地震高烈度地區(qū)能否進行大規(guī)模水電開發(fā)，一直是全世界關(guān)注的焦點。
記者日前從2016高壩抗震防災(zāi)國際學(xué)術(shù)研討會上獲悉，自汶川地震以后，我國在水電工程抗震方面的研究取得顯著成果，在地質(zhì)勘查、工程設(shè)計、建造施工，以及運行維護上形成了較為全面的標(biāo)準(zhǔn)體系，我國水電工程抗震設(shè)計安全可靠，總體達世界先進水平。
抗震要求越來越高
我國是世界上水力資源最豐富的國家，西部又是我國水能資源最豐富的地區(qū)，但相對于發(fā)達國家平均80%左右的水電開發(fā)水平，我國水能資源開發(fā)利用程度仍然較低。預(yù)計到2050年，全球水電裝機將達20.5億千瓦，中國將占30%，約6億千瓦，其中常規(guī)水電4.5億千瓦，抽水蓄能1.5億千瓦，目前我國水電資源技術(shù)可開發(fā)量達5億千瓦。
據(jù)了解，“十三五”期間及未來，我國將在雅魯藏布江、金沙江、瀾滄江、怒江等江河上展開一系列大型水電站研究與建設(shè)，而這些地區(qū)均為強烈地震和地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)區(qū)。“高壩水電站和龍頭水庫多在西部，主要集中在云南、四川和西藏，當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)復(fù)雜，地震多發(fā)，對大壩設(shè)防抗震的要求更高。”中國水力發(fā)電工程學(xué)會秘書長李菊根在研討會上表示，“水電開發(fā)有三方面至關(guān)重要：第一是安全問題，即施工期間和運行過程必須安全可靠;第二是流域梯級開發(fā)綜合利用;第三就是地質(zhì)災(zāi)害防范。水電事故多與地質(zhì)有關(guān)，所以選址很重要，地震帶要避開，否則以后將無法彌補。”
目前在建和擬建一系列200米至300米級的世界級高壩，規(guī)模巨大、地震烈度高，面臨一系列世界級難題，高壩大庫一旦受震潰決，將會造成嚴重次生災(zāi)害，抗震防災(zāi)成為工程建設(shè)的關(guān)鍵，全世界都在研究，希望找到解決這一難題的有效方案。
數(shù)據(jù)顯示，截至2010年底，我國超過30米的大壩多達5564座，占全世界總數(shù)的40%，其中超過100米的大壩210座，最高達305米，大多數(shù)為混凝土壩。比如我國的小灣、溪洛渡、錦屏等高壩水電站就處在西南震區(qū)。
“汶川地震之后，我國對水電工程進行了全面復(fù)查，并對抗震標(biāo)準(zhǔn)作了修訂。其實高壩水電站往往是在生產(chǎn)運行中出現(xiàn)問題，預(yù)防措施必須到位。”李菊根稱。
根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，地震震損共分五個等級，即未震損、震損輕微、震損較重、震損嚴重、震毀，對應(yīng)的工程結(jié)構(gòu)形態(tài)分別為完好、保持完好、局部震損、損壞嚴重、毀壞。“在水工建筑物及其主要設(shè)施設(shè)備、地震地質(zhì)災(zāi)害分項震損程度分析評價基礎(chǔ)上，通過綜合分析加以評判，仍然劃分為5級。”中國電建集團總工程師周建平在會上表示。
據(jù)近20年破壞性地震災(zāi)后調(diào)查資料分析，國內(nèi)外經(jīng)受強震考驗的高壩不少，震損較重或震損嚴重的大中型土石壩、重力壩及拱壩不多，沒有高壩工程發(fā)生震毀的情況。已有高壩潰壩的發(fā)生，與地震沒有直接關(guān)系。
據(jù)了解，汶川地震災(zāi)區(qū)沒有一座大中型水電工程潰壩，未造成次生洪水災(zāi)害。24座大中型水電工程中，映秀灣、漁子溪和耿達3個工程震損較重和嚴重;太平驛、紫坪鋪、沙牌等6座工程總體震損較輕，局部震損較重或嚴重;其他工程震損輕微。
玉樹地震災(zāi)區(qū)沒有大中型水庫和大中型水電站。小型水電站13座，地震發(fā)生后，第一時間均采取了放空水庫的應(yīng)急處理措施，水電工程震損沒有造成次生災(zāi)害。
標(biāo)準(zhǔn)體系不斷完善
“震損調(diào)查帶給我們很多啟示。只要選址恰當(dāng)、設(shè)計合理、施工質(zhì)量得到保證，維護管理到位，水電工程大壩就具備抵御設(shè)計地震的能力。”周建平說，“這說明我國現(xiàn)行水電工程抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)管理體制是基本合適的，按照現(xiàn)代理論和方法，設(shè)計建設(shè)的高土石壩和高混凝土壩是安全可靠的。”
調(diào)查顯示，山區(qū)地震次生災(zāi)害中，地質(zhì)災(zāi)害居首。由此所造成的對建筑物的破壞遠大于地震動的直接破壞，地震地質(zhì)災(zāi)害是水電工程嚴重震損的重要原因。“水電工程設(shè)計建設(shè)要重視防治地震地質(zhì)災(zāi)害，加強地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、研究和治理設(shè)計工作、適當(dāng)擴大調(diào)查和治理的范圍，開展必要的預(yù)警預(yù)防和綜合治理等。”周建平表示。
目前，我國已經(jīng)編制完成《水電工程防震抗震設(shè)計規(guī)范》，該規(guī)范是第一次提出，作為通用標(biāo)準(zhǔn)，較為全面覆蓋水電工程各專業(yè)、設(shè)計、施工和管理各環(huán)節(jié)的防震抗震要求，包含“水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范” 沒有涉及的通信、對外交通、應(yīng)急管理等基本內(nèi)容，并在此基礎(chǔ)上，對地震地質(zhì)、地震次生災(zāi)害、生命線工程、地震搶險救災(zāi)、應(yīng)急預(yù)案及應(yīng)急處置、震后評價及修復(fù)等作了明確規(guī)定。
此前，借鑒發(fā)達國家大壩安全管理及風(fēng)險控制經(jīng)驗，汶川地震之后，我國制定了《水電工程防震抗震研究設(shè)計及專題報告編制暫行規(guī)定》，經(jīng)充分論證，提出了特殊設(shè)防類的大壩采取設(shè)計和校核兩級抗震設(shè)防要求。
“在我國基礎(chǔ)設(shè)施抗震標(biāo)準(zhǔn)體系中，高壩與核電標(biāo)準(zhǔn)相似，抗震參數(shù)更高。”中國科學(xué)院院士張楚漢在會上表示，“目前針對地震危害參數(shù)分析的方法主要有兩種，包括PSHA概率性分析和DSHA確定性分析，確保了地震災(zāi)害評估的準(zhǔn)確性。”
業(yè)內(nèi)普遍認為，必須構(gòu)建與國家經(jīng)濟社會發(fā)展和技術(shù)水平相適應(yīng)的防震抗震設(shè)計框架和標(biāo)準(zhǔn)體系，確定與現(xiàn)代水電工程相適應(yīng)的地震設(shè)防原則、設(shè)防類別、設(shè)防水準(zhǔn)、設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)和基本要求。
與此同時，針對早期建成的一些高壩，未進行防震抗震設(shè)計，或設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低、邊界條件或計算不準(zhǔn)確等情況，周建平認為需要開展地震危險性、危害性的分析，高壩抗震設(shè)計復(fù)核、以及工程防震抗震研究，提出補救措施;考慮風(fēng)險疊加和風(fēng)險傳導(dǎo)，高壩在經(jīng)受強烈地震作用后，壩基、壩肩或壩體結(jié)構(gòu)可能局部損壞，由此產(chǎn)生滲漏滲壓變化，加上余震作用及其他有害因素的影響，威脅大壩安全，需要復(fù)核高壩整體安全性，研究對策措施。
周建平還建議，加強水電工程及其大壩地震地質(zhì)災(zāi)害、地震洪水災(zāi)害的分析和防范，加強高壩大庫工程運行維護管理、地震應(yīng)急預(yù)案和防災(zāi)減災(zāi)體系研究。“水電工程的對外交通、通信方案，以及應(yīng)急電源系統(tǒng)也是其抗震防災(zāi)的重要環(huán)節(jié)，不應(yīng)忽視，需合理規(guī)劃。”
