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建议锦屏和溪洛渡水电站尽快采取防震减灾措施

已有 4978 次阅读 2014-12-1 12:21 |个人分类:建言献策|系统分类:科研笔记| 防震减灾, 溪洛渡水电站, 锦屏水电站

一、锦屏水电站概况(http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2014/11/308281.shtm)

中新网四川木里20141129日电 (记者 杨杰)29日上午,雅砻江锦屏水电站全面投产发电大会在锦屏二级水电站主厂房安装间举行,宣告“西电东送”标志性工程、拥有世界最高拱坝、世界最大规模水工隧洞群的锦屏水电站1460万千瓦机组全部投产。


锦屏水电站包括锦屏一级和锦屏二级水电站。锦屏一级位于凉山州盐源县和木里县境内,总装机容量360万千瓦,多年平均年发电量166.2亿千瓦时,于2013830日首批机组投产发电,今年712日全面投产。锦屏二级位于凉山州木里、盐源、冕宁三县交界处,总装机容量480万千瓦,多年平均年发电量242.3亿千瓦时,首台机组于20121230日投产发电。截至目前,锦屏水电站已累计发电470亿千瓦时,其中送华东电量约280亿千瓦时。

二、溪洛渡水电站概况(http://baike.baidu.com/view/336162.htm,http://news.zhulong.com/read175760.htm)

溪洛渡水电站位于四川省雷波县和云南省永善县接壤的金沙江峡谷段是一座以发电为主,兼有拦沙、防洪和改善下游航运等综合效益的大型水电站,可将下游沿江城市防洪标准提高到百年一遇。


溪洛渡水电站工程于2003年底开始筹建,2005年底开工,2007年实现截流。电站在左、右两岸各布置一座地下厂房,各安装9台单机容量77万千瓦的巨型水轮发电机组,总装机1386万千瓦,仅次于三峡电站和伊泰普电站。根据工程计划安排,溪洛渡电站工程在2013年实现首批机组发电,2015年工程完工。

三、水库与强(大)震的关系

在某个地震区能不能建水库,只需考虑该地震区的构造发震潜力就行了,若该地震区有发生强震的能力,建不建水库强震都会发生。

建水库时,应考虑水库所在地位于哪个地震区?该区有没有可能发生大震?大坝能不能顶住大震的攻击?

那么,水库与强(大)震又有什么关系呢?

地震是岩石破裂的产物,小破裂产生小地震,大破裂产生大地震。那么,水对岩石破裂的作用机制是什么呢?有两种作用:

1、可提高岩石破裂速率,即地震活动性速率。

2、可降低岩石强度,减小积累的能量量级,与不考虑流体作用相比,流体作用导致强(大)震震级减小。

水库诱发的地震类型主要有:(1)岩溶塌陷型;(2)断层破裂型。本文仅讨论后者。

对水库诱发强(大)震,如果只考虑水荷载的作用,其自重应力与震源体位于几公里-数十公里的上覆岩石自重应力相比,属于九牛一毛,对发震的影响微不足道。

如果水渗透不到发震断层中,则水库对地震的诱发作用也可不考虑。

如果水能渗透到发震断层中,一则会加速孕震断层中锁固段的破裂,可使锁固段发生宏观破裂的时间提前,也就是强(大)震发震时间提前;二则会导致发震震级减小,即不建水库时,例如应发生一次6.0级地震,但建有水库时,实际震级可能为5.9级。

因此,库区活动断裂的发震能力决定了蓄水后未来强(大)震震级的上限,水库诱发地震机制与没有水库时的地震机制类似,没必要区别对待。

三、锦屏和溪洛渡水电站位于哪个地震区?

锦屏水电站位于我们命名的得荣地震区,预测该区未来将在香格里拉-木里间发生Ms7.3-7.6级(为Ms7.5级的可能性大)地震,且该地震区已接近临界状态。

溪洛渡水电站位于我们命名的西昌地震区,预测该区未来将在昭觉-永善间发生Ms7.5级地震,且该地震区已接近临界状态。

这两个地震区大震的发生已为时不远。近期,永善附近的小地震频发,香格里拉-木里间的小地震也每天疯闹。近两年,这些地区不仅小地震频发,且中强震也时常光顾。这种显著的地震活动性异常应引起有关部门的警觉,望有关部门加强这两个地震区的宏观异常监测,有把握时做出短临预报。

这两个水电站几乎同时建成投产,其所处的地震区也几乎同时接近临界状态,且未来大震的震级基本一致,这也太巧合了吧。别说,世界上确实有不少巧合”的事儿,正所谓无巧不成书嘛”。

未来得荣地震区大震的直接导火索是1989年巴塘Ms6.6级震群事件,而西昌地震区大震的直接导火索是1971年大关Ms7.1级震群事件。

得荣地震区当前孕育周期约从1128年前开始,那时就决定了未来该区将有Ms7.5级左右的地震发生;西昌地震区第三孕育周期约从1881.6开始,那时就决定了未来该区将有Ms7.5级左右的主震发生。由此看出,这与以后建不建水库没啥关系。

四、对锦屏和溪洛渡水电站防震减灾工作的建议

目前这两个地震区已接近临界状态,大震的发生已为时不远。为起到防震减灾的实效,建议:

1、复核大坝及有关建筑物、构筑物的抗震等级,看其能不能顶得住Ms7.5级地震的“攻击”,估计Ms7.5级地震的震中烈度不会小于X度。若顶不住,可采取有关防震措施。

2、评估在大震动力作用下库区潜在大型崩滑灾害发生的可能性,分析其一旦发生产生的涌浪对大坝的危害,并采取有针对性的防震减灾措施。对可能形成的堰塞湖,制订应急预案。

前车之鉴瓦依昂大坝的悲剧,http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b7c1f540100t0rq.html

1963109日,意大利瓦伊昂库区发生了大滑坡。此时水库中仅有5000万立方米蓄水,不到设计库容的1/3。所有的水在一瞬间沸腾起来,横向滑落的滑坡体在水库的东、西两个方向上产生了两个高达250米的涌浪:东面的涌浪沿山谷冲向水库上游,将上游10 公里以内的沿岸村庄、桥梁悉数摧毁;西面的涌浪高于大坝150米,翻过大坝冲向水库下游,由于坝下游河道太狭窄,越坝洪水难以迅速衰减,致使涌浪前峰到达下游峡谷出口时仍然高达70米。先前设置的防洪设施在巨大的洪水面前形同虚设,洪水涌人皮亚韦河,彻底冲毁了下游沿岸的1个市镇和5个村庄。从滑坡开始到灾难发生,整个过程不超过7分钟,共有1900余人在这场灾难中丧命,700余人受伤。巨大的空气冲击波使电站地下厂房内的行车钢梁发生扭曲剪断,将廊道内的钢门推出12米,正在厂房内值班和住宿的60名技术人员除1人幸存外,其余全部死亡;正在坝顶监视安全的设计者、工程师和工人们无一幸免。

唯一在洪水中幸免于难的是瓦依昂大坝本身。坝体设计方案提供者——意大利模型结构试验研究所(ISMES)不愧是世界顶尖的结构力学研究所,事后计算得知,滑坡引起的涌浪对坝体形成的动荷载约为4000万千牛,相当于设计荷载的8倍,在这样巨大的冲击力下,按照无拉应力设计准则设计的大坝依然十分坚固,表面具有一定斜度的拱形坝体将巨大的水平冲击力化解成向上的冲击波,减轻了直接冲击坝身的力量。洪水过后,瓦依昂大坝仅仅是右侧坝肩轻微受损,主体安然无恙,幸存的大坝拦住了部分泥石流,避免了更大灾难的发生。滑坡后第二天,瓦依昂山谷从痛苦中苏醒过来,大坝依然庄严地耸立在那里,但坝前不再是一汪清水,取而代之的是浑浊的泥浆和堆积如山的滑坡体,足足高出坝顶150米。

灾难发生后,意大利政府在对灾民进行紧急救援的同时,还不得不面临瓦依昂水库的善后处理问题。由于坝前滑坡体对大坝产生的压力很大,灾后的首要大事就是抽空水库中残留的蓄水,并紧急开凿另外的穿山水道,将奔流而来的上游来水引开,绕过瓦依昂水坝流入皮亚韦河。善后工程进行了一年多方告结束。至于对灾民的安置、赔偿,灾区重建等工作,则一直持续到上世纪八十年代。然而灾难已经彻底改变了许多人的生活,滑坡体掩埋了瓦依昂山谷几乎所有良田,一些冲毁的村庄被完全废弃,生活再也回不到过去;灾难在人们心中造成的阴影也许还要持续很多年,也许永远都挥之不去。

3、控制库区水位高程,不宜满负荷运行。

4、对该地区抗震不达标的建筑物进行加固,制订有针对性的应急预案,提前准备救灾物资,建设应急避难场所,加强民众的避震与科学逃生知识宣传。

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