大坝抗震任重道远

高坝大库多处地震高发区，抗震技术难题待解决

记者近日从中国大坝工程学会和中国水力发电工程学会举办的“高坝大库抗震安全国际学术研讨会”上了解到，我国虽已进入世界低溃坝率国家行列，但因水电资源富集的西南地区属于地震活动强烈区域，实现确保大坝抗震安全的目标依然任重道远。

　　水库大坝难避让强震区

据了解，目前在国家能源局大坝安全监察中心注册备案的水电站有579座，坝高超过100米的有128座，其中超过200米的有12座。注册备案大坝数量虽然只占全国9万多座大坝数量中的一小部分，但总装机容量约占全国总数的74%，总库容约占全国总数的50%。

同时，注册大坝多为高坝大库，如锦屏一级混凝土拱坝高305米、小湾混凝土拱坝高294.5米、溪洛渡混凝土拱坝高285.5米、长河坝钢筋混凝土面板堆石坝高240米、水布垭钢筋混凝土面板堆石坝高233.2米、光照碾压混凝土重力坝高200米。这些高坝大库多处于西部地震高发区，一旦发生强震溃决，后果将不堪设想，导致的人员伤亡和经济损失也将难以估量，必须防止溃坝发生。

数据显示，近代中国大陆82%的强震均发生于西部地区。2008-2017年更是发生多次6级以上强震，尤其是“5·12”汶川大地震后，强震区高坝的安全问题备受社会关注。

我国政府一贯重视高坝大库抗震安全。改革开放40年来，通过汲取国际上相关的先进理念和研究成果，并结合国情开展科研攻关和技术研发，我国逐渐形成了具有中国特色、处于国际先进水平的大坝抗震研究理论和设计体系，取得了丰硕的研究成果和实践经验，为保障我国高坝大库抗震安全提供了有力支撑。

业内专家介绍，我国负责高坝大库研究的单位装备了大型地震模拟振动台、大型动态材料性能试验机和超大型动三轴试验机等一批科学装置，构建了综合考虑地震动输入机制、大坝—地基—库水动态相互作用以及大坝地基系统各类非线性影响的高坝大库抗震分析理论体系，并自主研发了相应数值计算程序，成功开展了溪洛渡、白鹤滩、锦屏、大岗山、长河坝、两河口、如美等200米、300米高坝大库抗震分析。

　　高坝大库抗震研究需深入

我国水库大坝总体安全，没有出现漫坝垮坝等重大灾难性事故。例如四川省白龙江宝珠寺水电站，震后坝体断面上、下游均无开裂和断裂现象，坝体横缝止水完好；紫坪铺面板堆石坝所处位置接近“5·12”汶川大地震震中，更是目前世界上唯一一座遭遇强震的坝高大于150米的高混凝土面板堆石坝。从汶川水电站地震安全性评价报告来看，汶川地震中宝珠寺、紫坪铺、沙牌等一批高坝大库经受了远超设计抗震水准的强震考验。这表明，只要按照规范要求进行抗震设计和施工，高坝可具备较好的抗震性能，并能达到规范要求的“如有局部损坏经一般处理后仍可正常运行”的设计功能。

即便如此，实现确保大坝抗震安全的目标，仍然面临挑战。

“在抗震设计高库大坝时要充分注意诸多抗震因素的不确定性，往往这些突发情况会产生不可预见的严重后果。西南大坝水库的高坝、高边坡、高烈度像人的'三高'一样存在高风险，在这样的环境下设计大坝，需要设计者持更谨慎态度深入研究高坝大库抗震。”中国大坝工程学会理事长 矫勇表示，“地震对高坝大库是地基破坏、结构性破坏，同时面临气象、水文等一系列不确定性。考虑水库大坝抗震救灾既要考虑结构问题，也要考虑复杂事件的综合作用。”

据矫勇介绍，我国已建成的大坝数量众多，坝型多样，长期服役带来的大坝工作条件的劣化对其抗震安全性能的影响研究需进一步加强。 “在影响大坝抗震安全性合理评估的最大可信地震、大坝筑坝材料动态性能，以及大坝-地基整体系统强震破坏机理及定量安全评价准则等科学问题方面，仍存在一些尚未解决的技术难题。”

除了充分考虑上述抗震因素外，与会专家还认为，需要通过信息化手段加强各阶段监测。

“建议加强高坝水库蓄水河谷-库坝变形监测，尤其监测谷幅变形、坝基与下游河谷竖向变形以及拱坝坝体变形等。” 中国科学院院士、清华大学教授张楚汉说，“可开展大尺度三维水文地质力学仿真计算，预测未来河谷、库坝变形的趋势。”

国家能源局大坝安全监察中心张秀丽建议，水电站大坝运行安全管理应充分利用信息化手段。“坝强震监测是典型的养兵千日用兵一时，要重视大坝强震监测系统的维护，保证在地震等重大灾害作用下的可靠性。”

据了解，汶川地震发生时，白龙江宝珠寺重力坝监测设施的正常运行保证了地震发生后第一时间对大坝震后情况进行跟踪分析并采取应急措施。相反，由于监测仪器检修或未设置强震监测项目，震中高烈度区的百米级高坝紫坪铺、沙牌等遗憾地未能准确、完整地记录到地震反应过程。