汶川地震已经一周年。地震发生后,水电水利规划设计总院组织国内专家学者,开展了大中型水电工程震损调查及一系列防震抗震分析研究工作。在对汶川地震灾区大中型水电工程震损调查的基础上,结合对国内外其他水电工程震害实例的分析研究,进一步理清了大坝抗震能力强的根本原因,也给水电工程开展防震抗震工作和制订修订规程规范带来了新的启示。
汶川地震造成房屋建筑和道路桥梁等设施损毁严重。相对而言,大坝抗震性能良好,总体震损轻微。分析原因,一方面,大坝是以承受水平荷载为主的建筑物,地震动的水平作用力相对于水作用力而言较小;另一方面,大坝抗滑稳定安全系数和材料强度安全系数均较高;更为有利的是,大坝是镶嵌在峡谷之中的,除了顶面和上下游面外,其他各面均受到地基的约束。
从汶川地震灾区水电工程震损调查和初步分析中,可以得到以下认识:
1.汶川地震灾区,没有一座大中型水电工程因为同震位错而损毁,说明这些水电工程的选址均避开了活动断层。只要在坝址选择上避开活动断层,在现有技术条件下,强地震地区修建高坝是可行的。
2.汶川地震破坏性强,而处于震中及破裂带附近的高坝,都经历了超出设防标准的强震考验,震损轻微。这说明,只要设计合理、施工质量有保证,大坝具备抵御设计地震的能力,并有一定的抗震潜力。
3.水电开发必须确保大坝安全,防范极端风险,包括极端地震、最大洪水及其组合等。除应加强应急管理外,高坝大库应该设置放空设施,并确保其具有足够的降低库水位的能力和应急使用的条件。
4.根据对水电工程建筑物震损规律的分析,地下建筑震损轻微或未震损,而地面附属建筑容易受到地震波或地震地质灾害的损坏。这说明在峡谷区修建工程,具备条件的情况下,要择优选择地下布置方案。
5.水电工程的地震次生灾害中,地质灾害居首位。地震地质灾害是水电工程震损的重要原因。水电工程建设中,要加强地质灾害调查、研究和防治工作,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。
6.临震处置不当,应急电源、应急通讯设施缺乏,信息不通,反映了我国水电工程建设运行管理的薄弱之处。水电工程建设和运行管理要充分考虑通讯、交通、电源、避险场地、安全通道等应急设施的配置,研究制定应急预案,完善应急管理机制,落实应急管理制度及其要求。
水电工程安全问题是系统工程。从防震减灾和确保公共安全角度,水电开发规划、设计、建设和运行管理的各个环节,都应该进一步增强工程风险意识,树立系统安全观念。要按照流域安全要求,合理规划布置梯级电站;要按照确保大坝安全要求,针对可能遭遇的和不可预见的极端危险因素,研究制定确保大坝稳定的预警预防和应急管理措施。
迄今为止,世界上还没有一座高坝因为地震而溃坝。汶川地震的经验也证明,高混凝土坝和高土石坝均具有抵御设计地震的能力和超过设想的抗震潜力。我国水电工程建设,特别是大中型水电工程,一直以来遵循“确保安全、留有余地”的指导思想,严格设计审查和建设管理,因而采用现代方法设计建设的高土石坝和高混凝土坝都具有令人放心的抗震能力。在现有技术水平和管理体制下,强地震地区可以修建高坝,地震风险性不应成为决策水电开发的障碍。
(作者为水电水利规划设计总院总工程师)