汶川地震对水电站建设的启示

汶川地震对水电站建设的启示
摘要：本文首先分析了汶川地震中地震地质灾害对水电工程的影响，然后分析了汶川地震的地震地质灾害特点，进行了水电站规避地震地质灾害的原则分析，最后总结了一些个人从汶川地震中得出的结论和启示，具有一定的理论价值和现实意义。

关键词：汶川地震水电站建设启示
一、汶川地震中地震地质灾害对水电工程的影响
汶川地震后水电水利规划设计总院组织有关专家对灾区水电工程进行了震损调查和分析工作。

从调查分析结果看，地震地质灾害对水电工程的影响具有如下特征：
从震区大中型水电工程分布位置来看，所有水电工程在选址过程中均避开了活动断层及与之有构造联系的分支断层，所调查工程中，距本次地震发震断层最近的也在2km以上。

因此，水电站坝（闸）址、厂址均未遭受到活动断层同震位错而造成的直接破坏，表明水电工程的选址是得当的。

震区水电工程遭受地震地质灾害的破坏也是严重的，主要表现为水电工程区两岸山体的表层崩塌与浅层滑坡，对水电站建筑和设备造成较重破坏。

这种破坏现象具有明显的规律性：①距离断层同震地表破裂带越近的水电站，所受的地震地质灾害影响越大；②汶川地震的发震断层以逆冲走滑为主，地震时上盘崩塌、滑坡严重，使得位于上盘的水电工程遭受的破坏较重；③库坝区自然边坡，包括枢纽区人工边坡开口线以外的自然边坡地震地质灾害比较严重；④绝大多数水电站的引水隧洞或地下厂房等地下洞室的破坏程度较轻，没有大规模的塌方和变形。

二、汶川地震的地震地质灾害特点
2008年5月12日汶川8.0级地震发生在四川盆地西部边缘的龙门山区，在震区产生了大量地震地质灾害现象，主要类型有地震断层、崩塌、滑坡、泥石流与堰塞湖，以及成都平原区的砂土液化等。

地震地质灾害数量多、分布广、破坏重是本次地震的突出特点。

汶川地震的发震构造是龙门山构造带的北川-映秀中央断裂带，破裂过程表现为沿断裂带从西南向北东方向，从以逆冲为主逐渐转变为以走滑为主，形成长达300km的余震带。

震后野外考察表明，沿北川-映秀断裂和都江堰-安县断裂同时产生了同震地表破裂。

北川-映秀断裂地震地表破裂带SW起于映秀镇南西，向NE方向经映秀镇、北川县城，延至平武南坝乡一带，全长约220km。

地震断层通过处的人工建（构）筑物，包括公路、桥梁、管道、房屋等都几乎全部倒塌或严重破坏。

汶川地震考察中发现，同震地表形变带宽度大部分小于40m，半数以上在10~30m之间，个别观察点形变带宽度大于40m，甚至达到60~70m。

位于发震断层地表破裂带上的建（构）筑物遭到直接撕裂，相距破裂带仅30～50m的建（构）筑物基本未倒塌。

表明逆冲断裂发震时其上盘地表的加速度峰值高于下盘，上盘破坏比下盘更为严重。

地震地质灾害主要分布于地形坡度较陡的650～2000m高程之间，通常在地形坡度由缓变陡的过渡转折部位、单薄的山脊部位、孤立山头或多面临空的山体部位等。

另外，地震时紫坪铺库水面地震涌浪达2~3m。

三、水电站规避地震地质灾害的原则分析
地震可能给水电站带来的破坏风险主要体现在两个方面：地震动本身引起的破坏和地震地质灾害造成的破坏。

地震动破坏可以通过对水工建筑物的抗震设计来抵御，地震地质灾害破坏则需要通过合理的选址和必要的工程处理来规避。

灾区大中型水电站均未出现伴随汶川地震的同震位错现象，工程抗断风险得以避免，是本次大中型水电站大坝没有产生溃坝的重要原因。

此项原则也体现在GB50287—2006《水力发电工程地质勘察规范》中“大坝等主体工程不宜建在已知的活动断层之上”之规定，规范要求在选址和布置水工建筑物时主要建筑物应避开活动断层，并保持一定距离。

汶川地震产生的滑坡、崩塌等地震地质灾害对水电站的破坏远远大于地震动的破坏作用。

因此，深山峡谷中的水电站，选址宜避开地震高烈度区，特别是Ⅸ度及以上地区；在枢纽布置时将可能的地震地质灾害作为一个重要的因素加以考虑，避开易发生地震地质灾害的陡坡、风化卸荷强烈等地段，有条件时优先考虑地下结构。

此项原则也体现在GB50287—2006《水力发电工程地质勘察规范》中“坝址不宜选在震级为级及以上的震中区或地震基本烈度为IX度以上的强震区”之规定。

通过扎实的地震地质研究工作，合理选择坝址，高地震烈度地区的水电站的安全性是可以保证的。

四、结论与启示
在水电站选址和建设过程中，应坚持避让活动断层的原则。

经验和教训表明，在现有的技术条件下还不能抵御同震断层位错的破坏。

因此，大中型水电站不宜建在已知的活动断层上。

在高地震烈度山区的水电站，对地震地质灾害应采取“先避让，后处理，再防护”的原则。

在选址时尽量避开地形陡峻、风化卸荷强烈的地区，同时适当扩大坝址处地震地质灾害的调查、评价和处理范围，最大程度地减少地震灾害对工程建筑物的影响。

建议加强我国西南地区水电基地的地震地质背景研究，加强水电站近场区活动断层的识别和鉴定研究，加强坝址所在河段的地震地质灾害的调查工作，为合理选址和进行可靠处理提供可靠依据。

合理选址是水电站提高防震抗震能力的基础，也是保障工程本质安全的必要条件。

参考文献：
1.周荣军，黄润秋，雷建成，等.四川汶川8.0级地震地表破裂与震害特点[J].岩石力学与工程学报，2008，27(11)
2.周庆，徐锡伟，于贵华.汶川8.0级地震破裂带宽度调查[J].地震地质，2008，30(3)
3.黄润秋，李为乐.“5.12”汶川大地震触发地质灾害的发育分布规律研究[J].岩石力学与工程学报，2008，27(11)。