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在缅甸绿色能源峰会上的发言(中文译稿) 精选

已有 6672 次阅读 2014-8-13 12:02 |系统分类:论文交流

201485至6日,缅甸绿色能源峰会(2014)在仰光开幕,来自20多个国家和地区的企业负责人和能源专家参与交流研讨,为缅甸能源发展献计献策以及寻求参与缅甸发展机会。

本次峰会的水电论坛由来自法国的国际大坝委员会秘书长米歇尔.迪维沃主持,国际水文科学协会(IAHS)前主席、加拿大专家Gordon Young做了"国际水资源管理"的专题报告,国际水电协会Cameron ironside博士做了"水电可持续发展及其评价"的报告,缅甸大坝委员会副主席U Victor 先生介绍了缅甸水电的发展情况。中国水力发电工程学会副秘书长张博庭教授做了"水电大坝安全与水库地震"的专题报告,会后还接受了新华社的采访。

 

专题报告的(中文)全文如下:

水电大坝安全和水库地震

 

一、大坝安全问题人类必须面对

 

科学的看,世界上没有一项工程的安全可靠度可以达到100%。因此,也可以说世界上没有一座大坝绝对的安全。然而,尽管任何一座水坝的垮塌都将是巨大的灾难,但是,却没有一个国家,敢说自己可以不要建大坝。为何?

因为,人类文明发展到了今天,人类需求和水资源的矛盾,使得任何一个社会都离不开水库大坝。正如缅甸昂山素季女士在关于伊洛瓦底江的请愿书中所提到的,雨季洪水、旱季干旱、海水倒灌等等这些问题,都是天然水资源的时空分布矛盾造成的。

而世界各国目前解决这些矛盾的唯一手段,就是建坝蓄水,把雨季的洪水储存起来,留到旱季里使用。根据联合国2007年的一项调查表明,一个国家的人类发展指数,几乎总是要与这个国家的水库蓄水能力成正比。

总之,尽管包括中国在内的很多国家的水电开发都是由能源部门负责的,然而,我们为什么要建水库大坝?它不光是为了发电,而更重要的是为了调节水资源的时空分布矛盾。要有效的调节水资源,就需要有高水坝和大水库,同时大坝安全性的威胁就不可避免。

中国是世界水坝最多的国家,由大坝安全产生的问题也最突出。在众多的水坝事故中出现了垮坝等严重事故的99.9%以上都是小水库、小水坝。只有2次大的垮坝事故,一个是19758月中国河南的板桥水库的垮坝,另一次是1992年的沟后水库的垮坝。这两次事故都造成了严重人员和财产损失。

 

根据事后的总结,我们发现这两次垮坝事故,都有明显的前兆,如果采取必要的措施也都是可以避免的。一个是板桥水库突遇特大暴雨,但由于土坝的泄洪闸常年不用,设备失灵在紧急情况下打不开。一个是沟后水库的面板坝已经出现了较大量的漏水,但并未引起管理者的足够重视。

 

世界几大垮坝事件

 

根据中国的经验,垮坝事故另外一个特点,就是这些大坝几乎都是没有发电功能的水坝。具有发电功能的水库大坝,一般来说,不仅其管理都会更规范一些,而且比起纯公益性的水利大坝,通过发电有经济收入,更有利于大坝的维护。所以,我们认为,大坝安全问题上非常重要的一条经验是:较大的水库大坝,一定要建设水电站。建设了水电站之后,不仅能提高综合利用的水平,而且还非常有利于大坝的安全。

 

二、关于水库地震

这个问题要想说清楚,也要分为两方面谈。一个是地震对水坝的威胁,另一个是水库诱发地震的问题。第一个问题最重要,因为我们都知道,根据历史的教训,一个不太大的大坝失事,都可能会造成成千上万人的死亡,以及上百万人的灾害。

 

所以,如果水库大坝的建设不能有效的抵御地震的威胁,我们就不能不承认水电建设对自然的地震灾害有巨大放大的作用。然而,非常幸运的是,现代的科学技术已经完全有能力保障地震高发区建设的各种建筑物的安全性,目前,这种工程抗震的科学技术从理论到实践都有了结论。

 

2.1、地震高发区建水库大坝的安全性有保障
   

不难想象,实体的水坝,其坚固程度肯定要好于结构复杂的高楼大厦。而美国的洛杉矶、日本的东京、中国的唐山,都是地震高发区,工程师为什么敢在那里建高楼大厦呢?就是因为他们掌握和运用了当代的科学抗震原理。

 

中国的唐山经历了1976年的大地震灾难之后,现在已经完全建成了一座崭新的抗震型城市。唐山地震的活动断层,就是现在城市中的绿化带。在断层之外,所建筑的房屋只要达到了相应的抗震标准,就完全不会在未来的大地震中再出现灾难性的后果。

 

科学的抗震必须要强调:要安全,首先应躲开活动断层,否则的话即使是不太大的地震,建在同震错动层上的建筑物也会垮塌。而躲开了断层之后,其建筑物的安全性如何,主要是取决于该建筑物的抗震能力。

 

总之,一方面,坐落在地震活动断层上(注意,不是指笼统的断裂带)的建筑物,即使是烈度不高的地震,也很难抵抗地震中的撕裂。另一方面,不具备抗震标准的建筑物,也会在地震中造成大量的伤亡。中国以前的民用建筑,一般没有抗震的考虑,所以,即使不大的地震损失也非常大,而发达国家的情况却好得多。然而,在水坝建设方面,由于中国的起步较晚,而且技术进步迅速,在抗震方面的考虑,与发达国家相比有过之而无不及。

几年前,人们对中国西南地震高发地区的水电开发、大坝建设一直是争议不断。尤其是对岷江上已建设的紫坪铺水电站,很多宣传都认为"一旦类似叠溪、松潘大地震,紫坪铺电站后果将不堪设想。"然而,2008年的5.12大地震后,紫坪铺水库高坝不仅没有发生任何"不堪设想的后果",而且还在地震中立了大功。例如,紫坪铺水库形成的宽阔水面,为地震后道路的严重塌方和空中气候受阻的救灾提供了可靠的水路保障。

尤其让人感到欣慰的是,紫坪铺的这种成功抵御特大地震的案例,并不是偶然的特例。而是这次所有处在强烈地震区域内的水坝、水电站,都不负众望的经受住了特大地震的严峻考验。可见,水坝的抗震问题,在科学技术上完全可以解决。

2.2、水库地震的本质是触发了正在积蓄中的天然地震

水库地震绝不是水库蓄水压出来的地震,水库地震的能量主要来自该地区天然的地震。在中国,有人听说三峡的水库蓄水总重量高达300多亿吨,就觉得大水库特别恐怖。

三峡水库蓄水392亿方,但却分布在1000多平方公里的范围上。地壳平均每平方米承受的重量只有30多吨,每平方厘米的承压强只有3公斤多,还不如一辆载重汽车的轮胎对地壳的压力大。既然,汽车行驶不会压出地震来,那么水库蓄水怎么可能压出地震来呢?

按照中国国家地震局的分类,水库诱发地震不属于人工地震。注意:人工与天然地震的区别在于地震能量的来源。人工地震往往由爆炸等人工能量产生,构成人工地震的爆炸所产生的压强和能量密度,至少要比水库蓄水高出数百倍。

 

有人说,别管作用在多大的面积上,但水库水体的总重量大。这种说法的逻辑不通,一场大暴雨洪水的水总量可能有上千亿吨,对地壳造成的总压力比水库蓄水还要大的多。但是,我们谁听说过"暴雨或洪水可以诱发地震?"。总重量巨大的洪水压不出地震来的道理与水库的蓄水有相似之处,因为,它作用的面积很大,平均的压强却很小。

也有人说,水库中水的深度是不一样的,所以对地壳构成的压力不应按平均值计算。

不过,(如下图所示)由于水库的上表面一定是水平的,所以,在单位的地壳面积上,水和土体的总体积应该是相等的。

 

 

显然,水少的地方岩土就多,水多的地方岩土就少。由于岩土的比重大于水,所以,整体上看水库和周围的土体对地壳构成的综合压力,实际上是水越深的地方,压强越小。因此,世界上无论是多么大的水库,多么深的水,也不可能压出构造地震来。

 

虽然,水库蓄水压不出地震来,但是,水库诱发地震确实存在。为什么呢?构造地震的本质是地壳的板块运动受到了阻碍。断层(构造)地震爆发的原因,主要在于阻碍板块运动的地应力的积累、变化使断层产生了突然的破裂或者错动

断层(错动)地震的发生条件就在于,所积蓄的地应力克服了断层之间的摩擦力。所以,当断层的摩擦力越大时,需要克服摩擦力所积蓄的作用力就越大。这种情况下地震不容易发生。然而,一旦发生后地震的能量也就比较大。如果断层之间的摩擦力越小,需要克服摩擦力的地震作用力就越小,越容易产生地震,但同时地震发生后所释放的能量也比较低。

总之,而水库诱发地震的本质,则是水库的渗流降低了板块之间的摩擦力,导致自然界的构造地震提前发生水库蓄水影响构造地震的关键,并不是水体重量的压力,而是蓄水所造成的渗流作用。因此,中国国家地震局的地震分类,也表明这一结论。地震分类是:构造地震、火山地震、塌陷地震、诱发地震和人工地震这5种。这种分类也说明,水库地震不属于人工地震,它是由于水库蓄水或油田注水等活动(的渗流)而引发的一种天然地震。

 

水库地震之所以不能算人工地震,是因为水库地震的能量不是人为产生的,而是来自地壳板块运动的天然构造地震。因此,从本质上看,修建水库是不会增加原有的地震灾害的,只不过会把当地正在积蓄的地震能量提前释放出来罢了。所以,我们应该明确的告诉公众,水库地震的能量(破坏性)不是人为造成的,而是自然界中固有的。不仅如此,它还具有提前释放了地震能量,并减小未来地震震级的减灾作用。

 

例如,上个世纪70年代,国际上曾有过通过向深井高压注水的方式,使其提前释放地震能量最终能够减小地震灾害的尝试。但是,由于注水后诱发地震的时间和震级人们无法控制。因此,容易引起公众的误解,所以,就终止了这种地震减灾的方式。在美国地质调查局的网站,仍有这样的解释"由于我们对地震机理的掌握还十分肤浅,尽管我们知道高压注水是有可能把大地震的能量提前释放,起到减小震级的作用,但是,我们毕竟还不能判断人为诱发出来的地震的量级到底如何。"。这也是为什么今天我们不再主动使用通过高压注水提前释放地震能量的方式进行减灾的理由。不过,由于通过水库蓄水调节水资源时空矛盾,是人类社会不得不做的事情,所以,通过水库诱发地震的方式,被动的采取提前释放能量减灾措施的行为,我们人类社会从来也没有停止过。

 

 

结论

1、建设大水库是人类文明和社会发展所必须的,大坝安全的问题我们必须面对。

2、通过提高水坝建设的水平和科学的管理,好水坝是可以避免水坝垮坝事故的。

3、在建设大水库的同时修建发电站,不仅可以获取清洁能源,而且将有利于提高水库大坝的安全性。

4、现代科学技术认为,只要使得建筑物躲开活动的地震断层,并保障建筑物的抗震能力,在地震高发区建设高楼大厦(包括水坝)的安全性可以得到保障。

5、水库蓄水不会压出地震来,水库诱发地震的本质是渗流触发了正在积蓄中的构造地震。它在某种程度上具有提前释放地震能量的减灾作用。

 



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