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大壩抗震任重道遠

????????發布時間:2019-06-30 14:56????????編輯:北極電力網
記者近日從中國大壩工程學會和中國水力發電工程學會舉辦的“高壩大庫抗震安全國際學術研討會”上了解到,我國雖已進入世界低潰壩率國家行列,但因水電資源富集的西南地區屬于地震活動強烈區域,實現確保大壩抗震安全的目標依然任重道遠。

  水庫大壩難避讓強震區

  據了解,目前在國家能源局大壩安全監察中心注冊備案的水電站有579座,壩高超過100米的有128座,其中超過200米的有12座。注冊備案大壩數量雖然只占全國9萬多座大壩數量中的一小部分,但總裝機容量約占全國總數的74%,總庫容約占全國總數的50%。

  同時,注冊大壩多為高壩大庫,如錦屏一級混凝土拱壩高305米、小灣混凝土拱壩高294.5米、溪洛渡混凝土拱壩高285.5米、長河壩鋼筋混凝土面板堆石壩高240米、水布埡鋼筋混凝土面板堆石壩高233.2米、光照碾壓混凝土重力壩高200米。這些高壩大庫多處于西部地震高發區,一旦發生強震潰決,后果將不堪設想,導致的人員傷亡和經濟損失也將難以估量,必須防止潰壩發生。

  數據顯示,近代中國大陸82%的強震均發生于西部地區。2008-2017年更是發生多次6級以上強震,尤其是“5·12”汶川大地震后,強震區高壩的安全問題備受社會關注。

  我國政府一貫重視高壩大庫抗震安全。改革開放40年來,通過汲取國際上相關的先進理念和研究成果,并結合國情開展科研攻關和技術研發,我國逐漸形成了具有中國特色、處于國際先進水平的大壩抗震研究理論和設計體系,取得了豐碩的研究成果和實踐經驗,為保障我國高壩大庫抗震安全提供了有力支撐。

  業內專家介紹,我國負責高壩大庫研究的單位裝備了大型地震模擬振動臺、大型動態材料性能試驗機和超大型動三軸試驗機等一批科學裝置,構建了綜合考慮地震動輸入機制、大壩—地基—庫水動態相互作用以及大壩地基系統各類非線性影響的高壩大庫抗震分析理論體系,并自主研發了相應數值計算程序,成功開展了溪洛渡、白鶴灘、錦屏、大崗山、長河壩、兩河口、如美等200米、300米高壩大庫抗震分析。

  高壩大庫抗震研究需深入

  我國水庫大壩總體安全,沒有出現漫壩垮壩等重大災難性事故。例如四川省白龍江寶珠寺水電站,震后壩體斷面上、下游均無開裂和斷裂現象,壩體橫縫止水完好;紫坪鋪面板堆石壩所處位置接近“5·12”汶川大地震震中,更是目前世界上唯一一座遭遇強震的壩高大于150米的高混凝土面板堆石壩。從汶川水電站地震安全性評價報告來看,汶川地震中寶珠寺、紫坪鋪、沙牌等一批高壩大庫經受了遠超設計抗震水準的強震考驗。這表明,只要按照規范要求進行抗震設計和施工,高壩可具備較好的抗震性能,并能達到規范要求的“如有局部損壞經一般處理后仍可正常運行”的設計功能。

  即便如此,實現確保大壩抗震安全的目標,仍然面臨挑戰。

  “在抗震設計高庫大壩時要充分注意諸多抗震因素的不確定性,往往這些突發情況會產生不可預見的嚴重后果。西南大壩水庫的高壩、高邊坡、高烈度像人的'三高'一樣存在高風險,在這樣的環境下設計大壩,需要設計者持更謹慎態度深入研究高壩大庫抗震。”中國大壩工程學會理事長 矯勇表示,“地震對高壩大庫是地基破壞、結構性破壞,同時面臨氣象、水文等一系列不確定性。考慮水庫大壩抗震救災既要考慮結構問題,也要考慮復雜事件的綜合作用。”

  據矯勇介紹,我國已建成的大壩數量眾多,壩型多樣,長期服役帶來的大壩工作條件的劣化對其抗震安全性能的影響研究需進一步加強。 “在影響大壩抗震安全性合理評估的最大可信地震、大壩筑壩材料動態性能,以及大壩-地基整體系統強震破壞機理及定量安全評價準則等科學問題方面,仍存在一些尚未解決的技術難題。”

  除了充分考慮上述抗震因素外,與會專家還認為,需要通過信息化手段加強各階段監測。

  “建議加強高壩水庫蓄水河谷-庫壩變形監測,尤其監測谷幅變形、壩基與下游河谷豎向變形以及拱壩壩體變形等。” 中國科學院院士、清華大學教授張楚漢說,“可開展大尺度三維水文地質力學仿真計算,預測未來河谷、庫壩變形的趨勢。”

  國家能源局大壩安全監察中心張秀麗建議,水電站大壩運行安全管理應充分利用信息化手段。“壩強震監測是典型的養兵千日用兵一時,要重視大壩強震監測系統的維護,保證在地震等重大災害作用下的可靠性。”

  據了解,汶川地震發生時,白龍江寶珠寺重力壩監測設施的正常運行保證了地震發生后第一時間對大壩震后情況進行跟蹤分析并采取應急措施。相反,由于監測儀器檢修或未設置強震監測項目,震中高烈度區的百米級高壩紫坪鋪、沙牌等遺憾地未能準確、完整地記錄到地震反應過程。

高壩大庫多處地震高發區,抗震技術難題待解決

大壩抗震任重道遠

 

■本報記者 蘇南 《 中國能源報 》( 2018年05月21日   第 11 版)

 

 

  記者近日從中國大壩工程學會和中國水力發電工程學會舉辦的“高壩大庫抗震安全國際學術研討會”上了解到,我國雖已進入世界低潰壩率國家行列,但因水電資源富集的西南地區屬于地震活動強烈區域,實現確保大壩抗震安全的目標依然任重道遠。

  水庫大壩難避讓強震區

  據了解,目前在國家能源局大壩安全監察中心注冊備案的水電站有579座,壩高超過100米的有128座,其中超過200米的有12座。注冊備案大壩數量雖然只占全國9萬多座大壩數量中的一小部分,但總裝機容量約占全國總數的74%,總庫容約占全國總數的50%。

  同時,注冊大壩多為高壩大庫,如錦屏一級混凝土拱壩高305米、小灣混凝土拱壩高294.5米、溪洛渡混凝土拱壩高285.5米、長河壩鋼筋混凝土面板堆石壩高240米、水布埡鋼筋混凝土面板堆石壩高233.2米、光照碾壓混凝土重力壩高200米。這些高壩大庫多處于西部地震高發區,一旦發生強震潰決,后果將不堪設想,導致的人員傷亡和經濟損失也將難以估量,必須防止潰壩發生。

  數據顯示,近代中國大陸82%的強震均發生于西部地區。2008-2017年更是發生多次6級以上強震,尤其是“5·12”汶川大地震后,強震區高壩的安全問題備受社會關注。

  我國政府一貫重視高壩大庫抗震安全。改革開放40年來,通過汲取國際上相關的先進理念和研究成果,并結合國情開展科研攻關和技術研發,我國逐漸形成了具有中國特色、處于國際先進水平的大壩抗震研究理論和設計體系,取得了豐碩的研究成果和實踐經驗,為保障我國高壩大庫抗震安全提供了有力支撐。

  業內專家介紹,我國負責高壩大庫研究的單位裝備了大型地震模擬振動臺、大型動態材料性能試驗機和超大型動三軸試驗機等一批科學裝置,構建了綜合考慮地震動輸入機制、大壩—地基—庫水動態相互作用以及大壩地基系統各類非線性影響的高壩大庫抗震分析理論體系,并自主研發了相應數值計算程序,成功開展了溪洛渡、白鶴灘、錦屏、大崗山、長河壩、兩河口、如美等200米、300米高壩大庫抗震分析。

  高壩大庫抗震研究需深入

  我國水庫大壩總體安全,沒有出現漫壩垮壩等重大災難性事故。例如四川省白龍江寶珠寺水電站,震后壩體斷面上、下游均無開裂和斷裂現象,壩體橫縫止水完好;紫坪鋪面板堆石壩所處位置接近“5·12”汶川大地震震中,更是目前世界上唯一一座遭遇強震的壩高大于150米的高混凝土面板堆石壩。從汶川水電站地震安全性評價報告來看,汶川地震中寶珠寺、紫坪鋪、沙牌等一批高壩大庫經受了遠超設計抗震水準的強震考驗。這表明,只要按照規范要求進行抗震設計和施工,高壩可具備較好的抗震性能,并能達到規范要求的“如有局部損壞經一般處理后仍可正常運行”的設計功能。

  即便如此,實現確保大壩抗震安全的目標,仍然面臨挑戰。

  “在抗震設計高庫大壩時要充分注意諸多抗震因素的不確定性,往往這些突發情況會產生不可預見的嚴重后果。西南大壩水庫的高壩、高邊坡、高烈度像人的'三高'一樣存在高風險,在這樣的環境下設計大壩,需要設計者持更謹慎態度深入研究高壩大庫抗震。”中國大壩工程學會理事長 矯勇表示,“地震對高壩大庫是地基破壞、結構性破壞,同時面臨氣象、水文等一系列不確定性。考慮水庫大壩抗震救災既要考慮結構問題,也要考慮復雜事件的綜合作用。”

  據矯勇介紹,我國已建成的大壩數量眾多,壩型多樣,長期服役帶來的大壩工作條件的劣化對其抗震安全性能的影響研究需進一步加強。 “在影響大壩抗震安全性合理評估的最大可信地震、大壩筑壩材料動態性能,以及大壩-地基整體系統強震破壞機理及定量安全評價準則等科學問題方面,仍存在一些尚未解決的技術難題。”

  除了充分考慮上述抗震因素外,與會專家還認為,需要通過信息化手段加強各階段監測。

  “建議加強高壩水庫蓄水河谷-庫壩變形監測,尤其監測谷幅變形、壩基與下游河谷豎向變形以及拱壩壩體變形等。” 中國科學院院士、清華大學教授張楚漢說,“可開展大尺度三維水文地質力學仿真計算,預測未來河谷、庫壩變形的趨勢。”

  國家能源局大壩安全監察中心張秀麗建議,水電站大壩運行安全管理應充分利用信息化手段。“壩強震監測是典型的養兵千日用兵一時,要重視大壩強震監測系統的維護,保證在地震等重大災害作用下的可靠性。”

  據了解,汶川地震發生時,白龍江寶珠寺重力壩監測設施的正常運行保證了地震發生后第一時間對大壩震后情況進行跟蹤分析并采取應急措施。相反,由于監測儀器檢修或未設置強震監測項目,震中高烈度區的百米級高壩紫坪鋪、沙牌等遺憾地未能準確、完整地記錄到地震反應過程。

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