析地震對水利工程的危害與修復

析地震對水利工程的危害與修復

　　地震可能引起壩基液化，從而導致大壩失穩。如何分析地震對水利工程的危害與修復?

　　地震是大自然的一種重大災害，它巨大的破壞力會給國家和社會帶來重大的損失。水利工程使人在進步過程中除害興利而修建的工程，不僅有著巨大的經濟效益，同時對生態環境的發展也有著不可估量的作用。地震的巨大破壞力與水利工程的重要作用是我們不能忽視的，我們要在二者之中找平衡，減少危害，創造效益。

　　地震是地球內部介質局部發生急劇的破裂，產生地震波，從而在一定范圍內引起地面振動的現象。地震往往具有突發性、毀滅性等特點。我國地處世界上兩個最大地震集中發生地帶——環太平洋地震帶與歐亞地震帶之間，地震較多，大多是發生在大陸的淺源地震，震源深度在20km以內。位于青藏高原南緣的川滇地區，該區新構造活動劇烈，絕大多數屬構造地震，地震活動頻度高、強度大，是中國大陸最顯著的強震活動區域。

　　一.地震對水利工程的危害

　　由于地震烈度、地震形態以及水庫本身工程質量的不同，地震對于水利工程的危害也有所區別。根據對我國因地震受損水利工程進行分類整理，認為水庫壩體險情主要可分為3級：

　　1級，一般性破壞，不產生滲漏;

　　2級，嚴重性破壞，壩體開裂滲漏;

　　3級，垮壩(崩塌)，水庫水全部流走。

　　水利工程遭受破壞的形式主要有：

　　1.壩體失穩

　　地震可能引起壩基液化，從而導致大壩失穩。地震時，受到周期性或波動性荷載作用，土石壩內土體將產生遞增的孔隙水壓力和遞增的變形。粘性土體構成的土石壩在地震中相對安全。但相對密度低于75%的粉砂土和砂土，在幾個循環之后孔隙水壓力就會顯著上升，當達到危險應力水平時，土體在周期性荷載作用下顯示出極大的變形位移，壩內土體就會呈現出液化的流態，導致壩體失穩。

　　2.岸坡坍塌

　　若水庫兩岸有高邊坡和危巖、松散的風化物質存在，地震發生后，造成的巖體松動，可誘發產生崩塌、滑坡和泥石流，甚至形成堰塞湖等現象。

　　3.壩體裂縫

　　地震作為外力荷載將會導致大壩尤其是土石壩整體性降低，防滲結構破壞，引起大量裂縫。地震會產生水平和垂直兩個方向的運動，并使周期性荷載增大，壩體和壩基中可能會形成過高的孔隙水壓力，從而導致抗剪強度與變形模量的降低，引起永久性(塑性)變形的累積，進而導致壩體沉降與壩頂裂開。另外，地震還可能對水利工程一些其它部分造成損壞。

　　二.地震造成水利工程損壞典型實例

　　1.汶川地震

　　2008 年5 月12 日四川汶川發生了特大地震，震級達8.0 級。汶川地震導致四川17個市96個縣(市、區)1997座水庫不同程度受損，約占四川已建水庫的30%以上，按國家防總確定的水庫震損程度分類統計，潰壩險情水庫69座，高危險情水庫331座。大地震對水電工程的破壞，主要包括電站閘壩、廠房、發電設備、引水設施等被直接震損、震毀，以及地震引發的滑坡、崩塌、泥石流等對各項水利水電工程設施的毀壞。在四川龍門山地區，電站無一幸免，震損率為100%。

　　2.玉樹地震

　　2010年4月14日，玉樹州玉樹縣發生7. 1級地震。玉樹州城鎮供水工程共4項，鄉村飲水安全工程共1 575處，玉樹州已建成水電站工程22 座， 均為小( 2 ) 型，玉樹州5座縣城有防洪堤7處。地震發生后，結古鎮供水工程完全震毀，鄉村飲水安全工程共震損1 123處玉樹州7處堤防工程均受到不同程度的損壞，堤防工程損毀長度為12. 87 km，占震前堤防長度的39. 35%。當地水文站房、基礎設施、測驗設施和報汛設施受到較大破壞。此次地震中共有19座小水電站受損， 玉樹縣禪古水電站大壩受損嚴重，無法正常運行，9處灌區工程全部或部分損毀，受損干渠長21. 4 km，支斗渠長59. 74 km。其他水利設施主要包括水務系統辦公生活用房及辦公設備。

　　3. 甘肅民樂—山丹6.1 級地震

　　2003 年10 月甘肅民樂—山丹發生6.1 級地震，地震引起雙樹寺水庫大壩、翟寨子水庫大壩壩頂均出現一條縱向裂縫，長約401～560m，最大寬度2cm 左右，并有多處不同長度斷續裂縫，防浪墻局部錯動約0.5cm。大壩右側出現山體滑坡，形成長條帶及凹陷，滑坡長37m 左右，凹陷坑深2.5～3m、寬7m 左右，凹陷處上部山體有多條斜向裂縫，縫寬20cm 左右。李橋水庫壩頂有縱向裂縫，多處縫寬在2～5mm，其中一條長約100m 左右，出現橫向貫通裂縫，防浪墻出現多處豎向裂縫。這些裂縫在壩體漏水、自然降水和溫度作用下，又將產生新的凍融、凍脹破壞，影響大壩的整體性和穩定。

　　三.水利工程震后修復措施

　　被震損的水利工程除了本身的經濟損失以外，它們還成為次生災害或后發災害鏈的重大危險源。這主要表現在，閘壩設施受損后，庫水無法正常下瀉，導致水位上升，庫水漫壩的危險，而在壩體受損的情況下，潰壩的機率大大增加，一旦發生潰壩，將給下游造成嚴重的甚至不亞于地震直接災害的生命財產損失。地震后受損水利工程修復措施主要包括以下幾個方面：

　　1壩體監測

　　地震后，對于受損水利工程，應及時降低水庫運行水位，并進行充分的壩體探測。對土石壩，可開挖土坑檢測，對混凝土壩，則可用無損探傷檢測.包括使用地震波法、地質雷達、水下聲納法檢測侵蝕程度，必要時還需要采取槽探、鉆孔、孔內地球物理方法進行檢測。根據地震前后大壩監測結果的對比分析，判明是否存在普遍的結構損傷跡象。尤其需要加強對壩體變形和滲透的觀測，防止裂縫前后貫通，內部發育，產生滲漏通道。同時，加強對輸水洞漏水、溢洪道裂縫的監測，以防滲漏進一步擴大. 震后壩體探測中，作為一種非破壞性的探測技術，地質雷達具有探測效率高、分辨率高、抗干擾能力強等特點，可以快捷、安全地運用于壩體現狀檢測和隱患探查.

　　2裂縫修復

　　對于已經出現的裂縫，要對其分布、走向、長度和開度等進行定時觀測和檢測。在大壩主裂縫部位設置標志，縫口要覆蓋塑料布，防止雨水流入加速其惡化。對受洪水威脅的建筑物，要采取臨時措施(如圍堰)進行保護。裂縫的修補應從實際出發，在安全可靠的基礎上，同時考慮技術和施工條件的可行性，力求施工及時、簡單易行、經濟合理。常用的有以下幾種處理方法：表面處理法、灌漿法、結構加固法。

　　3滑坡處理

　　土壩滑坡有剪切破壞、塑流破壞、液化破壞三種形式.可采用“上部減載”與“下部壓重”法來處理。“上部減載”就是在滑坡體上部的裂縫上側削坡，以保持穩定：“下部壓重”就是放緩下部壩坡，在滑坡體下部做壓坡體等。當滑坡穩定后，應當及時進行滑坡處理.主要處理方法介紹如下：放緩壩坡、壓重固腳、庫岸巖體加固。

　　4.滲漏修復

　　應根據具體情況降低庫水位或放空水庫，徹底修復防滲體，對由于浸潤線過高而逸出坡面或者由于大面積散浸引起的滑坡，除結合下游導滲設施外，還應考慮加強防滲。

　　四.結語

　　地震會對水利工程造成一定的影響，震損的水利工程會成為次生災害的重大危險源。了解地震對水利工程的危害，做好防范與修復工作，只有這樣，才能使水利工程能抗避風險，更好地為人類服務。

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