清華大學教授、院士張楚漢:汶川地震後我國高壩抗震安全問題
2009/9/9 10:02:44 新聞來源:188BETApp
各位領導,院士,專家代表,我向大家彙報一下關於大壩安全,環境與抗震的設防標準的問題。汶川地震以後,大家也很關注這三個方麵的問題。大概可以歸納成為四句話:
第一、水利工程功不可沒
建國60年來水利水電工程取得了很大的成就。但是,在最近這一段時間,國際、國內對我們的水利水電工程有不同的聲音。我們國家現在正處於一個水利水電發展的高潮,這些數字概括了我國60年水利水電工程的功績:建設水壩8.47萬座,總庫容6300億立方米,水電裝機1.7億千瓦時,減排二氧化碳5億噸,控製有效灌溉麵積是8.6億畝,水利水電工程還有提出來供工業生活用水、改善航運等等效益,所以,一句話水利工程功不可沒。
第二、環境影響利大於弊
對於水利工程,水電工程,環境的問題國際、國內是有很多爭議,有很多不同的聲音,
我個人是搞安全的,但是我對環境也很關注,在最近一段時間以來,我特別花了一個暑假的時間,結合我們的教科書修改,專門把高壩對環境的影響作了一個歸納。我可以歸納為六大環境效益,八大環境影響,有利有弊,利大於弊,我不可能展開講,隻講主要結論:
一,減少了對於城鎮農村、農民的生活環境的破壞,避免洪災帶來的安全問題
二,減少和避免洪水災害對下遊城鎮與農村居民生活生產環境的破壞,避免洪災帶來的疾病流行與災民安全等環境與社會問題
三,替代燃煤發電,減少由於化石能源帶來的大量汙染
以我國計劃2020年水電裝機2.5億瓦,發電量1萬億度計算,相當於5億噸燃煤的發電量,減排二氧化碳9.2億噸,減排二氧化硫630萬噸,減排氮氧化物250萬噸,減排煙塵230萬噸。
四,合理地調度水庫,調節河道徑流,對下遊地區環境與生態保護具有有利的一麵
五,枯水期增加下泄流量,保證環境與生態用水,增強自淨能力,改善水質條件,恢複河道功能。
上世紀80、90年代,黃河下遊幾乎年年斷流,1997年斷流226天,河道萎縮,河流生命功能基本喪失,小浪底水庫以調水調沙,確保黃河不斷流,下遊河床不抬高為調度目標,在解決黃河下遊斷流問題,恢複黃河生態功能方麵發揮了重大作用,水庫形成的人工湖泊,改善庫區環境;
水庫水域還為群眾提供優美的旅遊景區。庫區氣候冬夏溫差變小,濕度增加,有利於農作物經濟作物生長,也為鳥類野生動物創造了較好的棲息環境。新安江水庫形成1078座島嶼組成的千島湖,50年來保持水質優良,風景優美,是我國著名的國家5A級旅遊勝地,二灘水庫的運行也得到了同樣的環境效益。
水利工程既發揮社會經濟效益,又與環境生態保護、人文曆史傳承完全和諧融合,世界文化遺產——岷江水利工程都江堰是與生態環境結合最為完美,真正做到人水和諧、持續發展的光輝典範
六、水電站對火電、風能與太陽能發電進行補償,調峰調頻
水能就是一個可再生能源,同時我們現在要發展太陽能,要發展風能,這是一個方向,比重越來越大。上個禮拜我剛到青海,調查青海的戈壁灘太陽能發展規劃,遇到一個問題,太陽能怎麼上網,白天很熱,晚上沒有,夏天量很大,到冬天減少,極不穩定。能把太陽能消化儲存起來,隻有靠水電。為什麼太陽能基地要請我去呢?目的就是要建一係列的水電站,準備為太陽能基地發展進行調頻。
但是,任何事物都有利有弊,水電工程也有八個方麵環境的問題,我們要加以重視。
之一,建壩後河流水量減少對環境生態的影響。
建壩以後形成水庫,人工湖泊的蒸發增加了天然水量的耗損,工農業、生活引用水量增加,引起的河流水量減少。
之二,水庫泥沙衝淤變化對上下遊環境與生態的影響
之三,水庫周邊浸沒引起的環境生態問題,排水不暢的話,會造成很多災害。
之四,庫區地質災害與水庫觸發地震。
水庫周邊岸坡岩土風化鬆軟,受庫水長期浸泡後強度下降;庫區岩坡地質可能存在斷層裂縫等結構麵,甚至是滑坡體,在庫水位不斷漲落變化作用下,原有穩定平衡狀態被打破了,將發生塌岸和滑坡等庫岸再造現象,造成地質災害
之五,水庫水質條件對環境的影響。水庫蓄水後,水流速度減緩,水庫水體自淨能力降低,上遊入庫汙染物滯留庫區,如果汙染物不冶理的話,必然會造成汙染,引起水質惡化。所以這個問題要非常非常重視。
之六,水庫運行中河流生態係統變化對生物群落的影響
之七,對人文景觀、文物古跡等和自然景觀的影響,有利有弊。我們對這些景區有些搬遷,有些保護,我們同時也造成了一些景區,比如說像小三峽的上遊。
之八,水利工程施工建設與退役拆除對環境的影響
所以,我歸納一下,水電大壩工程對環境影響有利有弊,利大於弊。我們人的主觀能動性就是要趨利避害,我最近看到9月1號最新刊登出來的雜誌,美國作的調查表明, 70%到80%的人都說水電工程利大於弊,利大於任何風險,美國人也得出了這樣的結論,這也就是我的結論。
第三,水庫安全重於泰山
下麵我講一下水庫安全,高壩安全,講一些教訓,同時也講一下汶川地震中高壩表現良好,有教育也有經驗。
據不完全統計,世界垮壩事故概況(不包括中國)有176座垮壩,70%為土石壩,70%壩高小於30米,39%洪水漫頂, 30%壩體和壩基滲透破壞。
截至2007年,我國已建水庫87076座,1954年至2006年,共垮壩3496座,我國垮壩時間分布,上世紀70年代為高峰期,文化大革命是一個垮壩高峰,那段時間管理質量、施工都很差。 按壩高統計垮壩情況,小型工程占多數,壩高10米到20米占50%;垮壩的分布來說,四川第一;壩型來算,土石壩占90.8%,均質土壩問題比較多,所以我們現在用麵板堆石壩來替代均質土壩。
大壩失事的主要因素主要有:
洪水漫頂——因水文資料短, 洪水設計不當, 標準偏低和泄洪能力不足;泄洪閘門故障、泄洪設施失效,導致水庫漫壩;
泄洪衝刷、氣蝕;
地質與滲漏——存在地基斷層、卸荷岩體、可溶性岩體,壩和地基防滲和穩定性不足, 引起管湧、滑坡和開裂引起破壞;
地震——遭遇地震時,造成大壩開裂或永久不可恢複變形,滑坡,沙土液化;病險庫等
大致就是這四個方麵原因較明顯。
汶川地震中高壩表現良好
例一、 碧口水庫(穩定安全)
壩型:壤土心牆土石混合壩
壩高:101.8m
庫容:5.21億m3
裝機:30萬千瓦
震害:壩頂防浪牆牆底與上、下遊壩坡的混凝土護麵接縫處出現貫穿裂縫,裂縫寬度5cm~10cm;壩體最大沉降量24.2cm,向上遊最大位移量15.4cm
例二、 紫平鋪水庫(整體穩定)
壩型:麵板堆石壩
壩高:156m
庫容:11億m3
裝機:76萬千瓦
震害:大壩發生明顯沉陷,最大沉降74.4cm;向下遊水平位移30cm;麵板和河穀接縫、麵板結構縫錯動, 最大錯台17cm;壩頂交通護欄破壞;下遊坡麵幹砌石塊鬆動下滑
例三、 寶珠寺水庫(安全,穩定)
壩型:重力壩
壩高:132m
庫容:25.5億m3
裝機:70萬千瓦
震害:向上遊位移,壩頂0.75~2.1mm,壩基0.15~0.98mm;滲漏量由原來的35.6m3/h增大到59.1m3/h;橫縫張開,局部裂縫
例四、沙牌水庫(整體穩定,安全)
壩型:碾壓混凝土拱壩
壩高:130m
庫容:0.18億m3
裝機:3.6萬千瓦
震害:引水明鋼管破裂,地麵廠房被淹;
地震以後應該怎麼考慮高壩設防的標準,剛才陳(陳厚群)院士講了,規範是5000年一遇,重要的大壩、壩高200米或更大的大型水電站,按5000年一遇,一萬年校核。
第四,高壩抗震安全標準問題
標準 烈度 重現期 性能控製
運行 中震 500年 不壞
設防 大震 5000年 可修(不影響運行)
校核 極震 10000年(暫定) 不倒
(經最大努力修複後仍可運用—潘總建議)
標準確定以後,隨之而來你用什麼方法來判斷?這是一個配套的係統,“不壞”就是5000年一遇地震可以修複;“不倒”就要有指標了,指標和計算的方法也有關係,這是一套很複雜的係統工程,在這裏簡單地講講。
所以,我想就講到這兒,我還是拿我這四句話來做我的結論:水電工程功不可沒、環境影響利大於弊,水庫安全重於泰山,高壩設防永不倒。
謝謝!。




