1前 言
舉世矚目的三峽工程是開發(fā)和治理長江的關(guān)鍵性骨干工程,也是當今世界最大的水利水電工程。自1994年12月正式開工以來,1997年順利實現(xiàn)了大江截流、2003年按期實現(xiàn)了水庫蓄水到135.00 m、139.00 m高程,工程開始發(fā)揮初期綜合效益,2006年10月實現(xiàn)了水庫蓄水到156.00 m的目標,左岸14臺共980萬kW 機組提前一年投產(chǎn)發(fā)電,船閘年通航運量達到建壩前3倍,大壩全線達到185m設(shè)計高程提前兩年擋水,初步發(fā)揮了防洪、發(fā)電和航運的綜合效益。2008年汛末成功地進行了試驗性蓄水,水庫最高水位達到172.8 m,工程的樞紐建筑物穩(wěn)定性、機組能量特性、庫區(qū)水質(zhì)、庫岸穩(wěn)定性和水庫地震震情等都在設(shè)計預期范圍內(nèi),整個工程的安全穩(wěn)定運行情況好于預期。三峽工程將于2009年底如期完成初步設(shè)計的建設(shè)任務(wù)[1]。
自2008年發(fā)生汶川大地震后,特別是通過對唐家山堰塞湖的成功排險報導,高壩大庫在遭受強震時是否會導致嚴重次生災害影響抗震安全,以及水庫地震等涉水地震風險問題,在國內(nèi)外受到廣泛關(guān)注。尤其是對三峽這類大型工程更加關(guān)注。為此,本文借科協(xié)論壇對三峽工程的抗震安全和水庫地震問題再次概述管見,以供探討。
2三峽大壩的抗震是安全的
2.1壩址地震地質(zhì)條件相當優(yōu)越[2]
根據(jù)長期詳盡的勘察論證,三峽工程所在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造格局清晰,具有較高穩(wěn)定程度的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境,壩址所在的黃陵地塊為約9億年前震旦紀的穩(wěn)定結(jié)晶巖基底。壩址的工程地質(zhì)條件良好,基巖的花崗巖體總體上堅硬完整,平均飽和抗壓強度都在100MPa以上,變形模量3-4MPa,縱波速度大于5000m/s,巖體透水性微弱。壩址區(qū)斷裂規(guī)模小,以陡傾角為主,且多膠結(jié)良好。
壩址區(qū)無孕育中強震的發(fā)震構(gòu)造。區(qū)內(nèi)地震活動水平不高、強度小、頻率低。在2000年的歷史記載中,壩址及周圍300km范圍內(nèi),發(fā)生的4次6-63/4級地震的震中均距壩址200km以上,5級以上的地震也距壩址130km以上。只是在其外圍距壩址60km的遠安、19km的仙女山和17km的九灣溪等斷裂有一定的活動性,但均屬弱活動斷裂,發(fā)生強震的可能性很小。
因此,三峽工程壩址的地震地質(zhì)條件是相當優(yōu)越的。
2.2大壩的抗震設(shè)防標準留有充分安全裕度
三峽工程經(jīng)過我國地震部門進行了深入的地震危險性分析和地震動參數(shù)研究[ 3],壩區(qū)的基本烈度定為Ⅵ度。建議的抗震設(shè)防標準取年超越概率為10-4 ,相應(yīng)的峰值加速度為125gal。按照我國現(xiàn)行的《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》要求,對于像三峽大壩這種屬于甲類抗震設(shè)防類別的壅水建筑物,應(yīng)按100年內(nèi)超越概率2%、即大致年超概率為5×10-4 的標準設(shè)防,相應(yīng)的功能目標為只產(chǎn)生可以修復的損壞。考慮到地震的不確定性及其一旦引發(fā)大壩次生災害后果的嚴重性,我國大壩的抗震設(shè)抗震設(shè)防標準,已遠高于一般房屋建筑對應(yīng)相應(yīng)功能目標的50年內(nèi)10%的設(shè)防概率水平,與國外同類標準相比也是較高的[4]。此次汶川大地震中不少大壩經(jīng)受了檢驗。三峽大壩抗震設(shè)防標準,更是留有了充分的安全裕度。
2.3三峽大壩的抗震研究比較深入
三峽壩區(qū)地震地質(zhì)條件優(yōu)越,地震活動水平不高,鑒于三峽工程的重要性,對其主要建筑物,尤其是對大壩的抗震性能,都進行了深入的專門研究[5] [6] [7]。三峽大壩有限元動力分析及振動臺動力模型試驗研究的結(jié)果表明,三峽大壩的抗震性能滿足規(guī)范要求并有相當安全裕度。
綜上所述,可以認為,三峽大壩的抗震是安全的。
3三峽工程的水庫地震
3.1關(guān)于水庫地震的基本認識[8]
汶川大地震后,水庫地震問題,深為國內(nèi)外所關(guān)注 [9][10] 且多有不同看法。其中包括汶川大地震是否與三峽工程蓄水有關(guān)等這樣的問題。顯然,國內(nèi)外各界對高壩大庫的抗震安全的關(guān)注、不同觀點的探討,有利于促進對高壩大庫抗震安全的重視,并加強其深化研究。然而,學術(shù)爭鳴需要基于實事求是的科學依據(jù)。這些不同觀點的分歧主要涉及對水庫地震的理解。為此,首先簡單概述對水庫地震的基本認識。
水庫地震是指由于水庫蓄水導致環(huán)境物理狀態(tài)的改變,從而在壩址和正常蓄水位淹沒范圍的庫區(qū)引發(fā)地震的現(xiàn)象。世界上已有30多個國家先后報導了100多個與水庫蓄水有關(guān)的地震事例,但其中一些事例是否與水庫蓄水有關(guān)尚存有爭議,被較普遍確認的不到一半。在最近國際大壩委員會(ICOLD)頒布的公報《水庫觸發(fā)地震-知識概述》中[11],只列出了39個水庫地震震例??梢姡谌?萬多座水庫中,因水庫蓄水引發(fā)水庫地震的事例所占比率極小。高壩中的比率雖略高,但被確認的不多。目前,在世界范圍內(nèi)水庫地震震級超過6級的僅有4例,即: 中國新豐江(6.1級),贊比亞的卡里巴(6.1級) ,希臘克里瑪斯塔(6.3級) ,以及最大震級的印度柯依納(6.5級) 。所以,水庫地震發(fā)生的概率是很低的,水庫蓄水引發(fā)強震的更少。當然,并不是所建的水庫都會引發(fā)地震、或凡發(fā)生在水庫的地震都是水庫蓄水造成的。世界上至今沒有因水庫引發(fā)地震而導致大壩失事的事例。
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