武都水库是位于地震烈度Ⅶ度区的高坝大型水库，库区地处龙门山构造断裂带主中央断裂与主边界断裂之间（韩进等，2006），并位于2008年汶川M_S 8.0地震的破裂带内。沿龙门山断裂带，库区及周边历史上发生多次中强地震（程万正，2012）。为保障当地人民群众的生产、生活设施和生命安全，2006年6月建成武都水库地震监测台网，对该区地震活动进行监测。该台网由响岩坝、石垭子、张家道、麻眼沟、龙洞子5个固定地震观测台站和1个监测中心组成，后因故停止运行。2013年6月，对该台网进行升级改造，2014年2月开始地震活动监测，测震能力达M_L 0.5（王翠芳等，2020a）。本文对2014年2月1日—2018年12月31日武都水库监测区记录的4 142次地震进行时空分析，以便厘清地震的空间分布特征、大坝周围分布特征和时间进程分布特征；同时分析了库区及周边14次M_L≥3.0地震对水库大坝的影响，得出以下结论：①武都水库监测区地震分布特征：2014—2018年，监测区共发生M_L≥3.0地震7次；地震活动集中分布在水库库尾和坝前，形成2个明显的丛集区，主要沿SW—NE和NW—SE两个垂直剖面分布，震源深度均小于20 km；在大坝NW偏N方向约3—40 km处，地震活动频次较高；监测区内地震活动水平整体较低，地震日频次仅2.89；②在研究时段内，监测区及周边M_L≥3.0地震对水库大坝的影响有限，但仍需密切关注地震活动，以保障人民的生产、生活和生命安全。

武都水库地震监测台网由张家道、石垭子、麻眼沟、龙洞子和响岩坝地震监测台站及四川省工程台网监测中心组成，5个台站分布见图 1，因四川省工程台网监测中心位于成都市四川省地震局，距武都水库约200 km，未在图 1中标注。

图 1(Fig.1)

图 1 武都水库地震台网分布 Fig.1 Wudu reservoir seismic network distribution

武都水库地震监测台网采用CDMA（Code-Division Multiple Access）数据传输方式，构建武都水库地震监测台网实时地震数据信息网络，将数据实时传输至四川省工程台网监测中心，进行地震信息相关数据处理，产出分析成果和研究报告（王翠芳等，2019）。武都水库地震监测台网升级改造完成后，库区监测范围为104.6°—105.03°E、31.75°—32.25°N，于2014年2月正式产出地震目录，截至2018年12月31日，共记录M_L≥0.0地震4 142次，其中：M_L 0.0—0.9地震3 247次，M_L 1.0—1.9地震838次，M_L 2.0—2.9地震50次，M_L 3.0—3.9地震7次，M_L≥4.0地震0次。震中分布见图 2，图中虚线分别表示NW—SE向和SW—NE向剖面在地表的投影位置。

图 2(Fig.2)

图 2 武都水库监测区地震震中分布 Fig.2 Distribution of epicenters in the Wudu reservoir monitoring area

监测区内7次M_L≥3.0地震均发生在四川省平武县武都水库库尾龙门山主中央断裂带上，发生时间分别是2014年8月14日、2014年12月22日、2015年5月25日、2015年5月30日、2016年11月4日、2017年2月11日和2017年10月10日，震级分别为M_L 3.3、M_L 3.4、M_L 3.0、M_L 3.7、M_L 3.4、M_L 3.1、M_L 3.0，具体参数见表 1。2015年5月30日17时20分50.2秒平武县M_L 3.7地震震级最大，震中位于武都水库大坝西北方向，距大坝33 km，库区附近震感明显。

表 1(Table 1

表 1 武都水库监测区ML≥3.0地震信息统计（2014年2月1日—2018年12月31日）Table 1 Statistics of ML≥3.0 earthquakes in the Wudu reservoir monitoring area (from Feb.1, 2014, to Dec.31, 2018) 序号 发震时刻 震中位置 震级 地震与大坝距离/km φN/(°) λE/(°) 地点 1 2014-08-14T06:08:24.4 32.040 104.380 平武县 ML 3.3 23.2 2 2014-12-22T23:30:59.1 32.181 104.606 平武县 ML 3.4 34.8 3 2015-05-25T07:06:28.5 32.222 104.629 平武县 ML 3.0 38.1 4 2015-05-30T17:20:50.2 32.167 104.615 平武县 ML 3.7 33.0 5 2016-11-04T06:08:01.6 32.155 104.666 平武县 ML 3.4 29.9 6 2017-02-11T12:21:03.4 32.239 104.933 平武县 ML 3.1 40.6 7 2017-10-10T02:05:18.7 32.061 104.633 平武县 ML 3.0 22.1

表 1 武都水库监测区ML≥3.0地震信息统计（2014年2月1日—2018年12月31日） Table 1 Statistics of ML≥3.0 earthquakes in the Wudu reservoir monitoring area (from Feb.1, 2014, to Dec.31, 2018)

龙门山断裂带为推覆构造带，断裂带中主中央断裂与主边界断裂产状均表现为以一定角度向NW倾斜（李成龙等，2021）。武都水库坝址紧邻龙门山主边界断裂，库区位于地震活动较活跃的龙门山构造断裂带内，其中NE走向的龙门山主边界断裂南段穿越库首区，NE走向的龙门山主中央断裂北段穿越库尾区。库区地震活动性较强，地震主要沿龙门山主中央断裂及主边界断裂分布（图 2），集中分布在水库库尾和库坝前，形成2个明显的地震丛集区，即库尾丛集区和坝前丛集区，其中：库尾丛集区沿龙门山主中央断裂呈NE—SW向展布；坝前丛集区沿龙门山主边界断裂南段呈NW—SE向展布。水库蓄水区域无断裂贯穿，地震活动水平相对较低，仍有地震发生。

以武都水库大坝为圆心，以1 km为间隔，分析半径45 km范围内地震分布特征。由震中距与频度图（图 3）可知：在距大坝3—40 km范围内，地震频次较高，其中地震主要分布在距大坝30—35 km处。由地震方位角分布（图 4）可知：地震活动相对大坝的优势方位角分布在330°—340°，即大坝NW偏N方向，该区域地震频次高，沿龙门山主中央断裂丛集分布，因与大坝相距较远，且震级不大，对库区影响有限。图 4中200、400、600、800、1 000表示地震数量。

图 3(Fig.3)

图 3 震中距—频度关系 Fig.3 Epicentral distance-frequency diagram

图 4(Fig.4)

图 4 地震方位角分布 Fig.4 Seismic azimuth distribution

将所选4 142次地震进行时间统计分析，并采用最大释然法进行参数拟合，得到震级—时间、地震年频次、地震能量释放曲线、b值拟合曲线及地震发生时刻频次图，结果见图 5。

图 5(Fig.5)

图 5 武都水库监测区地震时间进程统计 (a)M—T；(b) 地震频度；(c) 蠕变分析；(d) b值拟合曲线；(e) 地震发生时刻频次统计 Fig.5 Statistical diagram of earthquakes along time in the Wudu reservoir monitoring area

由图 5(a)可见：在研究时段内，震级随时间分布较均匀；震级整体较小，M_L≥3.0地震仅7次（表 1），主要震级分布在M_L 1.0以下。

由图 5(b)可见：地震发生月频次较低，总体呈逐渐减少趋势。计算得出，地震平均月频次为88.12，其中2014年的3月、5月、7月、8月、9月和10月地震频次较高，2014年5月达189次，为统计时段内最高月频次，而2017年1月地震发生35次，为统计时段内最低月频次。2014年地震月频次整体高于后续年度，可能与2008年5月12日汶川M_S 8.0地震余震有关。这是因为，武都水库库区位于汶川M_S 8.0地震破裂带内，地震活动水平必然受到汶川M_S 8.0地震余震的影响，随着地震能量的衰减，库区地震频次逐年降低。

由图 5(c)可见：地震蠕变曲线表明，地震能量释放较为平稳，未出现显著的阶跃变化。震级—频度拟合关系显示，M_L 0.0以上地震记录完整，采用最大释然法拟合库区及附近地震活动参数（王翠芳等，2020b），得到：b = 1.029 3，a = 3.872 8，拟合相关系数R = -0.996 1，最大截距a/b值约为3.7[图 5(d)]，可视为研究区理论最大震级，与区域内实际发生的最大地震震级M_L 3.7相当（表 1）。

按时刻统计地震活动频次，结果显示，高频次时段为10时至13时[图 5(e)]，即地震白天多发，据以往经验，存在人工爆破等活动造成地震事件的可能。计算得出，地震日频次为2.89，一般日频次小于10时即认为地震活动性相对较低，故武都水库监测区地震活动性较低。

武都水库地震主要沿SW—NE和NW—SE两个垂直剖面（图 2）分布，其中SW—NE剖面与龙门山主中央断裂和主边界断裂平行，而NW—SE剖面则与之垂直，震源深度分布见图 6，其中SW—NE剖面图中横坐标0 km处即为图 2所示剖面NW端起点，横坐标80 km处即为图 2所示剖面NW端远端处；NW—SE剖面图中横坐标0 km处即为图 2所示剖面NE端起点，横坐标80 km处即为图 2中NE端远端处。由图 6可见：沿SW—NE剖面，地震从NW端向SE端投影，库尾及坝前丛集区地震震源深度投影重叠，深度多分布在20 km以内；沿NW—SE剖面，地震从NE端向SW端投影，库尾及坝前丛集区地震震源深度投影未重叠，图中以垂直虚线为界，剖面左边密集区为主中央断裂地震投影，其地震深度多分布在20 km以内，右边次密集区为主边界断裂地震投影，其地震深度多分布在18 km以内（见图中水平虚线）。沿NW—SE剖面可见：发生在主边界断裂上的地震震源深度较主中央断裂浅。

图 6(Fig.6)

图 6 武都水库库区地震震源深度分布 Fig.6 Distribution of focal depth along the profiles in the Wudu reservoir area

为确保水库及周边人民生命财产安全，利用武都水库地震监测台网监测研究区域地震活动，对水库大坝的影响进行分析。2014年2月1日—2018年12月31日，共记录库区及周边M_L≥3.0地震14次（表 2），含统计时间内监测区发生的7次3.0级及以上地震，其中：最大地震发生在监测区外，为2017年8月8日九寨沟M_S 7.0地震，距大坝约170 km，对其影响有限；2017年10月10日M_L3.0地震距大坝最近，约22 km，因震级较小，对大坝无影响。

表 2(Table 2

表 2 ML≥3.0地震对大坝的影响Table 2 Impacts of ML≥3.0 earthquakes on the dam 序号 发震时刻 震中位置 ML 地震与大坝距离/km 震感程度 对大坝影响 φN/(°) λE/(°) 位置 1 2014-08-14T06:08 32.040 104.380 平武县 3.3 23（监测区） 江油、平武震感明显 无影响 2 2014-12-22T23:30 32.181 104.606 平武县 3.4 34（监测区） 江油、平武震感明显 无影响 3 2014-07-29T16:20 31.5 105.2 梓潼县 MS 4.9 60 成都、绵阳、江油震感明显 影响有限 4 2014-07-29T17:09 31.4 105.2 三台县 MS 4.6 69 成都、绵阳、江油震感明显 影响有限 5 2015-05-25T07:06 32.222 104.629 平武县 3.0 38（监测区） 江油、平武震感明显 无影响 6 2015-05-30T17:20 32.167 104.615 平武县 3.7 33（监测区） 江油、平武震感强烈 无影响 7 2016-06-27T18:13 31.89 104.38 北川县 MS 4.6 38 绵阳、北川、平武震感强烈 影响有限 8 2016-11-04T06:08 32.155 104.666 平武县 3.4 29（监测区） 江油、平武震感明显 无影响 9 2017-02-11T12:21 32.239 104.933 平武县 3.1 40（监测区） 江油、平武震感明显 无影响 10 2017-04-11T02:25 32.207 104.594 平武县 3.7 37 江油、平武震感明显 无影响 11 2017-09-30T14:46 32.27 105.00 青川县 MS 5.4 46 成都震感明显，江油、平武震感强烈 影响有限 12 2017-08-08T21:19 33.20 103.82 九寨沟 MS 7.0 170 成都、绵阳、江油震感强烈 影响有限 13 2017-10-10T02:05 32.061 104.633 平武县 3.0 22（监测区） 江油、平武震感明显 无影响 14 2018-06-29T08:42 32.17 104.57 平武县 4.0 35 平武、江油震感明显 无影响

表 2 ML≥3.0地震对大坝的影响 Table 2 Impacts of ML≥3.0 earthquakes on the dam

地震发生后，利用武都水库大坝附近强震台站数据，快速计算库区烈度值，若烈度值小于大坝设防烈度Ⅶ度，则水库大坝的安全系数高，不会受到地震的影响。统计监测区及周边14次M_L≥3.0地震对武都水库大坝的影响，结果见表 2，可知：绵阳、江油、北川、平武、成都等地区有不同程度的震感，但不会对武都水库大坝造成影响，或对武都水库大坝影响有限。如2017年8月8日九寨沟M_S 7.0地震（距武都水库大坝170 km），为监测区周边研究时段内发生的最大地震，成都、绵阳、江油震感强烈，该地震在库区处的地震烈度为Ⅵ度（https://www.cea.gov.cn/cea/xwzx/rdbd/5218139/index.html），小于水库大坝的设防烈度（Ⅶ度），对大坝的影响有限。

武都水库库区位于龙门山构造带主中央断裂与主边界断裂之间，并位于汶川M_S 8.0地震的破裂带内。沿龙门山断裂带，库区及周边历史上发生多次中强地震。本文收集整理2014年2月1日—2018年12月31日武都水库监测范围内发生的地震数据，分析地震的时空分布特征，并对监测区及周边14次M_L≥3.0地震对大坝的影响进行分析，得出以下结论：

（1）在武都水库地震台网监测范围内，研究时段内共记录M_L≥0.0地震4 142次，其中M_L≥3.0地震7次，最大地震为2015年5月30日17时20分50.2秒四川平武县M_L 3.7地震，震中位于大坝NW方向，距大坝33 km。

（2）地震集中分布在水库的库尾和坝前，形成2个明显的丛集区：库尾丛集区沿龙门山主中央断裂呈NE—SW向展布；坝前丛集区沿龙门山主边界断裂南段呈NW—SE向展布。水库蓄水区地震活动水平相对较低，但仍有地震发生。

（3）沿NE—SW向、NW—SE向剖面，地震震源深度一般小于20 km。

（4）距大坝3—40 km处，地震频次较高，尤以30—35 km处活动频次最高；地震分布优势方位角在330°—340°间，即大坝NW偏N方向。

（5）研究时段内震级分布较均匀，且数值整体较低；地震能量释放较为平稳，未出现显著的阶跃变化；理论最大震级值约为3.7，与区域内实际发生的最大地震震级M_L 3.7相当；地震日频次仅为2.89，表明地震活动性相对较低。

（6）库区及周边发生的14次M_L≥3.0地震，对武都水库大坝破坏性甚微，不会对当地居民的生产生活造成影响。

地震对大坝是否造成破坏性影响可根据烈度值来判定，若在大坝附近地区，地震烈度值小于大坝设防烈度，则水库大坝安全系数高，地震的发生不会对大坝造成影响。然而，仅依据烈度值来判定地震对水库大坝的影响，判定依据单一，结果可能不准确。今后可借鉴高铁列车预警方式，结合大坝附近分布的强震台站记录，引入地震谱强度SI（spectral intensity）和峰值加速度PGA（peak ground acceleration）进行联合判断，并逐渐引入更多其他可能手段，综合判断地震破坏性，判定结果将更加可靠合理（崔恩文等，2019）。正确的判定结论，将使得武都水电站生产调度更加准确、及时，能确保水库周边人民生产有序、生活安定及生命财产安全。