水电大坝在汶川大地震中的表现及思考

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1、“2008年安生中国创新英才特训营”讲座材料水电大坝在汶川大地震中的表现及思考吴中如中国是世界水电大国，而蕴藏水电资源主要在西南。由于青藏高原的存在，使得我国水电资源理论蕴藏量6.944亿kw（发电量6.0829万亿kwh，相当于23亿吨标准煤），技术可开发量约5.416亿kw（发电量2.474万亿kwh，相当于约9.4亿吨标准煤），是世界最丰富的国家。尽管目前我国的水电资源开发了1.45亿多kw（发电量4867亿kwh，相当于2.40亿吨标准煤），但仅占技术开发量的24%，远落后于欧美发达国家开发量（约50％以上，其中美国约60％、欧洲约80％），但已成为世界水电老大。在全世界

2、都在为化石能源的枯竭和二氧化碳的排放等环境污染，而目前最成熟、最经济、最重要的可再生能源——水电，赋予了我国。不断隆起的青藏高原，不但带给我国秀美的山川和丰富的资源，同时也不时地给我们以考验。2008年5月12日，汶川发生了8级特大地震，震动了中国，震惊了世界。在地震中心区域内大量建筑物倒塌、损毁，8.7万多人遇难和失踪，37.41多万人受伤，1200多万人受灾。然而，地震中西南地区水电大坝没有一座垮坝，造成次生灾害。特别是离震中17km的紫坪铺水电站大坝，经受了此次地震的严峻考验。一、大坝的功能、分类和工作特点1、大坝的功能什么叫大坝，为什么要修大坝？我国是水资源短缺和能源严重

3、紧张的国家，人均水资源约2200m3，接近世界严重缺水的国家。而且水资源时空分布严重不均，南方水多、北方水少，汛期水多、枯水期水少。为了不使水白白流向大海，充分利用这些水资源和水能资源，需要横穿江河上筑建挡水建筑物，形成水库和上下游水位差（水头），储蓄时空分布上剩余的水量和水位差形成的势能，提供工农业生产与生活、发电和通航等使用。这种挡水建筑物叫大坝，或俗称水坝。如三峡大坝（图1），形成391亿m3水库，装机1840＋420＝2260万kw，发电847亿kw（约3000万吨标准煤）；使荆州大堤内的江汉平原防洪标准提高到百年一遇；通航直接止重庆，每年水运货物5000多万吨，这次汶川

4、地震运输救灾货物数百万吨。图1三峡大坝2、大坝的分类（1）按建筑物材料和工作原理分类混凝土坝，浆砌石坝，土石坝。其中：混凝土坝（图2-1～图2-3）分为重力坝、拱坝和连拱坝；用浆砌石修筑的坝称为浆砌石坝，它分重力坝和拱坝；土石坝（图3）分为心墙坝、斜墙坝。图2-1混凝土重力坝图2-2混凝土拱坝图2-3混凝土连拱坝心墙坝斜墙坝图3土石坝（2）按管理体制分类水利大坝：以防洪、供水等功能为主的大坝为水利大坝，属水利部及下属部门管理。水电大坝：以发电为主的大坝为水电大坝，属电力部门管理。（3）按坝高分类我国的堤坝约8.4万多座，为世界第一。其中高度小于15m称堤坝；高度大于15m称大坝，

5、约1.8万多座。（4）按库容分类大于1亿m3为大型水库，0.1～1亿m3为中型水库，小于0.1亿m3为小型水库。3、大坝的工作特点（1）受力特点大坝主要承受以下荷载（图4）：图4压力图1）水压力大坝拦储江河水，将承受巨大水头引起的水压力，如100m高的大坝。每m承受水压力5000t，河谷宽度按600m计，将承受300万t。我国的水能资源主要集中西部地区，坝高将达200m～300m，即每座大坝将承受2万t/m～4.5万t/m，按河谷宽度500m计，将承受1000万t～2250万t的巨大压力。如三峡大坝181m，宽约2200多m，承受约3600多万t水压力。2）地震荷载西部地区为高地

6、震区，像这次汶川大地震，级别达8级，烈度达11度（重灾区为10万km2），作用坝体上将产生巨大的动荷载。这次汶川大地震，在158m高的紫坪铺大坝坝顶产生的加速度达2g（19.6m/s2），这将作用约数十倍水压力的动荷载。3）坝体自重庞大的坝体产生了巨大的自重，如100m高的重力坝，自重约每m约12000t，按500m算，约600万t。如三峡大坝约6870万t。4）其它荷载泥沙，渗流引起的扬压力等。（2）大坝的安全重要性大坝在产生重大社会经济效益的同时，又承受巨大的各种荷载，工作条件十分复杂，一旦失事将给下游产生巨大灾难。如1975年8月淮河上的板桥、石漫滩水库垮坝（图5），死亡2

7、.6万人，受灾1200万人，直接经济损失100亿美元。因此，必须绝对保证大坝的安全，从中存在着重大的社会、经济和复杂的科学技术问题。垮坝后垮坝前图5垮坝前后二、水利水电大坝经受了严峻考验5月12日，就在距离汶川震中17km的紫坪铺水库（图6、图7），发生了8级（烈度为11度）特大地震，坝顶的加速度为2g（即19.6m/s2），虽然该坝受到损伤，但未垮坝，还在地震中立了大功。图6紫坪铺水库震前图7紫坪铺水库震后如，①紫坪铺水库形成的宽阔水面，为地震后道路的严重塌方和空中气候受阻的救