干旱与地震的关联

—热能工程角度的简要分析

地震成因很复杂，受本人自身知识水平及专业领域认知所限，因缺乏地球及地质结构相关专业知识，仅结合个人认知及热能工程中的经验来简单论证干旱与地震的关联的可能性。

以热能工作经验总结来看，最常见而又最危险的运行现象就是水力学中的“水锤效应”，这种水冲击现象几乎全时段存在，尽管在管道设计、运行管理上进行了规范和优化，仍然不能完全消除这种破坏性效应的发生，由于长期从事热力管道工程及运行工作，我了解和见证管道水锤（气锤）破坏性危害从小到大都有，相对于地震的危害而言，其能量级别不值一提。

水锤现象是工作中的常见运行危害，让我不禁联想自然界的水锤现象会是什么样？难道仅仅就是几十米高的喷泉之类的壮观场景，地层深处的水击现象应该也是很频繁的，破坏力巨大的地层水锤究竟能造成多大的危害？地层深处水锤效应的破坏力大到能够引发或诱发火山、地震，这一点我能够想象和接受，可惜不能实证。

应该承认，其实我论证不了干旱与地震的关联性，但是基于水锤现象，我想我能够论证出干旱容易导致干旱之后的水锤现象发生，越干旱，地层深处的水锤效应可能会越频繁、破坏力越大。

地层深处的地下暗河，我们可以把它当做密闭的天然压力管，在这个天然压力管道中，它们的数量有多少？我想大大小小应该数量很多，尤其在云贵川地区，那么它的管径有多大呢？2020年底我在湖北旅游时，见识到世界级的洞穴也是天然的压力管道-湖北利川腾龙洞，洞口高72m，宽64m，洞内最高处235m，已经探明的洞穴长度为52.8公里，洞穴面积200多万平方米，洞内高山高达125米，洞穴最高处237米，最宽处174米。这个溶洞能实证一点：地层深处的众多地下暗河的管道通路最大直径至少能达到100米这个级别。

天然的密闭管路有了，我不禁在想像100米直径的密闭管路发生水锤现象它的威力有多大？

地下暗河发生水锤效应的有利条件:

1、具备高落差、不规则的密闭管路通道；

2、水量的不稳定导致流速变化；

3、密闭管路空间不规则导致气液共存的混杂。

事实上，水锤效应产生的最重要指标在于流速变化，导致流速变化的原因包括压差波动、水量变化、气液状态转换、气液混杂等。

流速变化是水锤发生的必要条件，那么对于河流级别的密封管路而言，它发生水锤效应最为明显的时间段是什么时候呢？

由于大落差、管路通道现状、气液态混杂基本都具备，河流级的水锤效应事实上极易发生，而流速变化有一个最容易判断的指标：水量变化。简单来说就是地表河流水位变化，它既带来水位压差变化、也带来水量变化，最终导致地下暗河的流速变化，从而引发水锤。

流速变化是产生水锤的必要条件，最容易推断流速变化的参数就是流量变化，由于地表河流和地下暗河相互连通，当地表河流水量不足时，地下暗河的流速因此造成减速，地表河流满水或洪水时，造成压差增大，水量充沛，地下暗河的流速随之增大。需要特别提醒，流速变化包括加速和减速。

解释完了水锤产生的条件后，我们可以明确地表水量变化越大，地下暗河级的天然密闭管道的流速变化也会趋于明显。

问题来了，干旱会造成地下暗河级的水锤发生吗？我的回答是：干旱一定会导致地下暗河发生水锤。

在热力管道工程中的管道水压试验中有一个注水打压环节，明确要求必须由低位打压注水，高位处设计气体排空，对注水速度也有要求，上述均系有效避免水锤的措施。

地表河流干旱越严重、越持久，就意味地下暗河的水量不足，甚至局部缺水，而随着雨水的自地表之上补水给地下暗河，对于地下暗河级的密闭管道注水采取自上而下的注水过程，在流量不可控的情况下，本身就很难避免水锤的发生。

水库在建好后开始蓄水时，容易地震的原因既有水体负载重压的原因，也有因水位升高造成的地下暗河流速变化带来的水锤效应。

由水锤产生的瞬时压强可达管道中正常工作压强的几十倍甚至于数百倍，其破坏力可想而知，需要再说明的一点是：水锤效应不单单能产生数百倍正压（正水锤），它还能带来管道负压（负水锤），产生管道内的抽真空现象。假如地下暗河级的密闭管道不够结实，正压能够导致地裂，负压引发地面坍塌。

若有一条地下暗河，水温接近100度，处在汽液转换的临界区间里，其热力学特征的水锤威力会更加可怕。

综上所述，基于水锤效应的特征，我们不难得出，地下暗河或地下水体在发生水锤效应后，其威力诱发地震不无可能，甚至它本身就是造成地震的原因之一。基于水锤现象的分析，我们不难得出干旱前后是地下暗河水锤效应的高发期：干旱之后的水量恢复几乎百分百会发生水锤，频繁而且破坏力更大，干旱期间则是管道介质的自然排空期，其水锤效应不明显。

水锤效应是一种水流冲激波，它若是存在连续震荡并呈现波形特征，说明管道可能还能维持完整，若呈现突发性波形中断，可能是管道破损介质泄露的征兆。

干旱气候跟地层深处的水锤效应存在着较为紧密的关联性，水锤效应的地质特征表现，是否诱发或引发地震还需实证，本人未见相关介绍，如有雷同纯属巧合，敬请见谅。

顺便再请读者们琢磨一下，地幔层的岩浆是否属于流体，而水锤效应是不是流体现象呢?

特别声明：

发表此文特别致敬非主流地震研究-旱震理论

同时以此文向四川泸定地震遇难者致哀-生者当自强

2022年9月24日