我国水电工程抗震设计安全可靠

    地震高烈度地区能否进行大规模水电开发,一直是全世界关注的焦点。

    记者日前从2016高坝抗震防灾国际学术研讨会上获悉,自汶川地震以后,我国在水电工程抗震方面的研究取得显著成果,在地质勘查、工程设计、建造施工,以及运行维护上形成了较为全面的标准体系,我国水电工程抗震设计安全可靠,总体达世界先进水平。

    抗震要求越来越高

    我国是世界上水力资源最丰富的国家,西部又是我国水能资源最丰富的地区,但相对于发达国家平均80%左右的水电开发水平,我国水能资源开发利用程度仍然较低。预计到2050年,全球水电装机将达20.5亿千瓦,中国将占30%,约6亿千瓦,其中常规水电4.5亿千瓦,抽水蓄能1.5亿千瓦,目前我国水电资源技术可开发量达5亿千瓦。

    据了解,“十三五”期间及未来,我国将在雅鲁藏布江、金沙江、澜沧江、怒江等江河上展开一系列大型水电站研究与建设,而这些地区均为强烈地震和地质灾害高发区。“高坝水电站和龙头水库多在西部,主要集中在云南、四川和西藏,当地地质复杂,地震多发,对大坝设防抗震的要求更高。”中国水力发电工程学会秘书长李菊根在研讨会上表示,“水电开发有三方面至关重要:第一是安全问题,即施工期间和运行过程必须安全可靠;第二是流域梯级开发综合利用;第三就是地质灾害防范。水电事故多与地质有关,所以选址很重要,地震带要避开,否则以后将无法弥补。”

    目前在建和拟建一系列200米至300米级的世界级高坝,规模巨大、地震烈度高,面临一系列世界级难题,高坝大库一旦受震溃决,将会造成严重次生灾害,抗震防灾成为工程建设的关键,全世界都在研究,希望找到解决这一难题的有效方案。

    数据显示,截至2010年底,我国超过30米的大坝多达5564座,占全世界总数的40%,其中超过100米的大坝210座,最高达305米,大多数为混凝土坝。比如我国的小湾、溪洛渡、锦屏等高坝水电站就处在西南震区。

    “汶川地震之后,我国对水电工程进行了全面复查,并对抗震标准作了修订。其实高坝水电站往往是在生产运行中出现问题,预防措施必须到位。”李菊根称。

    根据行业标准,地震震损共分五个等级,即未震损、震损轻微、震损较重、震损严重、震毁,对应的工程结构形态分别为完好、保持完好、局部震损、损坏严重、毁坏。“在水工建筑物及其主要设施设备、地震地质灾害分项震损程度分析评价基础上,通过综合分析加以评判,仍然划分为5级。”中国电建集团总工程师周建平在会上表示。

    据近20年破坏性地震灾后调查资料分析,国内外经受强震考验的高坝不少,震损较重或震损严重的大中型土石坝、重力坝及拱坝不多,没有高坝工程发生震毁的情况。已有高坝溃坝的发生,与地震没有直接关系。

    据了解,汶川地震灾区没有一座大中型水电工程溃坝,未造成次生洪水灾害。24座大中型水电工程中,映秀湾、渔子溪和耿达3个工程震损较重和严重;太平驿、紫坪铺、沙牌等6座工程总体震损较轻,局部震损较重或严重;其他工程震损轻微。

    玉树地震灾区没有大中型水库和大中型水电站。小型水电站13座,地震发生后,第一时间均采取了放空水库的应急处理措施,水电工程震损没有造成次生灾害。

    标准体系不断完善

    “震损调查带给我们很多启示。只要选址恰当、设计合理、施工质量得到保证,维护管理到位,水电工程大坝就具备抵御设计地震的能力。”周建平说,“这说明我国现行水电工程抗震设计标准、建设管理体制是基本合适的,按照现代理论和方法,设计建设的高土石坝和高混凝土坝是安全可靠的。”

    调查显示,山区地震次生灾害中,地质灾害居首。由此所造成的对建筑物的破坏远大于地震动的直接破坏,地震地质灾害是水电工程严重震损的重要原因。“水电工程设计建设要重视防治地震地质灾害,加强地质灾害调查、研究和治理设计工作、适当扩大调查和治理的范围,开展必要的预警预防和综合治理等。”周建平表示。

    目前,我国已经编制完成《水电工程防震抗震设计规范》,该规范是第一次提出,作为通用标准,较为全面覆盖水电工程各专业、设计、施工和管理各环节的防震抗震要求,包含“水工建筑物抗震设计规范” 没有涉及的通信、对外交通、应急管理等基本内容,并在此基础上,对地震地质、地震次生灾害、生命线工程、地震抢险救灾、应急预案及应急处置、震后评价及修复等作了明确规定。

    此前,借鉴发达国家大坝安全管理及风险控制经验,汶川地震之后,我国制定了《水电工程防震抗震研究设计及专题报告编制暂行规定》,经充分论证,提出了特殊设防类的大坝采取设计和校核两级抗震设防要求。

    “在我国基础设施抗震标准体系中,高坝与核电标准相似,抗震参数更高。”中国科学院院士张楚汉在会上表示,“目前针对地震危害参数分析的方法主要有两种,包括PSHA概率性分析和DSHA确定性分析,确保了地震灾害评估的准确性。”

    业内普遍认为,必须构建与国家经济社会发展和技术水平相适应的防震抗震设计框架和标准体系,确定与现代水电工程相适应的地震设防原则、设防类别、设防水准、设防标准和基本要求。

    与此同时,针对早期建成的一些高坝,未进行防震抗震设计,或设计标准偏低、边界条件或计算不准确等情况,周建平认为需要开展地震危险性、危害性的分析,高坝抗震设计复核、以及工程防震抗震研究,提出补救措施;考虑风险叠加和风险传导,高坝在经受强烈地震作用后,坝基、坝肩或坝体结构可能局部损坏,由此产生渗漏渗压变化,加上余震作用及其他有害因素的影响,威胁大坝安全,需要复核高坝整体安全性,研究对策措施。

    周建平还建议,加强水电工程及其大坝地震地质灾害、地震洪水灾害的分析和防范,加强高坝大库工程运行维护管理、地震应急预案和防灾减灾体系研究。“水电工程的对外交通、通信方案,以及应急电源系统也是其抗震防灾的重要环节,不应忽视,需合理规划。”

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  • 水电开发,抗震,水能资源
( 网站编辑:钱坤 )
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