为提高杭州市防震减灾能力,更好地开展杭州市城市活断层探测项目工作,根据杭州市常务副市长盛继芳对“杭州市城市活断层探测项目”的有关指示,由杭州市科技局牵头,会同市政府办公厅、市财政局等相关单位组成调研小组,于2004年8月下旬至9月上旬分别赴上海市地震局、云南省地震局、福建省地震局以及宁波市地震局就“城市活断层探测”项目的开展、实施、管理与成果应用情况以及城市活断层探测技术进行了调研考察。
一、开展城市活断层探测的目的与意义
探测城市地下活断层,可以判断未来地震发生的地域、震级,确定地震破坏的最强地段。通过不同类型活断层产生的地震破坏、位错类型,评估断裂附近的强地面运动,为城市防震减灾和制定发展规划提供科学依据,使新建的重要设施、生命线工程以及可能导致严重次生灾害的工程项目避开活断层。这样即使发生破坏性地震,也可有效地减轻灾害,提高城市规划和建设的合理性,做到政府放心,人民安心。开展城市活断层探测的主要目的归纳如下:
“有没有”——是要解决城市范围内有无断层及其定位问题;
“活不活”——是指对断层的活动性进行鉴定;
“深不深”——是要解决活断层的切割深度或深浅构造关系;
“震不震”——是指对那些距现今仍在活动、且具有一定深部活动背景的断层是否可能发生大地震作出评价;
“错不错”——是指地震发生后,发震断裂是否会出露地表、在城市范围内的地表出现地表破裂带或地表强变形带;
“好对策”——是针对不同的情况,制定相应的防灾对策,包括避让带位置和宽度的确定等。
二、城市活断层探测技术的先进性和可靠性
城市活断层探测项目所采取的技术先进复杂,是一项系统科学工程。中国地震局为了规范《城市地震活断层探测与危险性评价》项目的技术工作,确保项目按统一的技术要求优质完成,结合国内外的实践经验,经过反复论证,制定了《城市活断层探测与地震危险性评价工作大纲》,使之成为指导城市开展地震活断层探测项目的规范性文件。从考察的几个城市看,都是按照此工作大纲开展项目工作的。大纲规定的工作阶段及先进技术方法如下:
1、活断层试验性探测、初查与断层活动性初步鉴定
试验探测的主要内容包括:浅层人工地震探测、地质雷达探测、地球化学探测、高密度直流电法和瞬变电磁法探测、钻孔探测等,并运用星载雷达信息进行隐伏区(活)断层遥感解译的探索。初查与断层活动性初步鉴定是城市活断层探测的基础性技术工作,内容包括:通过室内已有地震、地质与地球物理等文献资料收集、汇编和整理,地形图数字化、航卫片的遥感信息处理与解译、已有钻孔的地层分层对比与第四系现今构造格架分析,有针对性地开展控制性的地球化学(壤中气汞测量)、浅层人工地震探测,结合目标区地震地质调查、沿断层的条带状地质-地貌调查工作,综合编制基础图件,建立第四纪地层层序,初步确定目标区主要断层的活动性和空间位置。
2、目标区及其邻近地区深部地震构造环境探测
地震发生在地壳深部,其孕育和发生与震源附近的地壳结构、物质组成和孕震构造等直接相关。进行人工深地震反射、折射、宽角折射/反射的联合探测,综合利用地震波速度成像和构造成像方法,揭示目标区及其邻近地区直至深度15-20公里(甚至到下地壳)的地壳精细结构、深浅构造特征及其与地震发生的关系。
3、活断层地震危险性评价
在初查和断层活动性初步鉴定、深部地震构造环境探测等工作基础上,针对目标区内主要(活)断层上断点埋深情况,进行跨断层钻孔探测、探槽揭露、古地震调查和系统的年代测定,确定活断层长期滑动习性,综合评价各活断层的地震危险性及其未来地表破裂型地震发生的地点和最大震级。
4、活断层详细探测与综合制图
选择目标区内具地震危险性的主要(活)断层,运用浅层人工地震勘探方法,布置加密测线,进行详细探测,以使主要(活)断层沿迹线的控制和定位精度达到要求,准确确定主要(活)断层的空间位置、产状和规模。同时,进一步地综合各阶段成果资料,编制1:10000主要(活)断层条带状分布图和1:50000目标区主要(活)断层分布图。
5、活断层地震危害性评价
在主要活断层地震危险性评价和详细探测的基础上,综合深浅层地球物理探测成果,建立活断层的三维结构模型,评定主要活断层不同段落未来地震错动方式、破裂类型和位移量等地表变形带特征,针对活断层类型以及城市环境特点,提出城市经济建设中活断层危害防范的对策。
6、活断层地理信息系统建设
利用高性能计算机,结合各种商用软件的集成和二次开发,建立城市活断层基础数据库和具备对活断层探测成果信息的查询显示、数据管理与分析处理以及用于活断层地震危险性分析和危害性对策咨询服务等功能的地理信息系统,提供与国家大城市活断层地理信息系统的数据交换接口。
上海市地震局、云南省地震局、福建省地震局、北京市地震局等城市开展城市活断层探测的经验表明,根据《工作大纲》规定的先进性技术能取得项目的预期成果,如上海市地震局通过项目工作发现原先推测的枫泾-川沙断裂实际上并不存在,且新发现了大场-江湾等6条新的断裂;所考察的这些城市普遍反映浅人工地震勘探、地球物理勘探、钻孔测井等技术手段对于活断层精确定位具有很强的针对性,上海市采用了多种手段同步探测研究表明,多种手段具有一致性的结论。
三、城市活断层项目成果的应用
该项目有关大城市地震断层详细探测、地震危险性评价和危害性评定获得的大量有关地震活断层准确的空间位置、几何学结构、运动学定量参数、地壳深部发震条件探测资料、地震断层的滑动速率、地表破裂型地震的复发模型、近断层构造应力场、现今运动状态、不同地震破裂段的发震概率、有发震危险的地震活断层未来地震地表破裂带特征和断层近场强地面运动对地面设施毁坏的影响带宽度等,建立各大城市地震活断层及其危害性的基础数据库和地震活断层危害的城市规划地理信息应用系统,应用于城市建设规划的土地利用、重大工程选址、建筑抗震设防和震时灾害快速评估、政府决策、指挥部门的应急救灾等。
虽然国内城市活断层项目的开展时间不长,除福州市和上海市基本完成外,其它城市的项目都还在进行中。但考察表明,许多城市活断层项目的阶段性成果也已经在城市建设、规划、重大工程选址、抗震减灾应急等方面得到应用,取得重大的社会和经济效益。
上海市经过活断层探测项目发现了大场-江湾等6条原来不为人所知的新的城市活断层,而原来资料上推测的枫泾-川沙等活断层并不存在。根据城市活断层探测成果,上海市还对金山化工城的规划进行了优化,采取积极有效措施避免地震可能引发的严重次生灾害。宁波市的几个重大的工程项目选址和建设中也应用了活断层探测的成果。福州市经过城市活断层项目探测,明确了最近50年内不会发生5级以上城市直下型地震,并给出了通过城市的活断层避让带,有效地指导了规划建设,对原来规划在活断层上的工程都作了相应的调整。
四、对我市开展“城市活断层探测”项目的建议
1、杭州市“城市活断层探测”是一项利国利民的大事。近百年来80%的地震财产损失,60%人口损失发生在有活断层的城市中。越是经济高速发展时期,越容易忽略地震灾害的隐患。要解决这一问题,一方面要加强建筑物抗震设计并确保建筑质量;另一方面也有必要投入足够的人力、物力,迅速查清城市地下隐伏地震活断层的分布、性质、活动年代等,为政府合理地进行城市规划和社会发展的科学决策提供依据,从而有效减轻地震造成的损失。为此,我们建议市政府尽快决策开展该项目。
2、从各城市的经验教训来看,“地下活断层探测”是一项区域性的工程,这是由本地的地质特点来决定的。因此,在选择目标区时,应重视当地的实际情况。根据现已掌握的我市活断层实际情况,若要彻底查清地下活断层的分布与性质,建议以实施第二方案为佳。
3、“地下活断层探测”是一个相当复杂的系统工程,许多城市由于资金不到位,产生了展而不开、开而不深的局面,严重制约了工程质量。为此,建议市政府确保资金投入,保障该项目的正常进行。
4、“地下活断层探测”项目是一项专业性很强的工作,为保证项目保质保量的完成,建议:一是聘请一位技术专家担任杭州市“地下活断层探测”项目首席专家;二是选择先进有效的探测手段和切合实际的技术指标,果断舍弃效果不佳的手段和方法,提高效益、节省经费,做到事半功倍。
5、各地政府都把“地下活断层探测”项目当作政府为民办实事的项目来实施,建议市政府将城市“地下活断层探测”项目列入“为民办实事”活动内容之一。
6、以各城市的经验来看,在实施“地下活断层探测”项目时,由于涉及的部门和单位较多,很多工作需要协调才能完成。建议建立一个以市政府领导牵头、各有关部门参加的工作协调小组,确保各项工作任务的顺利完成。
(李启敏 杨世锡)