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中国地震局地质研究所研究员蒋溥:怒江水电开发地质与地震问题研讨
2011/3/6 11:30:43    新闻来源:中国水力发电工程学会

  (本网讯) 今天(2011年3月6日),为了回答社会各界对水电开发,包括怒江等流域水电开发中的地质和地震问题的疑问,中国水力发电工程学会、中国大坝委员会邀请从事怒江等流域地质勘探和抗震设计工作的同志与我国的水库大坝地质、抗震专家一起,在北京中国科协会堂召开“水电开发中的地质和地震问题”主题论坛,向社会介绍情况,并解答各种有关怒江等流域水电开发中地质、地震方面的疑问。 

  中国地震局地质研究所研究员蒋溥在论坛上发表了《怒江水电开发地质与地震问题研讨》的主题演讲。

 

   

    蒋溥:上面好多专家已经讲了,问题也很具体,也很到位。我准备了四个问题,因时间问题不准备从学术专业上深入而详细讲,如果大家有需要有兴趣再找机会。在座的有我们行业内的人,也有行外的人,因此所讲的问题的标题相对更明确一点,交流起来可能比较方便一点。

    关于怒江开发的必要性、重要性、迫切性我不多讲。但是有一点,人们一提起怒江,想到的是怒江的美丽、迷人的世界!我搞了将近五十年的水电地震和地质问题了,全国大江大河都考察过,但一到怒江,首先看到和想到的是如何尽快的、毫不迟疑的改变怒江人的穷山恶水的生存环境的现实,再不能让怒江同胞继续生存在想象中的“迷人”的世界中了!如果不开发不发展,跟我们国家东部地区享受到的小康成果太背离了,我希望还是应该早开发,没有再争论的必要。

下面讲正题,

第一个问题是在水电开发中,特别在我国西部,在怒江这样的地区进行水电开发遇到的地震和地质安全问题。对此,明确的告示大家,我国水电开发地震和地质安全问题是有保障的。这个保障可以从两个层面来看。一个是从国家主管部门或者行政部门的层面,刚才从陈院士到后来的专家都提到,我们国家在水电开发中社会最关心的一个是安全问题,一个是环保问题。关于这个问题,国家有一系列的法律和法规。这个法规都是根据我们科学家的研究,包括国内和国外的一些经验而制定出来的。陈院士领导制定的《水工建筑物抗震设计规范》就是其中一个。还有GB 50287《水利发电工程地质勘察规范》、《水电水利工程区域构造稳定性勘察技术规程》等。地震系统有《中华人民共和国防震减灾法》,地震系统专门针对工程(包括水电工程)的开发建设,根据防震减灾法精神制定国家标准GBJ 17741《工程场地地震安全性评价技术规范》和相关安评人员上岗规定。另外在工程施工中还有很多质量保证的法规。这个层面是国家规定必须执行的层面。配合这一层面,国家的方面除了法规以外,我们在水电建设的时候,它有一系列的严格的程序的审核制度,这个审核制度,比如水电从规划,一直到建成,这里面有各个阶段,每个阶段都有明确的法规要求,这里面当然也包括专家的评审。有关地震安全性评价也是通过专家评审委员会评审而最终以国家形式正式发文确认并作为地震设防标准提供设计部门遵守使用。

 

 

政府主管部门也根据地震形势发展和变化,涉及地震地质安全对规范作相应的修改和补充,以保证工程的地震安全。例如,汶川地震以后,刚才陈院士也提到发改委提出了汶川地震以后,考虑到水电的安全问题,发改委和能源局,还有水电的规划总院都有一些相关的文件,要求对水电工程的地震安全性评价重新复核,中国地震局也有适应地震地质的变化形势出台相关的规定要求。

国家能源局、水电规划总院为确保水电的安全,发出“要求加强水电工程防震抗震工作有关要求的通知”(发改能源[2008]1242)。为贯彻执行国家发展与改革委员会加强水电工程防震抗震工作有关要求的通知,加强水电工程防震抗震工作,落实防震抗震措施,确保水电工程的地震安全,水电水利规划总院也制定了《水电工程防震抗震研究设计及专题报告编制暂行规定》(水电规计[2008]24附件和《防震抗震专题报告编制要求》。

汶川512大地震以后,中国地震局全国地震动区划编制委员会根据对汶川及其临近地区地震地质环境的新认识和龙门山地震带的相关工作研究成果,为适应地震灾区震后重建工作和该地区工程设防的需要,对汶川地震主要影响的地区,包括四川、甘肃和陕西部分地区进行了地震动区划参数调整修订,并颁布相应的地震动区划图称《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)国家标准第1号修改单。中国地震局《关于加强汶川地震灾后恢复重建抗震设防要求监督管理工作的通知》要求,汶川地震发生后,部分行业对抗震设计参数提出了新的需求,此类重大建设工程应开展补充工作,以满足抗震设计需要“(中震防发[2008]120号)。

水电水利规划设计总院文件(水电规计[2008]24号)附件《水电工程防震抗震研究设计及专题报告编制暂行规定》和《水电工程防震抗震研究设计专题报告编制目录》中提出:

水电工程地震设防要遵循“确保安全,留有裕度”的原则,确保大坝及主要建筑物在设计地震工况下满足“可修复”要求,在校核地震工况下满足“不溃坝”要求,最大限度地减轻地震灾害。特别重大工程的地震设防标准应专门研究论证(第7条)。 

水电工程地震设防,一般取基准期50年超越概率10%的地震动参数作为设计地震;大型水电工程中,1级挡水建筑物取基准期100年超越概率2%的地震动参数作为设计地震,校核地震在设计地震基础上提高参数。1级挡水建筑物可取基准期100年超越概率1%或最大可信地震(MCE)动参数进行校核(第9条)。

水工建筑物抗震计算分析内容至少包括设计地震工况下结构强度安全性和整体稳定性;对重大工程的挡水建筑物(1级挡水建筑物和复杂地震地质条件的2级挡水建筑物),还应考虑抵御超设计地震情况下的结构整体安全性,即分析校核地震工况下的结构整体稳定性;对特别重要的挡水建筑物,还应研究极限抗震能力和地震破坏模式(第17条)。

陈厚群院士访谈对汶川地震后水工抗震工作的思考(陆琦/采访整理)也谈到“要复核川西重大工程抗震设防标准。应根据汶川大地震的构造成因深入分析,复核和调整正大力建设中的川西重大工程抗震设防标准。特别是,高坝大库一旦在强震中溃决,次生灾害后果不堪设想,将远甚于堰塞湖。为防止发生严重地震灾变,重大工程不能仅限于满足抗震设防水准要求,需由地震和工程部门共同对场址地震地质条件下可能发生的极端情况,即对最大可信地震及其地震动参数作专门研究,并对发震断裂的避让和在主震中已受损伤的大坝可能遭受的余震估计等急需解决的问题开展深入研究。特别要大力开展在最大可信地震作用下,不发生溃坝严重灾变后果的深入研究,力求给出突破传统理念和方法的更可靠和有共识的定量判别准则”。

汶川地震后有关规定要求,主要强调三点:一是地震安全校核不仅要考虑到可遇到的按照设计要求的强度安全。还要考虑个极限强度的安全校核,二是关于地震灾害的评价和地震的应急预案,因此,我汶川地震以后,包括三江流域,参与做了几十个电站这方面的工作,对地震地质灾害都有明确的调研,在报告里都做了一些专题研究。所以,这是一个政府的层面。这个层面最终要决定这个电站要不要建,由政府来拍板。

第二个层面就是科学层面。我想在座的属于这个层面的讨论。其实政府决策过程中就包含有专家层面讨论和争论。但决策以后,还可能有些科学家对有些问题还有不同的看法。在地震和地质的问题上,不同的看法是非常自然的,因为科学的本身它不是一个数学上的“1+1=2。很多问题都是靠经验,靠科学发展的水平,不同的角度。地震预报,问题如果是“1+1=2汶川地震就预报出来了,当然,地震也不是说是不可知的东西,科学发展都有阶段,一时限制也属正常,随着时间的推移,可能我们有些经验逐步需补充。补充的经验,政府层面法规的规定,根据我们讨论的东西在适当的时候进行修改,陈院士最清楚,我们国家的法规大概510年就根本性的改变。平时可能有特殊的还要补充,汶川地震以后就进行局部应急的修改。所以,争论的问题如果是合理的,需要的,特别对安全是很重要的,那就要修改。国际的惯例也是如此。这里面也充分发挥科学家的能量。因此,科学家也是从规划开始,一直到建成,这里面都是有不断的争论的。这些讨论和争论往往会启示主管、设计、研究等从多个角度去考虑问题,最终达到相对完善的结果。

最近,比如雅砻江上的工程,这些工程有的已经建的差不多了,但是还是按照国家的标准,一些专家的意见,在我们力所能及的情况下要进行一些补充的工作。这是正常的渠道。当然,一般的渠道比如会议要讨论。另外一方面也包括网上还有一些科学家专门给中央的各级领导提出他们的一些看法,一些建议。这些看法的讨论,往往转到我们的主管部门。我也参加了很多次,针对一些重要的问题进行专门的讨论,包括补充研究,讨论完以后,再把这个材料送到有关领导部门去参考。但是,这个层面怎么讨论呢?因为是一个学术的,它解决的主要问题不是建不建的问题,行不行的问题,更多的是我们建坝更完善的来建坝,更科学的考虑,80%90%已经解决了,再补充一下,再完善一下。因此,根据这两个大层面四个方面我觉得我们国家在水电建设,它的安全问题是有保证的。我想说这个,当然具体的一些东西我就不说了。

第二个问题,我想讲一讲关于怒江的问题,,做西藏怒江支流玉曲水电开发的地震问题的时候专门也在怒江做了一些工作。已有专门科学论证报告,我不详细讲这方面的工作了。我要明确强调的第二个问题是説,怒江地区不具备发生类似于汶川大地震的地震地质环境,根据我的研究和目前已有的相关资料的分析,主要有两点,一是从大的方面把握,从大的宏观范围看不具备,这里我们看一张图青藏高原“印度板块北进过程和青藏块体抬升与物质运移”和青藏块体断裂和地震分布图。

 

 

印度板块北进过程和青藏块体抬升与物质运移

 

青藏块体断裂和地震分布图

 

这个问题我说不存在,刚才有些专家已经讲了很多具体的事情了也有所说明,我想,中国西部地区,是青藏高原,断裂活动,地震频繁,强度也大,地震地质灾害也频频相随。从目前的共识就是因为印度板块的推挤,青藏的隆起,产生了一系列的断裂、活动块体、和地震活动。青藏块体形成和地震的发生,刚才徐所长已经详细讲了。有一个明显特征和共识,像汶川那样大地震几乎都发生在一级或二级活动块体的边界上,并且具有较大的水平或垂直的差异运动。怒江虽地处青藏高原南偏东的南西部,大家从这张图上看到(指图),汶川地震发生地是在一个一级块体的边界,成都和华南块体之间。(指图)怒江是这么过来的,可能到了这儿,是不是这么沿下去?真正怒江活动的是这一段,相对来说比较强烈一点,真正的怒江可能还不是这么流的,可能从哪个地方流过去了。总体上怒江断裂最南端泸水以南段相对活动,尤其其西侧龙陵附近发生M7.0级地震,但已不在怒江断裂上,更不在怒江上。原因是怒江断裂属青藏活动块体内部二或三级边界,处于整体强烈隆升部位,缺乏不同块体之间产生强烈差异运动的环境条件,也就难以蕴育和形成强烈地震,特别是7级以上的强烈地震的环境条件。

其二,从怒江断裂本身活动性来看,怒江断裂现在看来可能有上千公里,从西藏一直到云南,可能还通到国外几千公里。这几千公里这么一个大的构造,当然从规模是非常大,局部也切断岩石圈,可能属深大断裂范畴。但是它在发育的过程当中也不完全是一样的。这里先对大家来澄清一个问题,怒江断裂和怒江不是一回事,怒江断裂实际上是局部的地方,可能正好在西藏跟云南交界的地方,它是沿江或靠江走了几十公里或者上百公里,但是真正的几千公里,它是在怒江周边走来走去的。开始靠近怒江最近一段叫怒江断裂,后来又把和怒江断裂平行、延伸方向、构造上有一定联系或相近的断裂统称怒江断裂或怒江断裂系。从西藏到云南,亦称班公错—怒江断裂带。业外人士往往容易形成一讲到怒江断裂就是整个怒江就是一个断层,实际上不是那么回事,这在行内是清楚的,业外人士把怒江断裂和怒江作为一并而论也不足为怪。它沿江走的时候活动性也说了。怒江断裂带和怒江干流也不是一码事,怒江断裂也仅仅局部通过怒江或其附近,叫怒江断裂但不等于怒江。从它本身来说,刚才许多专家也论述过,到目前为止尚未发现一万年或10余万年(专业上称全新世和晚更新世)以来有明显的强烈断错活动的证据,大部分地段断裂活动显示的是十余万年乃至几十万年以前(专业上早中更新世时期)。地震和工程地震上最关心的全新世和晚更新世的活动目前也没有看到。怒江断裂既是青藏块体内部二、三级活动块体的边界,地处整体抬升和缺乏强烈差异运动的环境,本身新活动不甚强烈,从目前我们所掌握的资料,它不存在和汶川地震,龙门山断裂那么一个环境。因此难以构成蕴育和形成强烈地震,特别是7级以上的强烈地震的环境条件。当然,作为中国青藏高原地区,蕴育和发生7级以下中强地震是可能和可信的,个别地段,也不在水电大坝所在地区也可能有强烈地震。但是从目前来看,无论从它的地形地貌或者断层本身的性质和它所处的大的力学环境,现在看不出有大块体的大的差异运动的情况。如果从历史的经验,和我们所看到的认识来看,主要的地震还是在七级以下的中强地震。中强地震对大坝的设计来说,即使发生了地震,也都属于大坝的设防标准以下的问题。但其对水电工程的影响都在设防和可控的范畴。这是怒江地震地质的环境。

第三点是汶川大地震灾害增强对水电开发的经验启示和信心,我搞了几十年的水电地震和地质研究,现在还直接参与这方面一线工作,对水电的安全也跟大家一样是非常关心的,因为。经过512汶川地震对水电的影响了解,特别是及紫坪铺、沙排的情况,我得出这么一个概念,汶川地震以后,对水电的开发,我增加了经验和信心。最明显的就是紫坪铺的设计当时是按0.26G设计的,汶川地震发生和它大坝的距离可能大家都认为是震中的距离16公里,但是量一下它和发震断层的距离只有45公里8级地震上百公里的破裂,45公里的距离,安然无恙。当然紫坪铺的大坝皮毛还是损伤一点的,但是没有大碍,通过修复就没有什么问题了。而且救灾解放军还是从那儿过的。当时因为那个地方没有加速度仪,但是我们在周边加速度仪发现,它的破坏烈度已经到9度到10度了。加速度具体多少不知道,但是按照经验的估计可能成倍的增加,到1G都有可能。当然这是推测的。这样的话,水电工程的抗震性能的富裕度还是有的。问题为什么这样呢?一个是我们前期对地震地质的问题比较重视,第二,抗震设计上有一套成熟的规范,这样的话,能够减轻地震灾害。如果我们从地震的角度,防灾的话,要完全消除灾害是不可能的,国际上也是最大限度的减轻地震灾害,这是我们的目标。这个东西现在看来是对的。这是它的设计问题,另外,刚才徐所长也说了它的断层的工程的距离。另外,还有一个经验也是值得大家注意,就是汶川这么大的地震,对周边,而且很大一部分的灾害几乎人类是不能预防的,大的滑坡,山体都被改变了。但是,岷江就在集震区的周边,凡是有水电工程,比如大的国家级的设计院严格设计的,人工处理的边坡基本上没有什么问题。这说明什么?天然的边坡问题很大。因此,从这几方面,我觉得汶川地震对我们的水电除了一些破坏,我们更多的增加了信心,有了新的启发。

因此,有四点值得回味(1)到目前为止无正规设计水电工程因地震毁灭性破坏的实例;(2)距汶川大地震发震断裂直线距离仅4-5km (注)、设计加速度仅仅0.26、该地宏观地震烈度达IX-X度的紫坪铺大坝无恙显示水电工程潜在的的抗震能力和裕度;(3)经过处理的人工边坡保持完好,达到最大限度减轻地震灾害的目的,也显示地震地质灾害的研究成果;(4)距离发震断裂带几到几十米的建筑明显地震灾害的减轻或避免,说明地震断错的影响是有限的。台湾集集地震也有同样的经验。

  (汶川地震震中距紫坪铺水库正常蓄水位下的古溪沟支库段库尾的最近距离约4.5km,干流库段的最近距离约7km,到大坝的直线距离约17.5km

 

第四,简单的说一下。因为我从1963年搞水电地震地质评价,根据我的经验,适宜水电站的河谷往往都不具备强烈地震的蕴育和发生的环境,这可能是老天爷给人类赐的一个不可多得的恩赐。很多适合水电开发的河谷,大家走一走,看一看,虽然有很多地方坝址不是搞地震地质的人选的坝址,但是他选的地方还真是地震少。从刚才的图上就可以看到。原因很简单,凡是这个地方能作为开发大型水电的好坝址,从构造环境来说必然是好的,如果构造活动强烈和复杂的就不大可能形成我们开发所需要的良好峡谷;另外,西部地区有些峡谷虽然有断层通过,但是它的活动性又受到限制,强烈抬升,高差差不多一千到三千米的高差,在这种情况,而且山体相对还保持比较稳定,因为只有整体抬升、构造断裂活动不强烈、才能造就出良好的坝址,否则坝址就没有了。也许是上帝的造化。

时间关系,我就说到这儿。谢谢!

 

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