陈厚群院士:四川各类大坝结构稳定

11月30日，陈厚群院士指出，汶川大地震中，四川各类大坝结构整体稳定，总体上经受住了特大地震的考验。一些小型水电站在地震当晚便恢复供电，为抗震救灾出了大力。针对个别人“建设高坝大库会引发水库地震”的指责，陈厚群认为是没有科学道理的。

来自中国水利水电工程抗震中心的陈厚群院士是在由水力发电工程学会、中国地震学会、中国大坝委员会、中国互联网协会网络科普联盟共同举办的《绿色能源论坛》上，发表上述言论的。

以下是陈厚群院士发言全文：

我今天汇报的题目是汶川大地震和大坝抗震安全。我们都知道，2008年5月12日我国四川省东部汶川附近发生了8.0级的强烈地震，是新中国成立以来破坏性最强、破及范围最广、救灾难度最大的一次地震，四川省是我国水资源大省，特别是水能资源位居全国之首，因此水坝和水电站众多，在这次地震中也遭到不同程度的损害。（图）这是四川地震的时候有众多水利工程在这个地方，这是四川省重要水利工程的分布区。首先汇报一下关于水利水电工程震灾的概况，包括两个部分：一是，众多中小型工程，二是，4个百米以上的高坝。
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　　中小型工程在这次地震中遭受了不同程度的损害，四川省大概有1803座水坝都遭受不同程度损害，其中约96%是库容不足500万方的小型工程，占受损水坝（3%-4%）左右的高危土石坝，绝大部分为小型均质土坝，最大库容也不超过630万，主要是在德阳、绵阳两个汶川东部平原地区的强震区。

中小型土石坝的震害的主要表现为坝体纵向裂缝、坝顶开裂、护破局部脱落、坝破局部滑移等。坝区建在二千多年前的都江堰工程，工程虽然临近震中，却基本完好，只是支撑结构上部支柱全部破坏，鱼嘴表面出现多条表面列目测最大宽度2-3mm。

震区岷江六月水电站震情，岷江六月投运的水电站公29座，其中干流上10座，支流上19座，岷江十六高山峡谷中基本都是饮水食水电站，坝低、库容小，且大多为混凝土坝、闸、漫坝的承受力强。

位于震中的岷江干流上的水电站有映秀湾等四处，库容都不大，坝也不高。岷江上游的大坝总体上都是稳定的，而且下游有一个11亿方库容的紫坪铺水库，把它包着，所以它的安全性是没有问题的。

紫坪铺大坝地震损害使大坝部分变形、震陷、开裂，局部护坡松动，面板坝的面板部分脱空，有压碎、隆起的现象，但是渗入量没有明显的增加，所以大坝的主体是稳定的。

大家可以看到主要的一些破坏的现象，坝顶公路与下游护坡之间有明显的开裂，面板止水压条拱起，面板止水防浪墙拉裂。面板止水系统基本上是完好的，主要是泄洪洞闸门控制结构损害。这个是紫坪铺的情况。整体上还是结构性稳定。

2.砂牌碾压混凝土拱（H=132m）

砂牌碾压混凝土拱坝位于汶川县境内岷江的一个支流草坡河上，最大坝高132米、坝顶总长250.25米、坝顶厚9.5米、坝顶宽28米、厚高比0.238。目前没有做仔细的检查，初步看到，虽然存在由于碾压拱坝，碾压混凝土拱坝我们都知道，它的分布少，混凝土的影响比较大，因为它是分了两条。地震时沙牌拱坝的水位基本上接近高水位，坝址位于震中区以及大概是局部地区。经受了远高大于震中区大概30公里左右，经受了远高于设计水准的地震作用。从空中观察，震后拱坝和两岸抗力体都是完整的，进去的一些工作人员查看也是这样。所以坝体和坝尖的抗体是完整的，近坝库案板破整体稳定，主要一个震害就是发电引水钢管，进水在右岸，厂房在左岸，拱桥由于被山体滚石砸坏，库水通过饮水管道和浅空泄洪洞下泄，管道砸坏了以后，水喷出来，厂房被淹，目前的水位还控制在正常高水位20M。大坝现状安全。LX度区的沙牌碾压混凝土拱坝，坝体和两岸行抗力体完好。左岸抗力体可以看到是完好的。

3.珠宝四混凝土重力坝（132m）

鉴于1997年，库容252.亿M3，基本烈度VI度，设计烈度VII度，汶川地震中位于VII度区边缘。

存在对重力坝抗震有利条件

现在世界上现有三座遭到8度以上强震的重力坝，基本上逐步会有开裂，但是这个没有开裂，没有开裂的原因有这样几个有利的条件：一是各坝段横缝之间设置了梯形键草，在550.00M工程以下埋设灌浆系统进行灌浆，550.00m工程以上设键坪不灌浆地震时水库水位558.5m，接近死水位558.0m，从搁置坝顶的平板闸门抓梁，震后向右岸平移20cm，平移以后，这次地震的方向主要的分量还是坝中的方向，这些因素对重点坝的抗震都是属于比较隐蔽的条件下，所以宝珠市虽然经过接近8级地震，但是它坝顶上，特别是在下游坝坡的地方，没有出现裂缝。都说横缝没有明显的渗水，廊道渗水率以后也恢复了，这说明坝体上游面，四水位（音）以下部分是没有贯穿性的裂缝的。所以说宝珠寺基本上完好。

这是宝珠市下游坝面震后的照片，这个是下游折坡没有看到任何的裂缝，这个是边坡，基本上完好无损。

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　　第四个是碧口心墙土坝（101.8m）

建于1976年，库容为5亿，汶川地震的时候，位于8度地区边缘，初步了解，震后只是呈现和位移大约20公分左右，主要的一些还是坝体沉降，下游坡表层滑移，坝体结构完好。

两个是离震中很近的，两个离震中很远，这四个坝和所有的中小型高坝总的结论是可以归成这两点，地区众多水坝随有震害，但无一垮坝。

二，经受超设计水准墙震的白米以上高坝，仍可维持结构整体稳定和挡水功能。

因此，我认为各类大坝总体上经受住了特大地震的考验。

下面我想谈一下，汶川地震对大坝抗震安全的启迪，是个人的一些看法。第一个我们都知道实践是检验真理的唯一标准，所以首先应紧抓经受汶川这样特大地震的高坝震例，深入调查总结，当前我国正在进行属世界一流和学科前沿的坝工建设，虽国内外都少优先例，但是主要还是基于已有工程经验的传统方法，可能隐含着一些风险，所以要抓紧住汶川地震的震例不放，认真搜集资料，深入分析总结，检验现有的传统理念方法，以便采取耿有效抗震，更好地满足工程需求，使我们给国际工程界和后人留下的不仅只是记载，而能作出有所创新和贡献。

2，尽管汶川地震中，一些如沙牌、紫坪铺这类的高坝，经受远超过设计抗震水准的强震作用，坝体仍基本完好或虽有损害但仍保持结构整体稳定。这说明只要规范要求认真设计、精心施工和管理到位，高坝工程是具有较好的抗震性能的，我国现行水工抗震规范规定，对重大工程要进行专门的坝址地震危险性分析，按照100年2%超过概率确定最大设计地震，并取可修复的损坏作其功能目标，这些高要求的必要性在汶川地震中得到了检验。

3，汶川地震表明地震存在较大不确定性，同时各类高坝的地震响应也十分复杂，对其安全性评价也尚待更深入探讨，而高坝大库一旦溃决，次生灾害完全不可设想。因此为了防止次生灾害的发生，对重大大坝工程不仅仅满足目前抗震设计中最大设计地震单一水准的要求，需要和地震部门协作，对场地地震地质条件下可能发生的极端地震，即所谓最大可信地震，以及对地震动参数进行专门研究，水工抗震规范再修编时，对此也应该做相应的补充。

4，对大坝特别是拱坝，强震时坝基的稳定是保证其抗震安全的首要关键，沙牌碾压混凝土拱坝在正常水位下经受8级强震仍能基本完好，重要的是两岸坝肩基岩的的抗力体未遭到破坏。此外，在震区众多山体塌坝的情况下，临近震中区众多的沙牌和紫坪铺大坝中，坝肩边坡经过保护处理后在强震中都没有受到伤害。尽管在处理区以外的边坡，这次汶川地震的特点是上体滑坡比较突出，但是经过处理的地方都没有得到伤害，所以检验了检验了这类对山体边坡的加固措施对抗震的有效性。

5，此次地震中，很重要的一个措施就是管理到位，及时释放库水、降低库水位是保障工程安全，防止次生灾害的重要和有效的措施。因此必须重视高坝工程泄水结构和闸门结构的抗震性能，其启避装置和备用电源设备和燃料了常为不懈、防止泄洪结构出水口由于附近山体边坡塌坝造成堵塞。按照抗震防灾法，应急预案的制订和管理的到位非常重要，这对于防止土石坝工程漫顶尤为重要。

6，沙牌的碾压混凝土拱坝和紫坪铺的面板堆试坝是近年发展较快的新坝型，汶川地震对这些新坝型的抗震性做了初次检验，对在地震区修建这类高坝的工程参考和深化研究都有重要的意义。但需要指出的是这类百米级大坝工程震离，与我国西部在建设和拟建的300m级高坝相比，其抗震性状还可能有较本质的差异。因此，一方面通过汶川地震增强了对大坝抗震性能的信心，另外一方面对300m级高坝的抗震安全仍不能掉以轻心，所以研究开发能合理反映拱坝在强震作用下坝肩动态响应的新的概念和方法，是评价其抗震安全性的关键。

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　　下面我想汇报一下高坝大库是不是会引发水库地震。

首先我们对水库地震的认识，全球数十万座水中，目前为止，普遍认可是由水库引发的水库地震事件，仅百离左右，概率远小1%，所以并不是建水库就会引发水库地震。

第二个概念，水库地震分为两类，一个非构造型，是由库水深入导致临近库区溶洞、矿硐坍塌或掩体地表裂隙的局部裂隙调整等引发的，这一类非构造型地震的震源很浅，震级不会超过3-4级，不会对工程和周围形成威胁，目前为止发生的绝大部分水库地震都属此类。

构造型是和构造有联系的，由于库水的触发而使发震构造孕育的天然地震稍提前发生。对构造型的水库来讲，水库实际上起的作用是触发，因为地震发震构造是原先就孕育的，不过是水库使它提前，这个提前有三个主要的条件：第一个条件是库区及其周围约10公里范围内存在发生；第二个条件是这种发生构造及其应变的积累已接近临界状态，不建水库的话，应变的状态也已接近临界；第三个条件是水库去触发这些发生构造的话，需要由库水下发生构造渗透的水文地质条件。这一类地震其震级可超过4级，但是因为其能量只是发自天然地震，所以不可能超过天然地震的最大震级。因为它不过是触发，不是它本身原来没有地震，由它来引起的地震。不是这样的情况。对于构造型我个人是这样理解的。

第三，水库地震的发生机理，目前为止还没有完全搞清楚，对于构造型水库地震，较为普遍被接受的解释是，主要由于库水沿断层发生断层入渗，导致有效正应力减小和抗剪参数弱化，因而引发断层错动，但是从这个水体的重量来讲，即使百米以上高坝的库水重量，在地下数公里下震源处所产生地应力与岩层本身重量产生的地应力相比，还是微乎其微。所以现在比较普通地认为，主要还是库水入渗、渗透的压力导致整个引发水库地震的主要因素。

到现在全球发生6级以上的水库地震仅有4例，就是一个是中国新丰江，还有一个赞比亚的卡里巴、还有一个是希腊克•里玛斯塔，以及印度柯依纳这样四个地震。由于库水渗透机制，水库地震一般在空间上限于库区，第一分水岭以内，大概沿库岸5-10KM范围以内，这是在空间上。在时间上，构造型的主震滞后于频发的前震，那么它的地震的类型对于构造型的水库地震，目前已有的这些构造地震都是前震、主震、余震型。因为自然地震有的是没有前震的，有的有前震的形式，而这个水库地震一定是属于前震、主震、余震型。

规模巨大的构造，库区局部渗透能否引发水库地震，取决于刚才说的三个条件。根据这些基本概念，我们来判断紫坪铺的水库蓄水与汶川地震为什么无关？这是大家关心的问题。

第一个原因是我们从库水渗透的水文地质条件来看，紫坪铺蓄水对北川映秀湾断裂原有的水文地质条件没有产生影响。根据是什么，根据是这样的？紫坪铺水库位龙门山断裂带的北川—映秀、江油一灌县断裂带之间，紫坪铺水库的最高运行水位是875m标高，而映秀湾一带河道的天然水库是877m，就是这个地方，就是水库离震中最近的地方，就有4.5公里，这个地方的天然水位就是877米，所以紫坪铺最高水位还没有超过北川映秀湾通过岷江当地的天然水位。所以它不可能对它原有的水文地质条件有所改变。这是从地理位置上看，从水文地质条件来看。

第二个，从蓄水前后地震活动性来看，水库蓄水前后地震活动性没有变化，与库水位变化不存在相关性。这个根据是因为我们在水库蓄水以前13个月就设置了比较完整的监测，对库区的地震完全是在监测之中。（见图）这个是他监测台网的分布图。这张（图）就是紫坪铺水库蓄水前后分布图，我们蓄水前13个月，蓄水以后有两年多，我们把每13个月做成一个分布，我们可以看出蓄水前是这样的，（图）蓄水以后同样的期间水库地震的强度和频度。这个圈越大，就是震级越大，就是说无论是无论是从频度或者是分布的位置来看，蓄水前和蓄水后的三个图来看，没有显著的变化，甚至于从图上看还少了一点。这张图就是它的频度区域，震级和频度。这个是蓄水，蓄水以后，水位虽有变化，但是频度和震级都没有显著的变化。所以从蓄水前后地震监测资料的对比来分析，2005年10月1日下闸蓄水到2008年4月的两年零七个月期间，紫坪铺水库的库盆和临近地区的地震活动，从发生的地域、地震的频度以及它的强度都处在本地区多年地震活动正常的变动范围以内。因为小的变动总是有的，就是不建水库也是在变。

下面还有一个问题就是汶川地震与三峡水库蓄水也是没有关系的，因为社会上有反映说有。没有关系，我们的根据是什么呢？

首先从区域构筑条件来分析，导致汶川地震的龙门山断裂带与三峡水库库区根本是属于两个完全不同的地震区，一个是属于青藏地震区，一个是属于青藏地区龙门山地震带，另外一个是华南地震区长江中游地震带。这两个地震区和地震带，没有区域构筑上的连系。这是地震部门给的汶川地震青藏地区区的龙门山地震带、三峡工程以及华南地震带、长江中游地震带，这个是中国地震局的资料。

第二，我们从库区水文地质条件和水库地震成因分析来看，根据水文地质条件，库水向外渗透距离一般不会超过库区第一分水岭，一般距库岸边约3-5公里，最大不大于10km。三峡库区，详细地看一下，有厚度大的隔水层环绕，封闭条件比较好，不存在水库渗透问题。三峡大坝距汶川地震震中约700km，库尾离震中也在300km以上，所以它不存在水文地质条件。因此，汶川地震不可能被三峡水库蓄水触发。

另外，我们对汶川地震的类型特征，汶川地震为典型的主震、余震的型，这个地震部门给予了肯定。震源深度约15km，大多数余震的震源深度也在10km左右，从余震空间分布看，主要沿北东向的断裂带展布，延伸超过300km。其分布的远离库区，因此从其序列特性，余震分布与震源深度都不符合构造型水库地震震源较浅，而且属于前震、主震、余震的特点。所以从这些方面来看，我们认为紫坪铺和三峡工程水库蓄水不具备触发汶川大地震的条件。而汶川大地震也不具有水库触发地震的特点。

最后，我简单地谈一下对保障我国高坝抗震安全的建议

第一，众多分布在地震区的小型水坝，一般这些水坝都没有进行抗震设防，有些本来就属于病险库。因此我们建议，对一些位于强震区，其可能对下游地区造成比较大次生灾害威胁的工程，应有重点地对其抗震安全性进行复核。特别在病险库鉴定和加固处理时，应把抗震安全列为鉴定和加固的内容要求。这是第一个。当然，因为量大面广，主要还是对一些可能对下游造成威胁的工程应该进行抗震安全性的复核。

第二，目前对3级以下的大坝还没有抗震设防的标准规定。因为我们的抗震规范只是对3级坝，3级以下的坝可以参考。建议有关部门对这类量大面广的工程，基于对已有震害经验教训的总结，编制着重于采取有效和可行的工程抗震措施以及综合分析水库使用的年限以及当地的实际情况等因素以后，制定出一个经济合理又可操作性强的专门的抗震设计标准，并作出其相应的行政管理规定。对3级以下的大坝也作出相应的行政管理规定，这是对中小型坝，建议通过这次汶川地震能不能作出具体这样一些工作。

第三，为了防止发生严重次生灾害的重大地震灾变，建议对我国地震区的重大水坝工程有部署的地进行全面的地震安全性复核和评价。这些工作在发改委、能源局的领导下，现在正在开展。我们认为这对存在问题的落实和相应的抗震安全的保障措施，这类工程在立项报审的时候，应提出对其抗震安全评估的专题报告。

第四，汶川大地震是中华人民共和国建国以来震害最为严重的强烈地震，大量水库大坝经受了不同程度的震害，需要对震害实例进行比较详尽的深入的调研、认真分析总结经验教训，并在此基础上，结合近期的有关科研成果，对我国已颁行10多年的《水工建筑物抗震设计规范》进行全面修编。建议有关部门对此作出统筹规划，具体的专门安排，并确实落实各项措施。

第五，建议对较重要的水坝工程，要对其按《中华人民共和国抗震减灾法》要求的抗震设防应急预案的制定和落实情况作定期检查。由于地震后及时泄放库水，降低库水位是保障工程安全，尤其是防治土石坝漫顶、避免发生次生灾害的最重要和有效的措施。因而应急预案里面要重点检查大坝工程泄水结构和闸门结构的抗震性能，它的启闭装置和备用电源设备和燃料的设备，应该常备不懈。要注意防治泄水结构和出水口附近山体边部塌方可能造成的堵塞，切实改善汶川地震中出现的这方面存在的薄弱环节。

第六，从保障抗震安全，防治遭受强震可能引发次生灾害严重后果的战略任务高度出发，亟需按照综合评价、创新突破的战略思想、紧密结合实际工程，大力加强学科交叉。建议由国家科研单位发挥骨干和引领作用，高校发挥基础和生力军作用，产、学、研相结合的国家级的创新基地和专门的科研攻关项目，充分发挥我国能够集中力量办大事的优势，以满足工程抗震安全和社会经济发展的迫切需要，我的汇报在此结束，谢谢。