中图分类号: TV697.2+ 4 文献标识码: A 文章编号:1001-4179（2008）12-0093-03
1 概述
水库诱发地震指水库蓄水后，由于库水作用，改变了库区原有地震活动的频度和强度，而形成的地震。最早引起人们注意的震例，是1935年美国的米德湖蓄水诱发的水库地震。据统计［1］ ，世界已建成的水库达10万余座，其中产生水库诱发地震的约130例，中国22例。大于6.0级的水库诱发地震4起，分别是1962年中国新丰江水库;1963年赞比亚卡里巴水库;1966年希腊科列马斯塔水库;1967年印度科伊纳水库。其中印度科伊纳水库地震和新丰江水库诱发地震，造成数人伤亡，并使大坝遭到破坏。由此可见，水库诱发地震的研究具有十分重要的社会意义和现实意义。
20世纪60年代接连发生6.0级以上水库诱发地震以后，它很快引起了学术界、工程界和社会公众的关注，并由此展开了一系列的研究活动，主要包括4个方面，即水库诱发地震地质学研究、地震学研究、物理机制研究［2～4］ 和水库诱发地震危险性评价方面的研究［5，6］ 。对于水库诱发地震的物理机制和危险性评价，各学科、不同学者的观点均有所异，目前基本处于资料积累和探索的阶段。水库诱发地震经过60多年的研究，取得了一些进展，但仍有许多问题有待于进一步解决，尤其是至今还没有一个成熟的理论来解释水库诱发地震机制，并且研究大多还处于定性阶段。因此，必须注重已建和拟建水库的基础数据的收集和积累工作，为水库诱发地震的研究提供保障。
以丹江口水库为例，该水库作为中国南水北调中线工程的源头，分两期开发。水库初期工程于1973年建成。根据文献［7］，水库蓄水后地震活动加强，并于1973年11月29日在宋湾触发4.7级地震。丹江口水库续建工程计划提高水位至170m，水位提高后，是否出现新的地震活动尚待观测。其地震研究工作在勘测设计初期阶段就已开始。30多年来这些研究工作积累了大量的资料，包括库区地震地质背景、水文地质条件、库区蓄水前后地震活动等，这些资料至今大部分都分散于不同的单位，这就不利于数据的共享和交流，造成资源的浪费和重复建设。特别是这些资料大多以纸质的形式保存，随着时间的推移，很可能破坏甚至消失。因此，建立丹江口水库诱发地震基础数据库是十分必要的，它不仅可为丹江口水库续建工程的地震预测，库区的防灾减灾提供重要依据;同时对于推动水库诱发地震机制的研究也具有深远的意义。
2 建库软件平台
水库诱发地震基础信息库中的数据，由图形数据和属性数据构成，其中图形数据属于空间数据。要构建可视化的数据库，并实现空间数据及其属性数据的连接，传统的数据库技术无法达到预期目标，因此必须采用具有空间数据综合管理和分析功能的软件平台，形成地理信息系统。
地理信息系统是功能强大的，用于建立、编辑图形和地理数据库，并对其进行空间分析的系统。它是从19世纪60年代开始迅速发展起来的一门新技术，综合运用了计算机、系统工程、经济管理等多学科的知识，属于跨学科的技术系统。它以地理空间数据为基础，在计算机硬件、软件环境的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息。地理信息系统的开发必须基于一定的软件平台或称为地理信息系统工具（GIS-Tool），如美国耶鲁大学的Map Analysis PACkage;Mapinfo公司的Mapinfo系统;中国地质大学研制的MapGia图形软件;武汉大学的Geostar等。将这些软件与数据库结合，就可以开发出相应的信息系统。
Mapinfo软件具有强大的数据分析和图形操作功能，其基本功能有测量分析、缓冲区分析、DEM分析等，并可进行二次开发。该软件相对于其他的地理信息系统平台来说，要求的硬件环境并不高，其标准安装仅须19.5MB的空间。基于以上原因，笔者选用Mapinfo软件来构建丹江口水库诱发地震基础数据库。
3 建库基本路线
与构造地震不同，水库诱发地震有其特定的成因机理和发生规律，所以水库诱发地震基础数据库的数据具有其特殊性。笔者首先从影响水库诱发地震的主要因素出发，收集、整理分析相关数据，包括丹江口水库水位与库容、基础地理信息、诱发地震地质环境（线性构造、断裂、构造应力场、水文地质条件、库区岩性）、库区历史地震活动和蓄水后地震活动等。然后，将这些数据进行矢量化，并建立相应的属性数据。从而，建立可视化的水库诱发地震基础数据库，用户可以方便快捷地以交互式方式浏览和查询所需数据，并实现数据在不同应用程序间的共享。
丹江口水库基础数据库建立的具体步骤是:
（1）根据影响水库诱发地震的主要因素，确定进入数据库的基础信息数据;
（2）根据所选择的基础信息确定主要子库，并选定进入各子库的数据;
（3）为了更好地描述和表达信息，并使数据能在不同平台间交换，根据各种信息的特点制定相应的数据结构和数据格式;
（4）对基础信息中的图像进行矢量化，同时根据制定的数据结构和格式录入与之对应的属性数据;
（5）根据以上建立的图形数据和相应的属性数据，分别建立各类信息的图形数据库及其属性数据库，建立可视化的丹江口水库诱发地震基础信息库。数据库构建具体路线示意图见图1。
图1 基础数据库构建路线示意
3.1 基础信息分类
（1）基础地理信息。水库诱发地震一般是蓄水后在地震的非活动区触发地震，地震的产生对其所在区域的危害以及造成损失的评估都离不开基础地理信息。因此，该信息是基础数据库的一个重要内容。它包括丹江口水库区的行政区划、河流水系、交通格局、等高线分布等信息。
（2）地质环境信息。丹江口水库诱发地震基础数据库中的地质环境信息，包括库区线性构造、断裂、构造应力场、水文地质条件、库区岩性。水库诱发地震的产生离不开特定的地质环境，断裂构造发育的库区易于诱发水库地震。调查表明，水库地震往往发生在活动断裂的端点、交点闭锁区、拐点等地方，并且和断裂的性质有关［8］ 。库区分布的岩石性质对水库诱发地震也有着重要的作用。水库地震一般发生在花岗岩或其他岩性较脆且裂缝发育的地方，特别是碳酸岩发育、地下有溶洞的地区。同时，孔隙水压力在诱发水库地震方面起到了至关重要的作用。因为，孔隙水压力的存在降低了岩石的抗剪强度，孔隙液压的存在抵消了围压的影响，使岩石易于产生脆性破坏。
（3）水位与库容信息。水库的蓄水位是影响诱发地震的重要因素。蓄水位发生变化时往往引发水库地震，水位的急剧上升或急剧下降会引发较大的地震，且水库地震的频度和震级随水位的增高而加大，最大地震往往出现在水库达到最高水位前后。在库容相同的条件下，水库水位越高所引发的地震震级越大。水库地震诱发的比例随库容和坝高的增加而增大［9］ 。为了更好地分析水库诱发地震的时间和水位的相关性，笔者收集了丹江口水库建库30多年来的水位和库容数据。
（4）地震监测信息。地震的预报一般基于一定的地震前兆信息，包括地壳形变、断层活动和地震微活动等。在水库诱发地震理论尚不成熟的情况下，用这些信息进行地震预测和预报的成功率和可靠性相对较高。根据文献［7］，丹江口水库在1967年大坝下闸蓄水后，立即在库区开展流动观测，1969年分别在湖北丹江口、保康、十堰、谷城、钟祥和河南的镇平建立临时观测台网，在1973年建立了5个固定的地震观测台网，1974年丹江工程局在库区增设了5个固定台。这些台网的建立，完整地记录了丹江口水库蓄水以来的地震活动情况，这在全世界并不多见，得到了学术界的认可，为丹江口水库诱发地震数据库的建设提供了可能。
（5）地震活动信息。丹江口水库诱发地震基础信息库中的地震活动信息，包括水库蓄水前的历史地震记录和蓄水后的地震记录。多个水库诱发地震的震例说明，水库蓄水后，库区地震活动都有所加强。震源开始向库首区移动。如上所述，震源的分布受多种因素的影响，哪些是主要因素，哪些是次要因素，其转化的前提是什么，目前尚无定论。地震信息的建立有利于寻求水库蓄水前后地震活动的规律，为确定水库诱发地震的影响范围提供依据。
3.2 数据结构和数据格式
一般图形数据库都有与之匹配的属性数据库，它是用以描述图形数据基本特征的数据库，因此制定属性数据库的数据结构具有十分重要的意义。根据相关的规范和标准，并结合水库诱发地震的特点，制定了丹江口水库诱发地震属性数据库的数据结构，包括各数据库的字段、记录和索引等。
本系统是基于Mapinfo平台的数据库，栅格图形采用jpeg、tiff、bmp、bll、gif等格式，矢量图形采用的是tab格式，属性数据可采用tab、dat、wks、dbf等格式。
3.3 图形数据库的建立
要建立图形数据库，必须先对图像进行空间数据的采集。丹江口水库诱发地震信息包括很多图形信息，例如库区线形构造、断裂、岩层分布等，为了对其进行空间操作和分析，必须赋予地理坐标，形成矢量地图。首先将这些图形进行扫描，形成栅格图像。然后根据每个图像的类型选择投影类型，对其进行坐标配准，最后采用屏幕跟踪数字化技术，对图像中的点、线、面等空间要素进行矢量化，从而建立矢量化图形数据库。
3.4 属性数据库的建立
属性数据库的建立有两种方法，即录入和历史数据的转换。直接录入是根据制定的数据库结构，将收集和整理的相关数据通过键盘输入到计算机中。但是，往往有许多数据是以其他的格式存在于计算机中，属于历史数据。此时就可以将这些数据进行转换，形成属性数据库。
4 应用示例
数据库设计完成以后，需进行试运行以检测其功能性。打开丹江口水库诱发地震基础数据库运行程序，进入程序主界面，如图2。
在界面上选择不同的按钮，进入相应子数据库。例如，点击“地震活动”按钮，进入地震活动信息子库，其界面如图3所示。
图2 丹江口水库诱发地震基础数据库主界面
对于该数据库，需要使用权限进行数据维护，包括数据添加和数据删除。进行数据查询时，输入查询时段，点击“查询”即可。例如，查询1970年1月1日到1971年12月31日地震记录，按上述操作步骤得到查询结果，结果可进行打印或保存。
其它子库操作方法大致相同，不再一一赘述。
5 结语
（1）水库诱发地震的成因机理十分复杂，受到诸多因素的综合影响和制约。正因为如此，至今尚不能对水库诱发地震进行准确预测。与水库诱发地震有关的各种基础数据和资料的积累、管理和分析，是研究水库诱发地震预测理论和方法的前提与基础。因此，本文构建的丹江口水库诱发地震基础数据，对实现水库诱发地震的成功预测，是一项重要的工作。
图3 地震信息界面
（2）该数据库系统可以安装在任何一台以Windows95/98/2000为操作平台的计算机上，其通用性较好。并且系统具有良好的可扩充性，数据库中各基础数据可随时进行追加和调整。系统人机交互性好，操作方便，各种数据的录入、修改及浏览都可根据系统的提示内容来进行。
参考文献:
［1］ 欧作畿.水库诱发地震的研究.云南水利发电，2005，21（3）:18～29.
［2］ 严尊国，薛军蓉，耿爱玲.丹江口水库及邻区地震震源参数的研究.华南地震，1994，14（3）:24～32.
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［7］ 荣建东，耿爱玲.丹江口水库地震观测30年.地壳形变与地震，1997，17（4）:83～88.
［8］ 李王平.三峡、丹江口地区地震地质研究.北京:地震出版社，1994.
［9］ 李华晔.水库诱发地震与环境关系的研究（一）.华北水利水电学院学报，1999，20（1）:31～36.
作者简介: 李锦辉，男，武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室，博士研究生;义乌工商学院土木系，讲师。
