水电站大坝如何规避地震威胁

2008年5月12日四川汶川发生里氏8.0级特大地震，顿时在震中及其附近地区，山崩地裂、河流淤塞、房屋坍塌、人民生命财产遭到巨大损失。而在地震灾区的数十座大中型水电水利工程在这次强震中却经受住了考验，表现堪称优异。大坝没有一座垮塌，部分电站通过紧急抢修，迅速恢复发电，为抗震救灾提供了可靠电源。紫坪铺水库更是开辟了水上救生通道，成为震不断的水上生命线，在抗震救灾中发挥了特殊作用。我国是地震频发的国家，西南地区既是我国水能资源最富集的地区，也是我国强震活跃的地区。在全国大范围地质图上可以看到河流均是伴随着区域性大断裂分布，许多大断裂也是以河流名称来命名的。

因此有些行业外专家形容我国西南的水电是在“剪刀口上建大坝”，意思是蕴藏着严重的风险，反对进行水电开发。那实际情况果真如此吗？地震事件可能给水电工程带来的风险和影响主要体现在三个方面：第一，强震发生后，其带来的场地地震动力作用对建筑物的影响，即建筑物抵御震动能力的大小。我们通常在坝址周围不小于150公里范围内进行地震地质的大背景研究，评价坝址可能遭受的地震动加速度值的大小、地震波特征周期长短和地震反应谱型，结构工程师根据上述基本特征参数，进行建筑物抗震设计并采取针对性的抗震措施。汶川地震中，处于Ⅺ度、Ⅹ度、Ⅸ度、Ⅷ度影响区的紫坪铺面板堆石坝、沙牌混凝土拱坝、碧口土心墙堆石坝、宝珠寺混凝土重力坝等4座典型水电工程及其他大量的闸坝工程，实际上都经受住了比设防烈度高出2度-3度地震动的严峻考验，未产生溃坝和建筑物的严重破坏，验证了水工建筑物具有超强的抗震动能力，说明在高地震烈度区进行水电工程建设是可行的、安全的，西南地区诸河流中还有许多合适的坝址可供进行水电开发。第二，地震发生后，发震断层的地表破裂和断层位移对水工建筑物的影响，即建筑物抗断能力的大小。

汶川地震在地表和地下深处产生了绵延数百公里的破裂和数米至十多米的位移，这种能量是巨大的，任何结构工程都无法抵御。但这种位移仅限于发震断层带两侧数百米范围之内，灾区大中型水电工程坝址离断层带最近的距离也在1.5公里以上，均未出现大坝错段现象，从而建筑物的抗断风险得以避免。而台湾集集地震中的石岗大坝就是因为大坝压覆在活动断层上，地震产生的垂直和水平向的位移，使其断裂、错开。我国水电站选址一般要在距坝址不小于25公里范围内进行区域断层及活动断层的研究，对活动性断层进行详细定位，在坝址5公里范围内避免出现活动断层，挡水建筑物不允许跨越活动断层。所谓在“剪刀口上建大坝”是一种夸大其词的说法。第三，地震发生后，地震地质次生灾害是对水电工程的最主要的潜在威胁和安全隐患。地震所带来的次生地震地质灾害是严重的，其对位于深山峡谷中的水电工程的破坏力远大于地震直接的破坏作用。水电工程建设中应坚持“先避让，后处理，再防护”的原则，对地震地质次生灾害进行有效的防范。

即在选址中尽量远离大型潜在的地质灾害点，难以避开的要进行有效的加固处理，同时要扩大范围进行安全防护，建立地震地质灾害的预警预报系统，最大程度减少地震地质灾害的不利影响。我们相信，通过扎实的地震地质研究工作，合理选择坝址，避开活动断层的直接影响，做好地震地质灾害的防范工作，在高地震烈度地区进行水电工程建设不仅是可能的，且安全性也是可以保证的。