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从汶川大地震看我国水利工程建筑物的防震减灾

发布日期:2017-10-13 浏览次数:

   2008年5月12日14时28分,在四川省汶川县境内发生8级特大地震,震中烈度达10度以上。据历史不完全记载,我国曾发生7.8级以上大地震25次,给人民生命财产造成重大损失。不仅如此,强地震还会造成震区大量水利工程震损。1976年7月28日发生的唐山7.8级大地震,就使各类水利工程遭到严重破坏:地震区58座库容在100万立方米以上各型水库,除15座无明显震害外,其余43座均遭受不同程度的震害,尤以陡河、密云两座大型水库遭受的破坏最为严重;180多座大中型水闸、40余座10立方米每秒以上大型排灌站遭受不同程度的震害;800多公里长的河道堤防、7万多眼机井遭受震害。
      这次汶川大地震,同样也给四川地震区及波及区的重庆等地水利工程造成不同程度的震害,尤其是造成众多水库出现险情。汶川大地震,具有以下特点:
      一是震级大,震中烈度高,破坏范围广。汶川、茂县、绵竹、安县、北川等县及都江堰市均遭到严重破坏。二是主震后,强余震不断。在震后两天内,就发生余震2000多次,其中震级为6级以上的3次,震级为5级以上的14次。强余震不仅加重了对建筑物的破坏,也对抢险救灾人员的生命安全构成威胁。三是大地震发生在高山峡谷地区,往往诱发山体崩塌、滑坡,不仅阻塞交通,给抢险救灾造成困难,而且滑坡体落入河中,形成众多堰塞湖,一旦湖满溃决,还会造成次生水灾。四是地震区穿过岷江,岷江上的各类水工建筑物,如都江堰枢纽工程、映秀湾水电站、渔子溪水电站、紫坪铺水库、图龙水库等,均经受强烈地震的考验。
      一次大的地震过后,水利工程结构不可避免地受到一定影响和损害。为将严重的地震灾害减小到最低限度,长期以来,国内外地震专家和工程界人士一直进行着各种探讨和研究。归纳起来,当今水利工程的防震减灾主要有三个途径。
      一是地震预报。通过建立地震台网,精确测定地震的时间、强度、地点,结合测地电、地磁、地下水等地震前兆,进行综合分析,提出地震预报。人们可在地震发生前逃出,就能有效减少人员伤亡,而建筑物是无法搬走的。但由于问题的复杂性和预报手段的局限性,地震预报工作至今仍然是世界上尚待解决的难题。
      二是工程抗震。根据工程运用期间可能发生的最大地震,确定工程的设计烈度,再按照设计烈度进行抗震计算和采取相应的抗震措施,当遭遇设计烈度地震时,可达到小震不坏、中震可修、大震不倒的目标,不仅可以有效减少人员伤亡,还可减轻工程的灾害。此途径是非常有效的。发展中国家资金不足,房屋多未进行抗震设计,一旦发生大地震,人员伤亡惨重,而发达国家(如日本等)多进行了抗震设计,当遭遇同样震级地震时,人员伤亡则要少许多。我国是发展中国家,随着经济的高速发展,对重要工程、重要城市以及生命线工程,必须按照抗震设计规范的要求进行抗震设计。
      三是应急抢险救灾。强震发生后,应立即启动应急预案,尽快恢复被破坏的一交(交通)、二电(电信和电力)、一水(供水),为抢险救灾人员和救灾物资进入灾区抢救伤员和保障灾区人民正常生活服务。同时,全面清查次生灾害源,采取措施,防止次生灾害的发生。
      水工建筑物不仅属生命线工程,而且是次生灾害源。因此,必须对工程抗震非常重视。早在1966年3月8日河北邢台地震后,周恩来总理就明确指示,抗震工作的重点是保卫“四大”,即保卫大城市、大交通枢纽、大水库,大电力枢纽。当时的水电部立即组织力量对京津地区的大水库进行抗震鉴定,对不满足抗震设计要求的大水库进行抗震加固。1973—1978年,又组织力量编写出我国第一部水工建筑物抗震设计规范,并颁布试行。这一规范特别强调,对于1级高坝,还应深入进行地震危险性分析,结构动力有限元分析,抗震模型动力试验和在大坝上布置强震仪进行大坝安全监测。1983—1989年又组织力量完成修编任务。根据这一规范,水利部分期分批对达不到规范要求的病险水库进行除险加固,新建工程则严格按照规范进行设计。按新水工建筑物抗震设计规范设计的四川紫坪铺大型水库,去年刚刚竣工,在这次汶川大地震中,经受住了考验。这充分显示出工程抗震是防震减灾的有效措施。
      水工建筑物的管理条例,特别强调在发生强烈地震时,应立即对大坝进行震害检查,结合大坝结构所设的强震监测仪器取得的地震监测记录数据,对大坝安全作出评估。若属危险大坝,应上报主管部门,启动应急预案,进行抗震抢险,以防次生水灾的发生。历次大地震发生后,水利部均选派有关人员立即奔赴灾区,与地方政府及水利部门,共同进行水工建筑物震害调查,查出险库,共同研究除险方案。如1976年7月28日河北唐山7.8级大地震发生后,当时的水电部立即决定派正在潘家口水库施工的工程兵部队赴唐山陡河水库、陡河电厂抗震救灾,并请派部队到密云水库进行抢险;部相关领导奔赴地震灾区,与地方领导共同在现场指挥抗震救灾工作,还组织3个抗震救灾小分队,到现场进行救灾和震害调查,以防次生水灾的发生。此次汶川8级大地震后,水利部矫勇副部长又立即带领有关人员奔赴灾区,进行抗震救灾工作。
      发生在高山峡谷地区的大地震,往往诱发山体崩塌、滑坡、泥石流,有时还会形成堰塞湖,甚至造成次生水灾。如1933年8月25日四川迭溪发生7.5级大地震,山崩滑坡堵塞岷江,形成银瓶崖、大桥、迭溪三大堰塞湖。地震后45天,迭溪堰由盈溢导致溃决,将沿岸的茂县、汶川、灌县大部分村镇席卷而去,夺去了2500余人的生命。1961年4月14日新疆巴楚发生6.8级强震,西克尔水库大坝南北向坝段发生了严重坍塌和裂缝,坝基出现液化。1974年云南昭通地震时,手扒崖山崩塌,使木杆河断流,形成堰塞湖。由于采取人工爆破拆除措施,避免了次生水灾的发生。
      大灾过后,需要人们进行深刻的反思。我国目前在水利工程地震临震应急方面还有很多工作要做,大坝结构的强震监测、震后安全快速反应分析及大坝地震安全的网络信息化建设有待加强。从1962年新丰江建立第一个强震观测台站至今,我国设立了地震台站的大型水利水电工程仅有近40座,设立过3个子台以上地震台的工程约20多处。现状水工结构强震安全监测台只是零星的“点”,国内水利工程地震监测台站数量少且分散,还远未形成“台网”的规模,并存在一些亟待解决的问题:已有的各水利工程地震监测台站信息资源管理分散,资料缺乏统一的规格和标准,利用率低,规模小,数据的完整性不够,设备落后,准确性不高,数据交换接口不规范;应用系统互联互通性差,台站分析人员水平参差不齐,监测数据的可靠性和分析质量不高,资料的实际利用价值发挥不够,缺乏可供决策部门宏观调度的中央管理分析系统。这些问题,在某种程度上大大削弱了在水利工程抗震减灾中解决实际问题的力度。
      我国的水能资源约80%集中在西部地区。我国是世界上地震活动性最强的国家之一,地震烈度总体上看,以西部地区为最高。因此,水利工程抗震安全具有十分特殊的重要性。一座大型水利工程投资高达几十亿甚至几百亿元,一旦发生严重震害,不仅危及工程本身安全,还会产生连锁反应,引发次生水灾,而且次生灾害造成的损失往往超过地震本身造成的损失。为确保拟开发的水电工程和已建水利枢纽的安全建设与生产,必须做到一旦发生地震,技术支持及时到位,快速对大坝的安全作出地震反应评价,提出应急措施,制定抗震减灾方案,并通过远程通信网络将抗震减灾的方案与措施在最短的时间内呈报至决策部门,使地震引起的直接灾害与次生性灾害降至最低限度。
      因此,如何推动水利工程抗震防灾工作的深入开展,是这次汶川大地震后,应该引起我们重视的问题。

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