白鶴灘水電站工程是開發(fā)和治理長江上游的重要水電工程，是西部大開發(fā)的重大基礎(chǔ)性工程，也是國家能源戰(zhàn)略布局“西電東送”的骨干電源點和長江防洪體系的重要組成部分。這樣大的一個水電工程，如何保證大壩在地震發(fā)生時的安全？以下，就由小微君帶你去看看記者對中國工程院院士陳厚群的專訪

白鶴灘水電站工程是開發(fā)和治理長江上游的重要水電工程，是西部大開發(fā)的重大基礎(chǔ)性工程，也是國家能源戰(zhàn)略布局“西電東送”的骨干電源點和長江防洪體系的重要組成部分。

這樣大的一個水電工程，如何保證大壩在地震發(fā)生時的安全？以下，就由小微君帶你去看看記者對中國工程院院士陳厚群的專訪。

為什么說白鶴灘水電站壩區(qū)的地質(zhì)條件很復(fù)雜？

►西高東低、山高谷深、谷坡陡峻、河道狹窄的地理形勢

►復(fù)雜的地層巖性、斷裂較多但規(guī)模普遍較小的地質(zhì)構(gòu)造特征

►6級以下中小地震記錄頻繁的壩區(qū)地震活動歷史

陳厚群表示，雖然歷史上僅發(fā)生過一次對壩址最大影響烈度為8度的地震，但為了保證強震發(fā)生時大壩的安全，中國地震災(zāi)害防御中心將壩址區(qū)抗震設(shè)防烈度確定為8度。

如何應(yīng)對汶川地震后因工程抗震性能要求提高所帶來的挑戰(zhàn)？

►2005年，白鶴灘水電站項目部對白鶴灘水電站拱壩抗震安全進行了安全分析和評價

►2011年，中國水利水電科學(xué)研究院作了《白鶴灘水電站可行性研究階段拱壩抗震安全分析與評價研究》

►2013年，華東勘測設(shè)計院作了《白鶴灘水電站可行性研究工程防震抗震研究設(shè)計專題報告》

►2016年，中國水科院按照新規(guī)定，再次復(fù)核、改進白鶴灘水電站項目地震安全評價報告，并與中國地震災(zāi)害防御中心共同承擔(dān)了《白鶴灘拱壩抗震安全復(fù)核分析與評價研究報告》

陳厚群表示，利用天河一號的超級計算機對白鶴灘項目的抗震安全性進行模擬實驗分析后，通過反復(fù)的研究論證以及試驗，保證了白鶴灘抗震設(shè)計安全。

總庫容達到206億立方米的白鶴灘水電站是否會誘發(fā)地震？

陳厚群認為，水庫蓄水誘發(fā)的地震按成因分為兩類：

►非構(gòu)造型淺層微震，起因于水庫蓄水前后水位的變化，導(dǎo)致區(qū)域應(yīng)力的重新調(diào)整，進而引起地表巖石的滑移產(chǎn)生地震，最大震級不超過3-4級，不危害工程和庫區(qū)。

►構(gòu)造型水庫地震，因為庫水向地下深部滲透中扮演了“潤滑劑”角色，激活了處于臨界狀態(tài)的發(fā)震斷層，導(dǎo)致深部巖層斷裂引發(fā)地震，最大震級較前者高，但未見超過6.5級。

建水庫后發(fā)生水庫地震的幾率是很小的，陳厚群表示，通過分析金沙江地震觀測網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)得出的結(jié)論是白鶴灘水庫不會觸發(fā)超過天然構(gòu)造地震強度的地震。

如何看待金沙江下游四座梯級電站的建設(shè)對我國高混凝土壩抗震安全技術(shù)研究的推進作用？

陳厚群說，通過向家壩等一系列水電工程的建設(shè)，取得了大量的研究成果，推動了技術(shù)創(chuàng)新，但在高壩抗震設(shè)計過程中，需要迫切解決算法、規(guī)范的陳舊和缺失等問題，要用新的理念、方法和手段來編制新的規(guī)范，不要套用國外規(guī)范。

突破傳統(tǒng)理念和思維

在水電工程抗震領(lǐng)域取得新突破

白鶴灘水電站工程是開發(fā)和治理長江上游的重要水電工程，是西部大開發(fā)的重大基礎(chǔ)性工程，也是國家能源戰(zhàn)略布局“西電東送”的骨干電源點和長江防洪體系的重要組成部分。白鶴灘水電站工程抗震設(shè)計如何？白鶴灘水電站的建設(shè)對我國高混凝土壩抗震安全技術(shù)研究又有哪些推進作用？針對這些問題，本報記者采訪了中國工程院院士、中國水利水電科學(xué)研究院工程抗震研究中心教授級高級工程師陳厚群。

“在翻查白鶴灘水電站地質(zhì)情況資料時，看到最多的字眼就是“地質(zhì)、地震、地形環(huán)境復(fù)雜”，請問白鶴灘水電站的地質(zhì)條件復(fù)雜在哪兒?”

金沙江下游地區(qū)位于青藏高原和云貴高原向四川盆地過渡的斜坡地帶,地勢總體西高東低,區(qū)內(nèi)山高谷深，谷坡陡峻，河道狹窄。在地質(zhì)構(gòu)造單元上是康滇地軸(川滇臺背斜)和上揚子臺褶帶(滇東臺褶皺)兩個二級大地構(gòu)造單元過渡的地帶,地層巖性條件相當復(fù)雜。而白鶴灘工程所在區(qū)域位于康滇地軸與上揚子臺褶帶兩個二級構(gòu)造單元的過渡帶,壩址區(qū)位于涼山構(gòu)造帶東側(cè)與蓮峰—巧家構(gòu)造帶相夾持的三角形區(qū)域內(nèi),區(qū)內(nèi)斷裂規(guī)模普遍較小，對區(qū)域地殼穩(wěn)定性不構(gòu)成影響。壩址區(qū)地殼穩(wěn)定性條件總體較好。根據(jù)區(qū)域地震地質(zhì)條件和地震活動特征分析，工程區(qū)40公里范圍內(nèi)，無6級以上地震發(fā)生，但中小地震記錄頻繁，表明壩址區(qū)地震危險性主要來自外圍強震影響，歷史地震對壩址的最大影響烈度為8度，為1733年東川7.75級地震(距壩址104公里)和1850年西昌7.5級地震(距壩址73公里)。其余外圍幾次強震對壩址產(chǎn)生的地震烈度都未超過7度。對壩址區(qū)影響最大的木河斷裂和小江斷裂所構(gòu)成的構(gòu)造活動帶，極限分析未來百年對壩址的影響不會超過8度水平。

根據(jù)2016年2月中國地震災(zāi)害防御中心提出的《金沙江白鶴灘水電站壩址設(shè)計地震動參數(shù)復(fù)核報告》，壩址區(qū)地震基本烈度按50年超越概率10%地震動參數(shù)確定，為8度。

“汶川地震后，國家在大壩規(guī)劃設(shè)計上對工程的抗震性能提出了更高的要求，同時，社會大眾也對工程的安全性提出了更高的期望，請問這些給大壩抗震帶來了哪些挑戰(zhàn)？如何應(yīng)對？”

汶川大地震中,岷江上游河段已建大中型水電工程,特別是紫坪鋪和沙牌兩座高壩，經(jīng)受住了遠超設(shè)防標準的強震考驗，大壩整體安全穩(wěn)定，但輔助設(shè)施抗震設(shè)計以及應(yīng)急管理機制等很不完善，對工程抗震設(shè)計和次生災(zāi)害問題提出了新的要求。因此，汶川地震以后，在金沙江下游水電開發(fā)中，國家將工程和水庫抗震安全問題提上一個非常重要的高度，要求極端地震下不能潰壩，不能產(chǎn)生失控下瀉而造成次生災(zāi)害。這些都對白鶴灘的抗震設(shè)計以及抗震水平提出了更高要求。同時，2015年，國家能源局等有關(guān)部門發(fā)布了《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》等一批新的行業(yè)規(guī)范和國家規(guī)范，對工程抗震設(shè)計等提出了新的要求，這就要求白鶴灘水電站項目需要按照國家有關(guān)法律法規(guī)和相關(guān)規(guī)范的要求,開展地震安全性評價和抗震設(shè)計復(fù)核等工作。為了保證白鶴灘的抗震安全性，早在2005年，就對白鶴灘水電站拱壩抗震安全進行了安全分析和評價；2011年，中國水利水電科學(xué)研究院作了《白鶴灘水電站可行性研究階段拱壩抗震安全分析與評價研究》；2013年，華東勘測設(shè)計院作了《白鶴灘水電站可行性研究工程防震抗震研究設(shè)計專題報告》；2016年，中國水科院按照新的規(guī)定，對白鶴灘水電站項目地震安全評價報告進行再次復(fù)核、改進，并與中國地震災(zāi)害防御中心共同承擔(dān)了《白鶴灘拱壩抗震安全復(fù)核分析與評價研究報告》等。同時，還利用中國水科院自主研發(fā)的并行計算軟件，用天河一號的超級計算機對白鶴灘水電站項目的抗震安全性進行模擬實驗分析，通過反復(fù)的研究論證以及試驗，保證了白鶴灘抗震設(shè)計安全。

“白鶴灘水電站作為世界第二大水電站，其庫容達到206億立方米，有些讀者關(guān)心是否會誘發(fā)地震，對于這一點，您怎么看？”

金沙江的四座梯級水電站都建有強震觀測臺，而且這四個觀測臺聯(lián)合成為一個大的地震觀測網(wǎng)絡(luò)，通過觀測和大量的分析后，我們得出的結(jié)論是：白鶴灘水庫不會觸發(fā)超過天然構(gòu)造地震強度的地震。

水庫地震的成因機制很復(fù)雜，至今并未解決。主要是由于目前對水庫地震源處所處巖層深部高溫高壓條件下，巖體性態(tài)和水體運動規(guī)律的認識還很不足。因此,還很難建立一個物理模型對這一復(fù)雜的過程進行描述，主要只能以統(tǒng)計和類比方法探討其本質(zhì)規(guī)律。我認為對水庫地震按其成因大致可區(qū)分為兩類:

一類是與巖溶、礦洞、地表巖體應(yīng)力調(diào)整有關(guān)的非構(gòu)造型淺層微震，一般在水庫蓄水和水位變動不久發(fā)生，與水位有較明顯相關(guān)性。這類水庫地震一般都在水庫蓄水或水位變動較大后不久發(fā)生，常與水位有一定的相關(guān)性。其最大震級不會超過3～4級,對工程和庫區(qū)不致造成危害。全球已有水庫地震的震例絕大多數(shù)屬于此類。

另一類是由庫水觸發(fā)穿過或鄰近庫區(qū)的、已處于臨界狀態(tài)的發(fā)震斷層的構(gòu)造型水庫地震。其在水庫蓄水后的微震震中常逐漸呈現(xiàn)出與發(fā)震構(gòu)造有一定關(guān)聯(lián)的較連續(xù)的條帶狀，震級強度隨之增大，直至發(fā)生主震，在其后的巖層應(yīng)力的調(diào)整中余震將持續(xù)一段時間。由于庫水向巖層深部滲透過程較緩慢,主震發(fā)生的時間一般都要滯后于水庫蓄至最高水位或發(fā)生顯著變化的時刻。主震的最大震級可能較高,是工程抗震所主要關(guān)心的。迄今全球震級超過6級的4例水庫觸發(fā)地震都屬此類前震—主震—余震型。為社會和工程界所關(guān)心的主要是這類水庫觸發(fā)的地震。

迄今全球水庫蓄水引發(fā)水庫地震震例占水庫總數(shù)的比例是極小的。在30多個國家報道的100多例水庫地震中，絕大部分都屬于非構(gòu)造型水庫地震。非構(gòu)造型水庫地震的震源很淺，震級不大，一般不會超過3~4級，在離震中很近的地方，人們能夠感覺到，但不會對當?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活造成大的影響，更不會對大壩造成危害。社會和工程界最為關(guān)心的構(gòu)造型水庫觸發(fā)地震，只有在特定的地質(zhì)和水文地質(zhì)條件下才能發(fā)生，其最大震級不可能超過被其觸發(fā)斷層的自然地震的最大震級。目前，全球僅有4個最大震級超過6級的水庫地震震例，其最大震級不超過6.5級。

所以，建水庫后發(fā)生水庫地震的機率是非常小的。絕不是建了水庫就會引發(fā)水庫地震。中國是多地震國家，好多地方?jīng)]有水庫也發(fā)生地震，北京是8度區(qū)，如果用精密的儀器測量，就會發(fā)現(xiàn)小震不斷。而且水庫地震能量的釋放，在應(yīng)力調(diào)整后又漸趨于平衡。一般認為，水庫地震主要發(fā)生在建水庫后的幾年，五年十年，一般不會超過二十年，所以水庫地震會隨著蓄水后時間的推移而衰減的。

“通過金沙江下游四座梯級電站的建設(shè)，對我國高混凝土壩抗震安全技術(shù)的研究有哪些推進作用？”

我國從“七五”國家重點科技攻關(guān)開始，到現(xiàn)在的“十三五”科技攻關(guān)，正是通過向家壩、溪洛渡、白鶴灘和烏東德等一個又一個開發(fā)工程的建設(shè)，在高壩抗震設(shè)防的多尺度關(guān)鍵技術(shù)、大壩結(jié)構(gòu)靜動力分析的精細化計算、混凝土高壩抗震設(shè)計的突破創(chuàng)新、水電工程場地相關(guān)設(shè)計反應(yīng)譜及加速度時程、卸荷巖體力學(xué)理論的研究進展等方面取得了大量成果。

但是，我們也應(yīng)該看到在大壩抗震設(shè)計，尤其是高壩抗震設(shè)計過程中，沿用的算法、規(guī)范的陳舊和缺失，成為當前迫切需要解決的問題。中國水電已成為世界水電行業(yè)的引領(lǐng)者，在世界水電工程招標中，大多數(shù)是中國企業(yè)中標，然而在工程建設(shè)中卻套用國外規(guī)范。習(xí)近平總書記在談到自主創(chuàng)新時說，我們要引進和學(xué)習(xí)世界先進科技成果，更要走前人沒有走過的路，努力在自主創(chuàng)新上大有作為?，F(xiàn)在，我們是已是世界上高壩建設(shè)大國，我們有責(zé)任，也有義務(wù)在設(shè)計、方法、理念上有所創(chuàng)新，不能再用老一套，要突破，要成為規(guī)范的制定者。我們要用新的理念、新的方法、新的手段來編制新的規(guī)范。在新的規(guī)范里，要將如何合理確定河段地震、極端地震的特性、經(jīng)常大震的特性，給出合理的定量標準，形成共識。

目前，在白鶴灘水電項目上，我們已經(jīng)在所能做到的方面，全部都做到了。下一步，我們要結(jié)合烏東德、白鶴灘等工程建設(shè)，進一步深化研究，突破傳統(tǒng)理念和思維，在水電工程抗震領(lǐng)域取得新的突破。正如習(xí)近平總書記所說，廣大科技工作者要把論文寫在祖國的大地上！

原標題:院士談 | 陳厚群：突破傳統(tǒng)理念和思維，在水電抗震領(lǐng)域取得新突破