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三峡工程溃坝的巨大量化风险-严重违背国际通行的风险量化标准(4)

已有 1705 次阅读 2017-3-12 14:11 |系统分类:观点评述| 三峡工程

三峡工程溃坝的巨大量化风险-严重违背国际通行的风险量化标准(4)

三峡工程面临的第二个主要极端荷载是地震,丹江口-三峡地区位于中国150公里宽的重力梯级带的中南段,北段以及两侧是华北强震区,南段的4个水库已经发生诱发地震。三峡地区自59年设置地震台网观测以来在距坝址70公里范围内发生了三起五级左右地震,震中均为7度,其中最近的是1979年的秭归龙回观5.1级地震(最新增加的第四次是水库满蓄水之后的秭归2014年3月4.9级地震)。三峡工程采用万年一遇抗震设防,其相应地震烈度为7度,主要的依据是中国地震局根据历史地震和地质构造建立的统计模型(Yan,1988

类似于上文关于洪水重现期设定出现的问题,这里三峡工程的抗震标准设定同样存在类似的两个潜在问题,一是地震局根据历史资料预测的万年一遇地震烈度是没有考虑水库蓄水之后的诱发因素的,工程直接取用7度作为万年一遇标准,从风险角度看造成明显的抗震标准降低;第二是地震的历史资料相比较水文资料具有更大的不确定性和风险低估的可能,例如距坝址100公里范围内历史资料里的三次4.7级以上地震全部发生在1959年设置地震台网观测之后(第四次发生在水库建成满蓄水之后的20143月)。

由于水库地应力和构造地应力叠加,以及水库地震能量和构造地震能量叠加而诱发的地震为水库诱发地震。据Packer1985 年对蓄水深度大于92 m ,库容大于100 亿m3 的世界大型水库的统计分析,发震概率为12 %,我国坝高100 m 以上的高坝大库,发震概率约为32 % Wang,2006)。而从峡谷型水库、库容、坝高、和地质构造以及蓄水后的观测来看,三峡满足理想的水库诱发地震的所有条件。《长江三峡水利枢纽环境影响报告书》关于三峡水库诱发地震影响的评价结论为:“据最大历史地震震级并适当加权,确定库区最大可信地震为6级左右。在仙女山和九湾溪断裂一带(距坝址为18 km) 存在诱发地震的可能,应用断裂长度等统计法估算,诱发地震震级MS 5. 05. 8 级。对坝址所受影响烈度为Ⅵ度,不会对按烈度Ⅶ度设防的枢纽主要建筑物构成直接威胁。”这一结论的作出只是从最大影响烈度的这一角度出发,却忽略了地震发生概率这一重要指标,也即是从重现期的角度看,原先设定的7度作为万年一遇标准,在叠加上水库诱发地震因素后,重现期将降低到万年以下,再考虑上文中关于历史资料风险低估的第二个潜在问题,三峡地震烈度7度的设防标准有可能是更接近于千年一遇,而不是万年一遇。

关于三峡诱发地震的强度是否可能会超过历史最大构造地震的问题,从地震风险的角度看,就是一个相应概率大小的问题,在中国东部重力梯级带所反映的深部断裂构造作用下也难以排除诱发超过历史最大地震的可能(Hu&Yi,1988),相关的概率分析以及超过万年一遇重现期构造地震的研究文献目前都没有出现,这些研究将有助于下一步评判如何将三峡工程的安全度提高到一个可以接受或容忍的程度。

根据一定的地震荷载采用三维有限元计算大坝的失事概率仍然是工程界一个挑战性的工作,特别是涉及坝身、基础、和水体三者之间的相互作用和钢筋混凝土的非线性破坏。(Hou et al, 1998)根据7度地震荷载得到的三峡大坝抗滑稳定失事概率为0.003,以此量级为参考,考虑7度地震的年发生概率在10-410-3之间,那么由于7度地震造成的年失事概率大约为10-6量级,再考虑比7度更大的地震事件及失事概率,由于地震造成的总的年失事概率大致在10-610-5量级之间(不考虑A 类尚未知晓的危险如未知软弱夹层及新的破坏机理、B类危险中的混凝土老化、以及C类危险中的混凝土施工质量、基岩冲刷过大等问题)。

                                              (续)



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