陳厚群：對(duì)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(yàn)，安然無(wú)恙。

　　我國(guó)水能資源居世界之首，80%集中于西部，四川是水電開(kāi)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(shí)，汶川大地震造成全國(guó)水庫(kù)出險(xiǎn)2380座，其中四川1803座，占76%；四川出險(xiǎn)的水庫(kù)中有潰壩險(xiǎn)情的69座，高危險(xiǎn)情的310座，次高危險(xiǎn)情的1424座。

汶川大地震對(duì)水工抗震的影響

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

　　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(qiáng)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(kù)容11.12億立方米，設(shè)計(jì)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(shí)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(jì)，但此次地震中位于Ⅸ度區(qū)。

　　地震持續(xù)時(shí)間對(duì)大壩地震響應(yīng)有重要影響，特別是土壩的壩料強(qiáng)度隨震動(dòng)次數(shù)增加而降低，對(duì)地震持續(xù)時(shí)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(yùn)動(dòng)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(lái)就屬于滑坡和泥石流重災(zāi)區(qū)，脆弱的巖層遭遇強(qiáng)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(kù)容不足500萬(wàn)方的小型工程。占受損水壩3.4%左右的存在潰壩風(fēng)險(xiǎn)的小型土石壩，絕大部分為均質(zhì)土壩，主要在德陽(yáng)和綿陽(yáng)兩市及汶川東部平原地區(qū)的強(qiáng)震區(qū)，但這些壩的水庫(kù)庫(kù)容都不大，最大僅630萬(wàn)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(kāi)裂，局部護(hù)坡松動(dòng)，護(hù)欄倒塌，面板部分有脫空、施工縫錯(cuò)臺(tái)、豎縫壓碎、隆起現(xiàn)象，但滲漏量未見(jiàn)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(wú)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(kù)水位較高、壩址位于震中區(qū)、經(jīng)受了遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)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(yùn)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(kù)容小，且大多為混凝土壩、閘，浸壩的承受力較強(qiáng)。

　　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(guó)家發(fā)改委要求加強(qiáng)對(duì)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(píng)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(chǎng)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(kù)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(kù)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(duì)于水壩，目前各級(jí)水利部門(mén)正加緊研究，積極采取措施，控制水位、加強(qiáng)監(jiān)測(cè)、做好當(dāng)前應(yīng)急預(yù)案。對(duì)有潰壩風(fēng)險(xiǎn)的小型工程分別采取降低庫(kù)水位、裂縫薄膜覆蓋防滲、24小時(shí)不間斷巡查、人員疏散、加強(qiáng)值班和觀測(cè)等措施。國(guó)家發(fā)改委也已緊急部署有關(guān)電力部門(mén)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。

[Page]

　　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(duì)遭受震害的工程采取妥善措施，進(jìn)行永久性加固，對(duì)其中嚴(yán)重破壞的工程規(guī)劃重建，對(duì)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(píng)估。

　　要緊抓震例開(kāi)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(yàn)類(lèi)比和歷史資料統(tǒng)計(jì)。當(dāng)前我國(guó)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(qiáng)震的實(shí)例，主要基于傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)，可能隱含較大風(fēng)險(xiǎn)。既已為大震付出慘重代價(jià)，就應(yīng)緊抓震例不放，反復(fù)深入調(diào)研分析，檢驗(yàn)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(qiáng)震的實(shí)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(guó)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(kù)一旦在強(qiáng)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(mén)共同對(duì)場(chǎng)址地震地質(zhì)條件下可能發(fā)生的極端情況，即對(duì)最大可信地震及其地震動(dòng)參數(shù)作專(zhuān)門(mén)研究，并對(duì)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(jì)等急需解決的問(wèn)題開(kāi)展深入研究。

　　特別要大力開(kāi)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(shí)的定量判別準(zhǔn)則。

　　最后要加緊修訂水工抗震設(shè)計(jì)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(jì)的各類(lèi)結(jié)構(gòu)和工程，一般都無(wú)震害或震害較輕?？拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范的作用已多次經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)。按國(guó)際慣例，在經(jīng)歷了一次重大地震后，都要根據(jù)震害實(shí)踐中的教訓(xùn)和啟迪，對(duì)各類(lèi)結(jié)構(gòu)和抗震設(shè)計(jì)規(guī)范作一次認(rèn)真修改，以期更切合實(shí)際。我國(guó)現(xiàn)行水工抗震設(shè)計(jì)規(guī)范已頒行超過(guò)10年，本就早應(yīng)修訂，需要結(jié)合上述各項(xiàng)研究，在對(duì)各有關(guān)章節(jié)都作專(zhuān)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(guó)人口眾多，人均水資源極為短缺，且時(shí)空分布很不均勻，盡可能調(diào)節(jié)和利用汛期洪水，對(duì)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(guó)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(kù)大壩建設(shè)，發(fā)揮其綜合效益，是切合我國(guó)國(guó)情和為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所急需的。

　　在我國(guó)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(guó)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(duì)較少而調(diào)節(jié)性能好的高壩水庫(kù)。近期，在我國(guó)西部在建和擬建的200～300米級(jí)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(kù)的抗震安全，以防止嚴(yán)重地震災(zāi)變，是我國(guó)水利水電建設(shè)中一個(gè)必須面對(duì)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)?；炷粮邏蔚目拐鸢踩珵閲?guó)家和社會(huì)所高度關(guān)注，必須予以充分重視。