紫坪铺实验：大坝工程师又要回到设计绘图板

作者：姚布雷（Brady Yauch） 来源：探索国际（Probe International）


在汶川大地震发生之前，中国一直没有大的混凝土面板堆石坝（CFRD）曾经受到一个强大且地动山摇地震的影响。但2008年5月12日在四川发生的地震改变了历史：距离震中只有17公里的紫坪铺水电站大坝，也是中国最大的混凝土面板堆石坝之一，受到比预期高得多的地震的震撼，不仅造成其混凝土面板的重大损坏，而且这个大坝的巨型结构向下游位移了足足180毫米。一位国际知名的科学家表示，这次地震应该足以引起建坝者们的警觉和足够重视。

国际大坝委员会抗震设计委员会主席马丁-维兰德（Martin Wieland）在最新一期的《国际水电与大坝建设》（International Water Power and Dam Construction）上撰文指出：“紫坪铺大坝将成为混凝土面板堆石坝建设的一个里程碑。从这个项目得到的经验和教训将为全世界大坝地震工程师提供一个绝佳的参考样本。”

维兰德博士认为，虽然建坝者们可以从紫坪铺大坝学到不少东西，但对公众而言，他们现在认识到大坝工程师还有很多东西需要学习。

维兰德博士说，“此前相当多的大坝工程师认为，混凝土面板堆石坝生来就具有较强的抗震能力，因此它们比其它类型的水坝在抗御地震方面更为安全。”

维兰德博士还认为，大坝工程师们一直有一种虚假的自信，一方面因为已建成的混凝土面板堆石坝数量较少，另一方面则是人们对此类水坝在强震之下的实际表现的了解非常有限。

“我们必须认识到，并不是所有与大型水坝有关的地震问题已经得到解决，”维兰德博士警告说，正因为这个原因，“每次又一个强烈地震发生时，提高设计标准和改变设计概念都可能成为必要，”维兰德博士说。

紫坪铺所出现的问题，似乎要求人们在大坝设计方面实施更加严格的标准。

完成于2006年的紫坪铺大坝被认为代表了中国最新的混凝土面板堆石坝技术：它当时按可以抵御烈度为八级的地震（中国的震级标准）设计。但汶川地震在震中的烈度高达十一级，而在紫坪铺坝址地区的烈度也达到九和十级之间。大坝也按（地震动）峰值加速度0.26g来建设，而事实上，5月12日紫坪铺坝顶记录的峰值加速度超过2g。

现在看来，混凝土面板堆石坝比其它类型大坝更不容易受到地震损坏的假设过于乐观。汶川大地震提醒工程师们：地震不仅可能比预期强烈得多，而且也可能出现如维兰德博士所说的“多种灾害，取决于所在地点，不仅会出现地面震动，也可能出现断层移动、崩塌以及别的灾害。”

地震发生时，紫坪铺随即降低水位，令水库的水量减至不超过最高水位时的三分之一。如果地震发生时紫坪铺没有降低水位，在高水位下会发生什么，现在显然无从得知。维兰德博士建议说，要对后者可能出现的结果进行全面且细致的研究。

维兰德博士还警告说，以前有更多更高的混凝土面板堆石坝（目前最高的是中国的水布垭大坝，高233米）的建设都基于现有的模式，“因此有必要对强震条件下混凝土面板堆石坝表现以及安全性有更加透彻的了解。”

如果地震发生时紫坪铺大坝出事，那么对下游尤其是密集的人口将是灾难性的。想象一下：即使是小水坝的倒塌，也会导致噩梦般的结果，巨大的水墙、泥石流、夹杂各种碎片杂物就会以排山倒海之势顺流而下，毁灭沿途一切生命和财产。

中国人对历史上的溃坝事件并不陌生，正如《探索国际》在1998出版的《水龙来了！》（The River Dragon Has Come）所详细描述的，1975年中国河南省的暴雨造成板桥和石漫滩水库崩溃，6米高、12公里宽的巨大水墙冲入河道，横扫了周围的山谷和平原，洪流几乎摧毁了沿途的一切。有人估计说有230,000人因此死亡，有的因被大水冲走而丧生，有的死于洪灾过后的流行病，也有人死于灾后的饥荒。

也许让大坝工程师们略感宽慰的是，尽管汶川地震夺去了数万人的生命，但毕竟没有人直接死于溃坝之类的灾难。现在看来，他们似乎又试图回到他们的绘图板，以改善混凝土面板堆石坝的设计。而生活在大坝下游的中国民众当然不希望大坝设计师和建坝者再用他们的生命来做专业实验。

本文由《三峡探索》编辑部木兰翻译。

原文请见： The Zipingpu experiment: Dam engineers go back to the drawing boards

http://www.probeinternational.org/earthquakes/zipingpu-experiment-dam-engineers-go-back-drawing-boards