從汶川大地震看我國(guó)水工建筑物的防震減災(zāi)

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2008年5月12日14時(shí)28分,在四川省汶川縣境內(nèi)發(fā)生8級(jí)特大地震,震中烈度達(dá)10度以上。據(jù)歷史不完全記載,我國(guó)曾發(fā)生7.8級(jí)以上大地震25次,給人民生命財(cái)產(chǎn)造成重大損失。不僅如此,強(qiáng)地震還會(huì)造成震區(qū)大量水利工程震損。1976年7月28日發(fā)生的唐山7.8級(jí)大地震,就使各類水利工程遭到嚴(yán)重破壞:地震區(qū)58座庫(kù)容在100萬立方米以上各型水庫(kù),除15座無明顯震害外,其余43座均遭受不同程度的震害,尤以陡河、密云兩座大型水庫(kù)遭受的破壞最為嚴(yán)重;180多座大中型水閘、40余座10立方米每秒以上大型排灌站遭受不同程度的震害;800多公里長(zhǎng)的河道堤防、7萬多眼機(jī)井遭受震害。
    這次汶川大地震,同樣也給四川地震區(qū)及波及區(qū)的重慶等地水利工程造成不同程度的震害,尤其是造成眾多水庫(kù)出現(xiàn)險(xiǎn)情。汶川大地震,具有以下特點(diǎn):
    一是震級(jí)大,震中烈度高,破壞范圍廣。汶川、茂縣、綿竹、安縣、北川等縣及都江堰市均遭到嚴(yán)重破壞。二是主震后,強(qiáng)余震不斷。在震后兩天內(nèi),就發(fā)生余震2000多次,其中震級(jí)為6級(jí)以上的3次,震級(jí)為5級(jí)以上的14次。強(qiáng)余震不僅加重了對(duì)建筑物的破壞,也對(duì)搶險(xiǎn)救災(zāi)人員的生命安全構(gòu)成威脅。三是大地震發(fā)生在高山峽谷地區(qū),往往誘發(fā)山體崩塌、滑坡,不僅阻塞交通,給搶險(xiǎn)救災(zāi)造成困難,而且滑坡體落入河中,形成眾多堰塞湖,一旦湖滿潰決,還會(huì)造成次生水災(zāi)。四是地震區(qū)穿過岷江,岷江上的各類水工建筑物,如都江堰樞紐工程、映秀灣水電站、漁子溪水電站、紫坪鋪水庫(kù)、圖龍水庫(kù)等,均經(jīng)受強(qiáng)烈地震的考驗(yàn)。
    一次大的地震過后,水利工程結(jié)構(gòu)不可避免地受到一定影響和損害。為將嚴(yán)重的地震災(zāi)害減小到最低限度,長(zhǎng)期以來,國(guó)內(nèi)外地震專家和工程界人士一直進(jìn)行著各種探討和研究。歸納起來,當(dāng)今水利工程的防震減災(zāi)主要有三個(gè)途徑。
    一是地震預(yù)報(bào)。通過建立地震臺(tái)網(wǎng),精確測(cè)定地震的時(shí)間、強(qiáng)度、地點(diǎn),結(jié)合測(cè)地電、地磁、地下水等地震前兆,進(jìn)行綜合分析,提出地震預(yù)報(bào)。人們可在地震發(fā)生前逃出,就能有效減少人員傷亡,而建筑物是無法搬走的。但由于問題的復(fù)雜性和預(yù)報(bào)手段的局限性,地震預(yù)報(bào)工作至今仍然是世界上尚待解決的難題。
    二是工程抗震。根據(jù)工程運(yùn)用期間可能發(fā)生的地震,確定工程的設(shè)計(jì)烈度,再按照設(shè)計(jì)烈度進(jìn)行抗震計(jì)算和采取相應(yīng)的抗震措施,當(dāng)遭遇設(shè)計(jì)烈度地震時(shí),可達(dá)到小震不壞、中震可修、大震不倒的目標(biāo),不僅可以有效減少人員傷亡,還可減輕工程的災(zāi)害。此途徑是非常有效的。發(fā)展中國(guó)家資金不足,房屋多未進(jìn)行抗震設(shè)計(jì),一旦發(fā)生大地震,人員傷亡慘重,而發(fā)達(dá)國(guó)家(如日本等)多進(jìn)行了抗震設(shè)計(jì),當(dāng)遭遇同樣震級(jí)地震時(shí),人員傷亡則要少許多。我國(guó)是發(fā)展中國(guó)家,隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,對(duì)重要工程、重要城市以及生命線工程,必須按照抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的要求進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。
    三是應(yīng)急搶險(xiǎn)救災(zāi)。強(qiáng)震發(fā)生后,應(yīng)立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案,盡快恢復(fù)被破壞的一交(交通)、二電(電信和電力)、一水(供水),為搶險(xiǎn)救災(zāi)人員和救災(zāi)物資進(jìn)入災(zāi)區(qū)搶救傷員和保障災(zāi)區(qū)人民正常生活服務(wù)。同時(shí),全面清查次生災(zāi)害源,采取措施,防止次生災(zāi)害的發(fā)生。
    水工建筑物不僅屬生命線工程,而且是次生災(zāi)害源。因此,必須對(duì)工程抗震非常重視。早在1966年3月8日河北邢臺(tái)地震后,周恩來總理就明確指示,抗震工作的重點(diǎn)是保衛(wèi)“四大”,即保衛(wèi)大城市、大交通樞紐、大水庫(kù),大電力樞紐。當(dāng)時(shí)的水電部立即組織力量對(duì)京津地區(qū)的大水庫(kù)進(jìn)行抗震鑒定,對(duì)不滿足抗震設(shè)計(jì)要求的大水庫(kù)進(jìn)行抗震加固。1973—1978年,又組織力量編寫出我國(guó)第一部水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范,并頒布試行。這一規(guī)范特別強(qiáng)調(diào),對(duì)于1級(jí)高壩,還應(yīng)深入進(jìn)行地震危險(xiǎn)性分析,結(jié)構(gòu)動(dòng)力有限元分析,抗震模型動(dòng)力試驗(yàn)和在大壩上布置強(qiáng)震儀進(jìn)行大壩安全監(jiān)測(cè)。1983—1989年又組織力量完成修編任務(wù)。根據(jù)這一規(guī)范,水利部分期分批對(duì)達(dá)不到規(guī)范要求的病險(xiǎn)水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固,新建工程則嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。按新水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)的四川紫坪鋪大型水庫(kù),去年剛剛竣工,在這次汶川大地震中,經(jīng)受住了考驗(yàn)。這充分顯示出工程抗震是防震減災(zāi)的有效措施。
    水工建筑物的管理?xiàng)l例,特別強(qiáng)調(diào)在發(fā)生強(qiáng)烈地震時(shí),應(yīng)立即對(duì)大壩進(jìn)行震害檢查,結(jié)合大壩結(jié)構(gòu)所設(shè)的強(qiáng)震監(jiān)測(cè)儀器取得的地震監(jiān)測(cè)記錄數(shù)據(jù),對(duì)大壩安全作出評(píng)估。若屬危險(xiǎn)大壩,應(yīng)上報(bào)主管部門,啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案,進(jìn)行抗震搶險(xiǎn),以防次生水災(zāi)的發(fā)生。歷次大地震發(fā)生后,水利部均選派有關(guān)人員立即奔赴災(zāi)區(qū),與地方政府及水利部門,共同進(jìn)行水工建筑物震害調(diào)查,查出險(xiǎn)庫(kù),共同研究除險(xiǎn)方案。如1976年7月28日河北唐山7.8級(jí)大地震發(fā)生后,當(dāng)時(shí)的水電部立即決定派正在潘家口水庫(kù)施工的工程兵部隊(duì)赴唐山陡河水庫(kù)、陡河電廠抗震救災(zāi),并請(qǐng)派部隊(duì)到密云水庫(kù)進(jìn)行搶險(xiǎn);部相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)奔赴地震災(zāi)區(qū),與地方領(lǐng)導(dǎo)共同在現(xiàn)場(chǎng)指揮抗震救災(zāi)工作,還組織3個(gè)抗震救災(zāi)小分隊(duì),到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行救災(zāi)和震害調(diào)查,以防次生水災(zāi)的發(fā)生。此次汶川8級(jí)大地震后,水利部矯勇副部長(zhǎng)又立即帶領(lǐng)有關(guān)人員奔赴災(zāi)區(qū),進(jìn)行抗震救災(zāi)工作。
    發(fā)生在高山峽谷地區(qū)的大地震,往往誘發(fā)山體崩塌、滑坡、泥石流,有時(shí)還會(huì)形成堰塞湖,甚至造成次生水災(zāi)。如1933年8月25日四川迭溪發(fā)生7.5級(jí)大地震,山崩滑坡堵塞岷江,形成銀瓶崖、大橋、迭溪三大堰塞湖。地震后45天,迭溪堰由盈溢導(dǎo)致潰決,將沿岸的茂縣、汶川、灌縣大部分村鎮(zhèn)席卷而去,奪去了2500余人的生命。1961年4月14日新疆巴楚發(fā)生6.8級(jí)強(qiáng)震,西克爾水庫(kù)大壩南北向壩段發(fā)生了嚴(yán)重坍塌和裂縫,壩基出現(xiàn)液化。1974年云南昭通地震時(shí),手扒崖山崩塌,使木桿河斷流,形成堰塞湖。由于采取人工爆破拆除措施,避免了次生水災(zāi)的發(fā)生。
    大災(zāi)過后,需要人們進(jìn)行深刻的反思。我國(guó)目前在水利工程地震臨震應(yīng)急方面還有很多工作要做,大壩結(jié)構(gòu)的強(qiáng)震監(jiān)測(cè)、震后安全快速反應(yīng)分析及大壩地震安全的網(wǎng)絡(luò)信息化建設(shè)有待加強(qiáng)。從1962年新豐江建立第一個(gè)強(qiáng)震觀測(cè)臺(tái)站至今,我國(guó)設(shè)立了地震臺(tái)站的大型水利水電工程僅有近40座,設(shè)立過3個(gè)子臺(tái)以上地震臺(tái)的工程約20多處?,F(xiàn)狀水工結(jié)構(gòu)強(qiáng)震安全監(jiān)測(cè)臺(tái)只是零星的“點(diǎn)”,國(guó)內(nèi)水利工程地震監(jiān)測(cè)臺(tái)站數(shù)量少且分散,還遠(yuǎn)未形成“臺(tái)網(wǎng)”的規(guī)模,并存在一些亟待解決的問題:已有的各水利工程地震監(jiān)測(cè)臺(tái)站信息資源管理分散,資料缺乏統(tǒng)一的規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn),利用率低,規(guī)模小,數(shù)據(jù)的完整性不夠,設(shè)備落后,準(zhǔn)確性不高,數(shù)據(jù)交換接口不規(guī)范;應(yīng)用系統(tǒng)互聯(lián)互通性差,臺(tái)站分析人員水平參差不齊,監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性和分析質(zhì)量不高,資料的實(shí)際利用價(jià)值發(fā)揮不夠,缺乏可供決策部門宏觀調(diào)度的中央管理分析系統(tǒng)。這些問題,在某種程度上大大削弱了在水利工程抗震減災(zāi)中解決實(shí)際問題的力度。
    我國(guó)的水能資源約80%集中在西部地區(qū)。我國(guó)是世界上地震活動(dòng)性的國(guó)家之一,地震烈度總體上看,以西部地區(qū)為。因此,水利工程抗震安全具有十分特殊的重要性。一座大型水利工程投資高達(dá)幾十億甚至幾百億元,一旦發(fā)生嚴(yán)重震害,不僅危及工程本身安全,還會(huì)產(chǎn)生連鎖反應(yīng),引發(fā)次生水災(zāi),而且次生災(zāi)害造成的損失往往超過地震本身造成的損失。為確保擬開發(fā)的水電工程和已建水利樞紐的安全建設(shè)與生產(chǎn),必須做到一旦發(fā)生地震,技術(shù)支持及時(shí)到位,快速對(duì)大壩的安全作出地震反應(yīng)評(píng)價(jià),提出應(yīng)急措施,制定抗震減災(zāi)方案,并通過遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)將抗震減災(zāi)的方案與措施在最短的時(shí)間內(nèi)呈報(bào)至決策部門,使地震引起的直接災(zāi)害與次生性災(zāi)害降至最低限度。
    因此,如何推動(dòng)水利工程抗震防災(zāi)工作的深入開展,是這次汶川大地震后,應(yīng)該引起我們重視的問題。