2014年10月《地球物理学报》出版的陶玮等(2014)“紫坪铺水库造成孔隙弹性耦合变化及其对2008年汶川地震触发作用”一文，采用二维有限单元法模拟紫坪铺水库蓄水引起的载荷和孔隙应力变化，得到在震源深度“ΔCFS增长值超过2~25 kPa，对汶川地震的发生有较强的促进乃至触发作用”，“从整体来看，紫坪铺水库蓄水对龙门山断裂带起加载作用，有可能触发地震．……紫坪铺水库的蓄水增加了汶川地震的危险性.”

陶玮等(2014)基于完全耦合孔隙弹性理论，模拟紫坪铺水库蓄水造成的区域应力场和孔隙压力场的变化的原则和思路是正确的，但仍然采用二维模型是一个不足.真实三维模型中水库是有限的一定 面积内的载荷；而二维计算模型，却把载荷作为无限长的带状载荷，因此二维模型夸大了水库的作用，见图 1.

图1

Fig. 1

图 1 二维和三维模拟的差别示意图 Fig.1 The sketch map of the difference between the 2D model and 3D model

在三维模型中，真实震源位置F离水库较远、面载荷量有限；二维近似中，相当于虚拟震源F′受到更大的带状载荷(图 1中蓝色)，载荷到虚设震源的距离也较近.因此，二维模型会给出夸大了的结果和缩短了孔隙压力演化所需要的时间.郑亮等(2013)在确保网格足够计算精度的情况下，对比了二维和三维模型下紫坪铺水库蓄水引起的弹性应力和孔压，得出在汶川地震震源处(13 km)二维模型计算结果比三维的夸大了大约三倍.因此，陶玮等(2014)二维模型得到的震源处库仑应力增长2~25 kPa的结论，如果考虑三维模型，可能只能解读为0.7~8 kPa.

已发表的二维模拟都给出了较高的库仑应力估计.Ge等(2009)应用有限元二维均匀介质数值模拟，计算得出紫坪铺水库蓄水使得震源处的库仑应力变化可达到0.01 MPa，认为紫坪铺水库蓄水使得汶川地震提前数十到一百年到来.周斌等(2010)考虑了更加复杂的材料参数设置，讨论了孔弹性介质下的二维有限元模拟结果在6 km深度，库仑应力变化可达到0.1 MPa.

雷兴林等(2008)采用三维解析解弹性载荷以及考虑沿断层二维渗透计算求得紫坪铺水库蓄水产生的水体载荷和孔隙压力，认为10 km以上深度库仑应力变化可以到50 kPa，可满足触发汶川地震发生的条件.Deng等(2010)通过三维弹性载荷解析解和二维沿断层渗流模型数值解计算出紫坪铺水库蓄水对汶川地震震源处的库仑应力变化仅为0.001 MPa 量级，对大地震的发生影响很小.Gahalaut等(2010)通过孔弹性介质中的弹性与渗流耦合作用的三维解析解，得出M_S8.0大地震由于紫坪铺水库蓄水引起震源处(19 km)库仑应力变化量为-0.001 MPa，认为紫坪铺水库蓄水/放水与汶川地震的发生没有关系.孙玉军等(2012)利用三维孔隙弹性模型探讨紫坪铺水库对汶川地震的影响，得出在汶川地震发震 时刻，震源处(13 km)的库仑应力变化量为0.001 MPa 左右，认为正的库仑应力使得汶川地震发震断层更加危险，但此量级的库仑应力变化是否可以触发大地震的发生需要进一步研究.可以看出，这些三维模拟给出的库仑应力变化均比较低.

2008年汶川地震后，紫坪铺水库是否触发了汶川地震在国内外学术界引起了广泛关注.2009年1 月，Science发表了Kerr和Stone(2009)的 “A Human Trigger for the Great Quake of Sichuan?” 评述，报道了紫坪铺水库是否诱发了汶川地震的争论.汶川地震与紫坪铺水库有关的争论，初期有很多是定性的讨论.例如，陈颙(2009)定性上讨论了汶川大地震不符合水库地震发生的一般特征，截然反对汶川地震是水库诱发大地震的观点.陈厚群等(2008)认为紫坪铺水库蓄水对北川—映秀断裂原有的水文地质条件没有产生影响，水库蓄水前后地震活动性与库水位不存在相关关系，紫坪铺水库放水时间与汶川地震的发生仅仅是一种巧合.随着争论的深入，越来越多的研究者进行了定量的计算模拟和讨论.但是，在计算结果和结论上存在很大的分歧，有的认为紫坪铺水库蓄水引起的库仑应力可达50 kPa，与汶川地震的关系不能被忽视(Ge et al., 2009；Lei，2010；雷兴林等，2008)；有的认为水库蓄水引起的库仑应力仅为-1.0 kPa到10.0 kPa，与 汶川地震没有物理联系(Deng et al., 2010；Gahalaut and Gahalaut， 2010).2010年3月，Kerr和Stone(2010)再次在Science上发 表报道“Two Years Later，New Rumblings Over Origins of Sichuan Quake”，这一争论仍在继续.

除了二维和三维模拟的影响外，Cheng等(2015)比较了不同研究组在定量计算中关键影响因素(计算方法、模型维数、扩散模型、震源参数和扩散系数)，指出了仅考虑断层渗透率或仅考虑均匀各向同性的岩体渗透率均具有片面性，震源深度和机制解断层走向倾角的差异也会影响库仑应力大小计算结果(可达2~7倍)；不同扩散系数下，孔隙压力相差可达几百倍.实际上，在计算参数取值一致的情况下，排除了二维的夸大作用后，各个研究组的结果大体在-0.001~0.01 MPa范围内.

各个研究组虽然具体计算值不同，且对于紫坪库水库蓄水对汶川地震是否有触发作用有争议.我们认为，不但要看到各研究组之间的争议，更应该注意到各研究组之间的共同点.研究者们均认为紫坪铺水库蓄水的弹性载荷使汶川震源深度的逆掩断层变得更加稳定，放水的弹性卸荷反而使该逆掩断层更易失稳.水压随蓄水的瞬间反应和随时间的逐步扩散，使得断层变得更加不稳定.各个研究组对于在水库附近5 km范围内库仑应力变化可达数兆帕以上，因而可以触发这个范围内的小地震也没有争议.因此，这些定量计算模型的计算和争议加深了我们对水库蓄水对地震触发物理机制的了解.

那么，对于目前各研究组的争论应该如何看待呢？我们认为，如果要得到更明确的结果，关键需要对地下断层网络及渗透率、对震源深度和震源机制都有更深入的了解.目前，各个研究组估计的库仑应力变化的范围，总体恰好处在是否可以触发的边缘，因此，既不能肯定地断言没有触发作用，也不能肯定地断言有触发作用.计算模拟是一种有用的工具，但计算结果的解读强烈取决于模型在多大程度上与实际情况吻合.如果仅仅停留在目前的野外资料基础上，对目前计算结果持续争论，并不能进一步推动我们对该问题的深入了解.只有进一步获得更精确的地下结构、物性资料，才能建立更切合实际情况的模型，取得深入研究的突破.

另外，目前的模拟计算均局限于力学的模拟，在库仑应力的计算中把摩擦系数作为常数，实验研究 表明孔隙水的作用可以引起摩擦系数的变化(Chester and Higgs， 1992；He et al，2007)，不过目前没有找到对不同岩性和状态下，断层摩擦系数与孔隙水之间的定量化的数学表达式，因此在计算模拟中也就还无法包含这一因素.要进一步认识水库地震触发问题，对地震发生的物理机制的实验和理论研究更是迫切需要深入研究.

总之，只有在对物理过程和机制更深入的了解，对地下结构和物性更细致的了解，对震源深度和位置更精确的了解，开展更接近实际状况的三维大规模多物理因素耦合的计算模拟，才能使我们的认识取得突破性进展.