陳厚群：對汶川地震后水工抗震工作的思考

已有2200多年歷史的都江堰水利工程經(jīng)受住了此次四川汶川大地震的考驗，安然無恙。

　　我國水能資源居世界之首，80%集中于西部，四川是水電開發(fā)大省，已建和在建水利工程數(shù)量眾多。

　　據(jù)水利部資料，截至5月25日8時，汶川大地震造成全國水庫出險2380座，其中四川1803座，占76%；四川出險的水庫中有潰壩險情的69座，高危險情的310座，次高危險情的1424座。

汶川大地震對水工抗震的影響

　　汶川大地震具有強度大、影響廣、持續(xù)時間長、發(fā)生在巖層脆弱的山區(qū)的特點。

　　四川省的眾多水利水電工程分布在汶川大地震的高烈度區(qū)，而且重要高壩壩址的地震強度遠(yuǎn)大于設(shè)防水準(zhǔn)。紫坪鋪水利樞紐距離此次地震的震中僅17公里，大壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，最大壩高158米，庫容11.12億立方米，設(shè)計烈度為Ⅷ度，但在此次地震中位于Ⅹ度區(qū)；距離此次地震震中約12公里的沙牌引水式水電站，其碾壓混凝土拱壩為當(dāng)時世界最高的碾壓混凝土拱壩，壩高132米，大壩按Ⅶ度進(jìn)行抗震設(shè)計，但此次地震中位于Ⅸ度區(qū)。

　　地震持續(xù)時間對大壩地震響應(yīng)有重要影響，特別是土壩的壩料強度隨震動次數(shù)增加而降低，對地震持續(xù)時間十分敏感。

　　汶川大地震震區(qū)是受印度板塊與歐亞大陸碰撞和向北推擠、青藏高原向東北方向運動的活躍帶，易形成大的斷裂發(fā)育帶。震區(qū)巖層比較脆弱，是滑坡和泥石流易發(fā)帶，本來就屬于滑坡和泥石流重災(zāi)區(qū)，脆弱的巖層遭遇強震，造成大量滑坡，導(dǎo)致一系列堰塞湖，雪上加霜。

　　汶川大地震中，眾多小型土壩遭受不同程度震害。四川省遭受不同程度損害的1803座水壩中，約有96%是庫容不足500萬方的小型工程。占受損水壩3.4%左右的存在潰壩風(fēng)險的小型土石壩，絕大部分為均質(zhì)土壩，主要在德陽和綿陽兩市及汶川東部平原地區(qū)的強震區(qū)，但這些壩的水庫庫容都不大，最大僅630萬立方米，正采取放水措施降低水位以保證安全。

震中附近的高壩為紫坪鋪、沙牌工程。

　　紫坪鋪大壩地震損害尚在繼續(xù)調(diào)查中，已發(fā)現(xiàn)大壩壩體變形、震陷、開裂，局部護(hù)坡松動，護(hù)欄倒塌，面板部分有脫空、施工縫錯臺、豎縫壓碎、隆起現(xiàn)象，但滲漏量未見明顯增加，大壩主體整體穩(wěn)定。

　　沙牌碾壓混凝土拱壩位于汶川縣境內(nèi)草坡河上，為21世紀(jì)碾壓混凝土高拱壩范例。因滑坡堵塞道路，目前仍無法前往作震害調(diào)查。雖存在由于溫度影響大、分縫少、目前庫水位較高、壩址位于震中區(qū)、經(jīng)受了遠(yuǎn)高于設(shè)計水準(zhǔn)的地震作用等抗震不利因素，但從空中觀察，總體上，壩肩基本穩(wěn)定，壩體完整。

　　汶川大地震震區(qū)屬岷江流域，投運的水電站共29座，其中干流上10座，支流上19座。岷江干流高山峽谷中基本都是引水式水電站，壩低，庫容小，且大多為混凝土壩、閘，浸壩的承受力較強。

　　目前有關(guān)方面正密切關(guān)注余震和汛期洪水情況，并按國家發(fā)改委要求加強對震區(qū)各水電站震后檢查、災(zāi)后處理的恢復(fù)措施和抗震安全評估。岷江支流草坡河上的沙牌拱壩的水位在下降，有關(guān)人員正設(shè)法盡早進(jìn)入，進(jìn)行現(xiàn)場詳查。迄今岷江上游震中區(qū)的大壩總體上都較穩(wěn)定，且下游還有庫容達(dá)11億立方米、當(dāng)前蓄水僅3億多立方米的紫坪鋪水庫可承接。

震后水工抗震工作

　　當(dāng)務(wù)之急是防止次生災(zāi)害。對于水壩，目前各級水利部門正加緊研究，積極采取措施，控制水位、加強監(jiān)測、做好當(dāng)前應(yīng)急預(yù)案。對有潰壩風(fēng)險的小型工程分別采取降低庫水位、裂縫薄膜覆蓋防滲、24小時不間斷巡查、人員疏散、加強值班和觀測等措施。國家發(fā)改委也已緊急部署有關(guān)電力部門詳查震區(qū)水電工程大壩震害情況，采取措施，制定應(yīng)急預(yù)案。

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　　其次要深化防止高壩嚴(yán)重地震災(zāi)變的研究，需要在震害調(diào)研、復(fù)核和調(diào)整設(shè)防水準(zhǔn)基礎(chǔ)上，對遭受震害的工程采取妥善措施，進(jìn)行永久性加固，對其中嚴(yán)重破壞的工程規(guī)劃重建，對西部所有重大高壩工程的抗震安全性重新進(jìn)行研究和評估。

　　要緊抓震例開展深入調(diào)研、總結(jié)和處理。地震的不確定性和大壩的復(fù)雜性，使大壩抗震相當(dāng)程度上仍依賴工程經(jīng)驗類比和歷史資料統(tǒng)計。當(dāng)前我國正在進(jìn)行的世界一流、學(xué)科前沿的工程，少有先例、更缺少經(jīng)受強震的實例，主要基于傳統(tǒng)經(jīng)驗，可能隱含較大風(fēng)險。既已為大震付出慘重代價，就應(yīng)緊抓震例不放，反復(fù)深入調(diào)研分析，檢驗現(xiàn)有概念、方法和措施，認(rèn)真總結(jié)規(guī)律、探求啟迪，特別是高壩經(jīng)受強震的實例極少，更應(yīng)珍惜，以期盡快改變當(dāng)前科技支撐趕不上工程建設(shè)發(fā)展規(guī)模和速度的現(xiàn)狀，滿足工程需求，也給國際工程界和后人留下不僅是記錄，且能作出有所創(chuàng)新和突破的貢獻(xiàn)。

　　要復(fù)核川西重大工程抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)根據(jù)汶川大地震的構(gòu)造成因深入分析，復(fù)核和調(diào)整正大力建設(shè)中的川西重大工程抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。特別是，高壩大庫一旦在強震中潰決，次生災(zāi)害后果不堪設(shè)想，將遠(yuǎn)甚于堰塞湖。為防止發(fā)生嚴(yán)重地震災(zāi)變，重大工程不能僅限于滿足抗震設(shè)防水準(zhǔn)要求，需由地震和工程部門共同對場址地震地質(zhì)條件下可能發(fā)生的極端情況，即對最大可信地震及其地震動參數(shù)作專門研究，并對發(fā)震斷裂的避讓和在主震中已受損傷的大壩可能遭受的余震估計等急需解決的問題開展深入研究。

　　特別要大力開展在最大可信地震作用下，不發(fā)生潰壩嚴(yán)重災(zāi)變后果的深入研究，力求給出突破傳統(tǒng)理念和方法的更可靠和有共識的定量判別準(zhǔn)則。

　　最后要加緊修訂水工抗震設(shè)計規(guī)范。歷次大地震震害調(diào)查表明，凡按抗震規(guī)范設(shè)計的各類結(jié)構(gòu)和工程，一般都無震害或震害較輕。抗震設(shè)計規(guī)范的作用已多次經(jīng)實踐檢驗。按國際慣例，在經(jīng)歷了一次重大地震后，都要根據(jù)震害實踐中的教訓(xùn)和啟迪，對各類結(jié)構(gòu)和抗震設(shè)計規(guī)范作一次認(rèn)真修改，以期更切合實際。我國現(xiàn)行水工抗震設(shè)計規(guī)范已頒行超過10年，本就早應(yīng)修訂，需要結(jié)合上述各項研究，在對各有關(guān)章節(jié)都作專題研究基礎(chǔ)上，加緊組織修訂。

充分重視混凝土高壩的抗震安全

　　我國人口眾多，人均水資源極為短缺，且時空分布很不均勻，盡可能調(diào)節(jié)和利用汛期洪水，對抗旱防洪有重大意義。水電是可再生清潔能源，大力發(fā)展水電是我國能源發(fā)展戰(zhàn)略中的重要環(huán)節(jié)。在充分重視生態(tài)和環(huán)境影響的前提下，充分合理地利用水資源，積極有序地進(jìn)行水庫大壩建設(shè)，發(fā)揮其綜合效益，是切合我國國情和為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展所急需的。

　　在我國150米和200米以上的高壩中，混凝土壩的比例分別高達(dá)25%和78%。特別是我國大江大河的源頭和水能資源集中在西部崇山峻嶺的陡峭河谷中，地形地質(zhì)條件適宜于修建移民、淹地相對較少而調(diào)節(jié)性能好的高壩水庫。近期，在我國西部在建和擬建的200～300米級的高壩，大部分都采用混凝土拱壩方案。

　　確保以混凝土壩為主的高壩大庫的抗震安全，以防止嚴(yán)重地震災(zāi)變，是我國水利水電建設(shè)中一個必須面對的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)?；炷粮邏蔚目拐鸢踩珵閲液蜕鐣叨汝P(guān)注，必須予以充分重視。