2014-08-12新聞來源:188BETApp
2014年8月5日至6日,緬甸綠色能源峰會(2014)在仰光開幕,來自20多個國家和地區的企業負責人和能源專家參與交流研討,為緬甸能源發展獻計獻策以及尋求參與緬甸發展機會。
本次峰會的水電論壇由來自法國的國際大壩委員會秘書長米歇爾.迪維沃主持,國際水文科學協會(IAHS)前主席、加拿大專家Gordon Young做了"國際水資源管理"的專題報告,國際水電協會Cameron ironside博士做了"水電可持續發展及其評價"的報告,緬甸大壩委員會副主席U Victor先生介紹了緬甸水電的發展情況。針對緬甸公眾對水壩安全性的擔憂,188BETApp 副秘書長張博庭教授應邀做了"水電大壩安全與水庫地震"的專題報告,會後還接受了新華社的采訪。
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專題報告的(中文)全文如下:
水電大壩安全和水庫地震
一、大壩安全問題人類必須麵對
科學的看,世界上沒有一項工程的安全可靠度可以達到100%。因此,也可以說世界上沒有一座大壩絕對的安全。然而,盡管任何一座水壩的垮塌都將是巨大的災難,但是,卻沒有一個國家,敢說自己可以不要建大壩。為何?
因為,人類文明發展到了今天,人類需求和水資源的矛盾,使得任何一個社會都離不開水庫大壩。正如緬甸昂山素季女士在關於伊洛瓦底江的請願書中所提到的,雨季洪水、旱季幹旱、海水倒灌等等這些問題,都是天然水資源的時空分布矛盾造成的。
而世界各國目前解決這些矛盾的唯一手段,就是建壩蓄水,把雨季的洪水儲存起來,留到旱季裏使用。根據聯合國2007年的一項調查表明,一個國家的人類發展指數,幾乎總是要與這個國家的水庫蓄水能力成正比。
總之,盡管包括中國在內的很多國家的水電開發都是由能源部門負責的,然而,我們為什麼要建水庫大壩?它不光是為了發電,而更重要的是為了調節水資源的時空分布矛盾。要有效的調節水資源,就需要有高水壩和大水庫,同時大壩安全性的威脅就不可避免。
中國是世界水壩最多的國家,由大壩安全產生的問題也最突出。在眾多的水壩事故中出現了垮壩等嚴重事故的99.9%以上都是小水庫、小水壩。隻有2次大的垮壩事故,一個是1975年8月中國河南的板橋水庫的垮壩,另一次是1992年的溝後水庫的垮壩。這兩次事故都造成了嚴重人員和財產損失。
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根據事後的總結,我們發現這兩次垮壩事故,都有明顯的前兆,如果采取必要的措施也都是可以避免的。一個是板橋水庫突遇特大暴雨,但由於土壩的泄洪閘常年不用,設備失靈在緊急情況下打不開。一個是溝後水庫的麵板壩已經出現了較大量的漏水,但並未引起管理者的足夠重視。
世界幾大垮壩事件
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根據中國的經驗,垮壩事故另外一個特點,就是這些大壩幾乎都是沒有發電功能的水壩。具有發電功能的水庫大壩,一般來說,不僅其管理都會更規範一些,而且比起純公益性的水利大壩,通過發電有經濟收入,更有利於大壩的維護。所以,我們認為,大壩安全問題上非常重要的一條經驗是:較大的水庫大壩,一定要建設水電站。建設了水電站之後,不僅能提高綜合利用的水平,而且還非常有利於大壩的安全。
二、關於水庫地震
這個問題要想說清楚,也要分為兩方麵談。一個是地震對水壩的威脅,另一個是水庫誘發地震的問題。第一個問題最重要,因為我們都知道,根據曆史的教訓,一個不太大的大壩失事,都可能會造成成千上萬人的死亡,以及上百萬人的災害。
所以,如果水庫大壩的建設不能有效的抵禦地震的威脅,我們就不能不承認188體育官網app 對自然的地震災害有巨大放大的作用。然而,非常幸運的是,現代的科學技術已經完全有能力保障地震高發區建設的各種建築物的安全性,目前,這種工程抗震的科學技術從理論到實踐都有了結論。
2.1、地震高發區建水庫大壩的安全性有保障
不難想象,實體的水壩,其堅固程度肯定要好於結構複雜的高樓大廈。而美國的洛杉磯、日本的東京、中國的唐山,都是地震高發區,工程師為什麼敢在那裏建高樓大廈呢?就是因為他們掌握和運用了當代的科學抗震原理。
中國的唐山經曆了1976年的大地震災難之後,現在已經完全建成了一座嶄新的抗震型城市。唐山地震的活動斷層,就是現在城市中的綠化帶。在斷層之外,所建築的房屋隻要達到了相應的抗震標準,就完全不會在未來的大地震中再出現災難性的後果。
科學的抗震必須要強調:要安全,首先應躲開活動斷層,否則的話即使是不太大的地震,建在同震錯動層上的建築物也會垮塌。而躲開了斷層之後,其建築物的安全性如何,主要是取決於該建築物的抗震能力。
總之,一方麵,坐落在地震活動斷層上(注意,不是指籠統的斷裂帶)的建築物,即使是烈度不高的地震,也很難抵抗地震中的撕裂。另一方麵,不具備抗震標準的建築物,也會在地震中造成大量的傷亡。中國以前的民用建築,一般沒有抗震的考慮,所以,即使不大的地震損失也非常大,而發達國家的情況卻好得多。然而,在水壩建設方麵,由於中國的起步較晚,而且技術進步迅速,在抗震方麵的考慮,與發達國家相比有過之而無不及。
幾年前,人們對中國西南地震高發地區的水電開發、大壩建設一直是爭議不斷。尤其是對岷江上已建設的紫坪鋪水電站,很多宣傳都認為"一旦類似疊溪、鬆潘大地震,紫坪鋪電站後果將不堪設想。"然而,2008年的5.12大地震後,紫坪鋪水庫高壩不僅沒有發生任何"不堪設想的後果",而且還在地震中立了大功。例如,紫坪鋪水庫形成的寬闊水麵,為地震後道路的嚴重塌方和空中氣候受阻的救災提供了可靠的水路保障。
尤其讓人感到欣慰的是,紫坪鋪的這種成功抵禦特大地震的案例,並不是偶然的特例。而是這次所有處在強烈地震區域內的水壩、水電站,都不負眾望的經受住了特大地震的嚴峻考驗。可見,水壩的抗震問題,在科學技術上完全可以解決。
2.2、水庫地震的本質是觸發了正在積蓄中的天然地震
水庫地震絕不是水庫蓄水壓出來的地震,水庫地震的能量主要來自該地區天然的地震。在中國,有人聽說三峽的水庫蓄水總重量高達300多億噸,就覺得大水庫特別恐怖。
三峽水庫蓄水392億方,但卻分布在1000多平方公裏的範圍上。地殼平均每平方米承受的重量隻有30多噸,每平方厘米的承壓強隻有3公斤多,還不如一輛載重汽車的輪胎對地殼的壓力大。既然,汽車行駛不會壓出地震來,那麼水庫蓄水怎麼可能壓出地震來呢?
按照中國國家地震局的分類,水庫誘發地震不屬於人工地震。注意:人工與天然地震的區別在於地震能量的來源。人工地震往往由爆炸等人工能量產生,構成人工地震的爆炸所產生的壓強和能量密度,至少要比水庫蓄水高出數百倍。
有人說,別管作用在多大的麵積上,但水庫水體的總重量大。這種說法的邏輯不通,一場大暴雨洪水的水總量可能有上千億噸,對地殼造成的總壓力比水庫蓄水還要大的多。但是,我們誰聽說過"暴雨或洪水可以誘發地震?"。總重量巨大的洪水壓不出地震來的道理與水庫的蓄水有相似之處,因為,它作用的麵積很大,平均的壓強卻很小。
也有人說,水庫中水的深度是不一樣的,所以對地殼構成的壓力不應按平均值計算。
不過,(如下圖所示)由於水庫的上表麵一定是水平的,所以,在單位的地殼麵積上,水和土體的總體積應該是相等的。
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顯然,水少的地方岩土就多,水多的地方岩土就少。由於岩土的比重大於水,所以,整體上看水庫和周圍的土體對地殼構成的綜合壓力,實際上是水越深的地方,壓強越小。因此,世界上無論是多麼大的水庫,多麼深的水,也不可能壓出構造地震來。
雖然,水庫蓄水壓不出地震來,但是,水庫誘發地震確實存在。為什麼呢?構造地震的本質是地殼的板塊運動受到了阻礙。斷層(構造)地震爆發的原因,主要在於阻礙板塊運動的地應力的積累、變化使斷層產生了突然的破裂或者錯動。
斷層(錯動)地震的發生條件就在於,所積蓄的地應力克服了斷層之間的摩擦力。所以,當斷層的摩擦力越大時,需要克服摩擦力所積蓄的作用力就越大。這種情況下地震不容易發生。然而,一旦發生後地震的能量也就比較大。如果斷層之間的摩擦力越小,需要克服摩擦力的地震作用力就越小,越容易產生地震,但同時地震發生後所釋放的能量也比較低。
總之,而水庫誘發地震的本質,則是水庫的滲流降低了板塊之間的摩擦力,導致自然界的構造地震提前發生。水庫蓄水影響構造地震的關鍵,並不是水體重量的壓力,而是蓄水所造成的滲流作用。因此,中國國家地震局的地震分類,也表明這一結論。地震分類是:構造地震、火山地震、塌陷地震、誘發地震和人工地震這5種。這種分類也說明,水庫地震不屬於人工地震,它是由於水庫蓄水或油田注水等活動(的滲流)而引發的一種天然地震。
水庫地震之所以不能算人工地震,是因為水庫地震的能量不是人為產生的,而是來自地殼板塊運動的天然構造地震。因此,從本質上看,修建水庫是不會增加原有的地震災害的,隻不過會把當地正在積蓄的地震能量提前釋放出來罷了。所以,我們應該明確的告訴公眾,水庫地震的能量(破壞性)不是人為造成的,而是自然界中固有的。不僅如此,它還具有提前釋放了地震能量,並減小未來地震震級的減災作用。
例如,上個世紀70年代,國際上曾有過通過向深井高壓注水的方式,使其提前釋放地震能量最終能夠減小地震災害的嚐試。但是,由於注水後誘發地震的時間和震級人們無法控製。因此,容易引起公眾的誤解,所以,就終止了這種地震減災的方式。在美國地質調查局的網站,仍有這樣的解釋"由於我們對地震機理的掌握還十分膚淺,盡管我們知道高壓注水是有可能把大地震的能量提前釋放,起到減小震級的作用,但是,我們畢竟還不能判斷人為誘發出來的地震的量級到底如何。"。這也是為什麼今天我們不再主動使用通過高壓注水提前釋放地震能量的方式進行減災的理由。不過,由於通過水庫蓄水調節水資源時空矛盾,是人類社會不得不做的事情,所以,通過水庫誘發地震的方式,被動的采取提前釋放能量減災措施的行為,我們人類社會從來也沒有停止過。
結論
1、建設大水庫是人類文明和社會發展所必須的,大壩安全的問題我們必須麵對。
2、通過提高水壩建設的水平和科學的管理,好水壩是可以避免水壩垮壩事故的。
3、在建設大水庫的同時修建發電站,不僅可以獲取清潔能源,而且將有利於提高水庫大壩的安全性。
4、現代科學技術認為,隻要使得建築物躲開活動的地震斷層,並保障建築物的抗震能力,在地震高發區建設高樓大廈(包括水壩)的安全性可以得到保障。
5、水庫蓄水不會壓出地震來,水庫誘發地震的本質是滲流觸發了正在積蓄中的構造地震。它在某種程度上具有提前釋放地震能量的減災作用。