8不含碳酸盐。 6不含花岗岩。 7 GB21075—2007 附录D (资料性附录) 水库诱发地震烈度与震级的关系以及烈度的衰减关系 D．1 水库诱发地震震级与震中烈度的一般关系 水库诱发地震震级与震中烈度的一般关系见表D．1。 表D．1 水库诱发地震震级与震中烈度的一般关系 震 级 烈 度 备 注 3．o～3．9 V 常可达Ⅵ度 4．o～4．9 Ⅵ 少数达Ⅶ度 5．o～5．9 Ⅶ 个别达Ⅷ度 6．o～6．5 Ⅷ 或比Ⅷ度强 D．2水库诱发地震烈度的衰减关系 收集水库诱发地震的烈度资料，在我国发震水库除参窝在东北地区，其他基本在华中南和西南地 区。在华中南和西南地区可用水库诱发地震的烈度衰减关系。 水库诱发地震的烈度衰减关系采用椭圆型衰减模型，其形式为： j—C。+C2M+c3lg(R+R。)+E⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(D．1) 式中： 卜一地震烈度； c：——回归常数，其中i--1，2，3，⋯； M——震级； R——震中距，单位为公里(km)； 风——近场距离饱合因子，单位为公里(kin)； e——随机变量。 采用天然地震烈度的衰减关系，应符合GB17741的规定，并用震源深度小于15km的浅震。 8 GB21075—2007 参考文献 [1]中国地震局．GB／T18207．12000防震减灾术语第1部分：基本术语Is]．北京：中国标 准出版社，2000． [2] [3] [4] [5] [6] 全国地震标准化技术委员会．GB／T18207．2—2005防震减灾术语 第2部分：专业术语 [s]．北京：中国标准出版社，2005． 水利部长江勘测技术研究所．SL245--1999水利水电工程地质观测规程[s]．北京：中国水 利水电出版社，1999． 胡毓良等．长江三峡工程水库诱发地震问题的研究[M]／／现今地球动力学研究及其应用．北 京：地震出版社，1994． 汪雍熙等．水库诱发地震研究[M]／／中国水利发电工程：工程地质卷．北京：中国电力出版 社，2000． HuYuliang，ZhaoMeng，eta1．EstimationofPotentialRiskofreservoir—inducedEarthquake fortheProposedHydroelectricProjectiontheYangtzeGorges[J]．EarthquakeResearchin China，1995，9(4)．