512汶川地震中大壩震害調查與分析

512汶川地震中大壩震害調查與分析

川西河川震區(qū)2008年5月12日，北京時間4點28分04.1秒。地震發(fā)生在中國四川省阿壩藏族自治省汶川縣英秀市（北緯31.01，東經103.365）。它從英秀市附近延伸至青川以北，造成了超過10萬公里的破壞。震源深度為14km,面波震級為Ms8.0,矩震級為Mw8.3,震中烈度達到11度(圖1)。震后對四川震區(qū)內的水壩震害情況進行了實地調查和資料收集,其中69座水壩出現了潰壩險情,310座水壩出現了高危險情,這些水壩的分布區(qū)域見圖1。本文對上述調查的水壩進行了初步震害分析和總結。1水庫事故情況“5.12”汶川特大地震中,震損水壩具有如下特征:震毀水壩數量多、分布廣、險情重、險情種類多、小型水壩震損嚴重。震損水壩涉及8省市,其基本情況如表1所示。四川省水庫眾多,這些水庫在四川國民經濟發(fā)展中起到了十分重要的作用。據年鑒統計資料,四川已建成各類水庫6678座,其中大型6座、中型104座、小(一)型1007座、小(二)型5561座,如圖2所示。水庫總庫容105.6億m3,興利水庫61.34億m3,設計灌溉面積1876萬畝,有效灌溉面積1225萬畝。這些水庫為抗御旱洪災害、改善生態(tài)環(huán)境、促進工農業(yè)生產和國民經濟健康持續(xù)發(fā)展起到了舉足輕重的作用?！?.12”汶川特大地震及其后發(fā)生的余震,使四川省水庫水壩受損嚴重,截止6月12日,全省水庫有1996座水庫發(fā)生震損,占全省水庫總數的30%,其中:大型4座、中型60座、小一型331座、小(二)型1601座,如圖3所示。震損水庫按受損程度分為潰壩險情、高危險情和次高危險情三類。一類潰壩險情水庫:水庫大壩及其主體工程發(fā)生漫溢,出現較大貫穿性裂縫、上下游壩坡大面積滑坡、大流量集中滲流等情況,短時間內有導致潰壩的險情;二類高危險情水庫:水庫大壩及其主體工程發(fā)生上述險情,可能直接影響大壩及主要建筑物安全的險情;三類次高危險情水庫:水庫大壩及其主體工程發(fā)生上述險情,但不影響主體工程安全運行。根據核定,1996座震損水庫中有69座屬潰壩險情水庫,310座水庫屬高危險情水庫,1617座水庫屬于次高危和一般險情水庫,如圖3所示。1996座水庫中,地震造成的險情主要表現為大壩裂縫(1425座)、大壩塌陷(687座)、滑坡(354座)、滲漏(428座)、啟閉設施損壞(161座)、其他放水設施、溢洪道、管理房不同程度震損(422座)等形式,其中50%以上的水庫同時出現多種險情,水庫險情十分嚴重。如圖4所示。震損水庫分布在成都、德陽、綿陽、廣元等17個市、96個縣(市、區(qū)),影響60多個縣城以上的城市、1630多個鄉(xiāng)鎮(zhèn),影響人口約1686.5萬人,耕地500余萬畝。震損水庫絕大部分集中在重災區(qū),越是接近震中的地區(qū),水庫受損的比例越高,并且震損的程度越高,如圖5所示。高危險情以上水庫共計379座,按烈度區(qū)分如圖6所示,按壩的破壞程度和大小分類如圖7所示,按縣市分布示意如圖8。379座水庫大壩中壩型以土壩(其中均質土壩占大部分,混合型土壩、黏土心墻壩、斜墻壩有一小部分)為主,其他壩型包括土石混合壩、心墻土石混合壩、心墻石渣壩、黏土斜墻堆石壩、黏土斜墻砌石壩、黏土心墻堆石壩、混凝土心墻堆石壩、泥巖土心墻壩、混凝土面層均質壩、混凝土支墩壩、閘壩、鋼筋混凝土斜墻干砌條石壩、混凝土拱壩、拱壩、重力壩等。2高危險情大壩震害情況本節(jié)著重記敘有代表性的震損水壩,包括潰壩險情小(一)型水壩18座,高危險情中型水壩12座,震害詳述如表3所示。典型震害現象見圖9~圖22,其震害詳述可參見表2。(1)水庫裂縫(2)水庫坍塌(3)水庫滑動(4)漏洞(5)關閉設備的損壞(6)其他表2(續(xù))3水庫地震資料分析(1)我國大壩震害分析四川省1996座震損水庫中,無一發(fā)生潰壩事件。上世紀50~80年代建造的大量未經抗震設計的土石壩震損嚴重,而近期建設的經過抗震設計的大壩震害則相對較輕,反映了抗震設防的必要性。(2)低烈度區(qū)震損少,震損嚴重,總震損少,一般不震損少,一般震損少,一般不震損少,一般不震損少,一般采集降低。低烈度區(qū)震損少,一般不如圖10所示,高烈度區(qū)水庫大壩震損不僅數量眾多,而且震損嚴重,低烈度區(qū)震損數量少,且震損一般較輕。但有個別地方,烈度雖然較低,但水庫大壩破壞卻較重,這與當地的地質地形條件有關。(3)壩體縱向裂縫震損水庫大壩均出現不同程度的橫、縱向裂縫,土石壩的縱向裂縫大都與壩軸線平行,多集中于壩頂中部及壩軸線兩側。震害嚴重的土石壩,壩坡也出現縱向裂縫?？v向裂縫系受拉開裂或不均勻震陷所致。地震作用下土壩的橫向裂縫,多集中在壩頂,嚴重的會向上、下游壩坡延伸,也是受拉開裂或由不均勻震陷所致。(4)