地震對水利工程的影響一、地震概況地震是地球運動產生的自然現(xiàn)象，強烈地震會帶來極大的自然災害。地震的發(fā)生與地質構造有關，強震大多發(fā)生在地殼構造薄弱地區(qū)和某些活動構造斷裂帶上。由于地球不斷旋轉運動，其自轉速度不均勻以及極移的變化會產生巨大的推動力，推動地殼板塊的橫向移動和旋扭。當推動力不斷積累和加強，超過地殼抗力和巖層強度，將發(fā)生劇烈的破裂和錯動。由于巖石的破裂和錯動而引起劇烈的震動，傳到地面，即為地震活動。地震按其成因，可分為如下 5類：（1）構造地震：由于地殼應力而發(fā)生的天然地震。地殼板塊在活動構造斷裂帶上，特別是它的拐點、端點及交叉點等應力集中部位發(fā)生橫向移動和旋扭，引起巖石破裂而產生構造地震。當震源深度小于 70km時為淺源地震，深度 70~300km為中源地震，深度 300~700km為深源地震。（2）火山地震：由于火山爆發(fā)而引發(fā)的地震。 （3）塌陷地震：由于地殼板塊局部塌陷而引發(fā)的地震。（4）水庫地震：由于在地球表面修建水庫，因壩體壓力和水體壓力而發(fā)生的地震為水庫地震。由于水庫地應力和構造地應力疊加；以及水庫地震能量和構造地震能量疊加而誘發(fā)的地震為水庫誘發(fā)地震。（5）核爆地震：由于在地殼深層作核爆炸試驗而引發(fā)的地震。按震源深度劃分：小于70km為淺源地震、70~300km為中源地震、300~700km為深源地震。地球上每年平均發(fā)生500萬次大、小及微弱地震，其中構造地震約占90%，火山地震約占7%，塌陷地震約占2%，其它地震約占1%。近百年來世界曾發(fā)生610級以上地震100余次，其中，810級以上地震20次，約占20%；910級以上特大地震有 5次，約占 5%。地震的地理分布受一定的地質條件控制，具有一定的規(guī)律。板塊之間的消亡邊界，形成地震活動活躍的地震帶。全世界主要有三個地震帶：（ 1）是環(huán)太平洋地震帶，環(huán)繞地球中的太平洋板塊，包括南、北美洲太平洋沿岸，阿留申群島、堪察加半島，千島群島、日本列島，經臺灣再到菲律賓轉向東南直至新西蘭，是地球上地震最活躍的地區(qū)，集中了全世界80%以上的地震，5大地震，4次在這。本帶是在太平洋板塊和美洲板塊、亞歐板塊、印度洋板塊的消亡邊界，南極洲板塊和美洲板塊的消亡邊界上。（2）是歐亞地震帶，大致從印度尼西亞西部，緬甸經中國橫斷山脈，喜馬拉雅山脈，越過帕米爾高原，經中亞細亞到達地中海及其沿岸。本帶是在亞歐板塊和非洲板塊、印度洋板塊的消亡邊界上。（3）是中洋脊地震帶，包含延綿世界三大洋（即太平洋、大西洋和印度洋）和北極海的中洋脊。中洋脊地震帶僅含全球約5﹪的地震，此地震帶的地震幾乎都是淺層地震。中國地震主要分布在五個區(qū)域：臺灣地區(qū)、西南地區(qū)、西北地區(qū)、華北地區(qū)、東南沿海地區(qū)。在地球內部傳播的地震波稱為體波，分為縱波和橫波，地震時，縱波較快傳播到地面。所以人們第一感覺就是房子在上下晃動然后才是左右晃蕩。沿地面?zhèn)鞑サ牡卣鸩ǚQ為面波，分為勒夫波和瑞利波。（1）縱波（P波）：從震源向地表傳播，交替地擠壓和拉張波穿過的巖石，在波傳播的方向上向前和向后運動。所以在地表上，人們會感到所有的東西連同自己“跳”了一下。（2）橫波（S波）：巖石的振動方向與波的傳播方向相互垂直，在隨后橫波傳播到地表時，人們會感覺左右晃動。（3）勒夫波（L波）：在地平面上做蛇形運動，質點在水平面內垂直于波前進方向作水平振動。 與橫波不同的是勒夫波只在水平面上左右擺動。4）瑞利波（R波）：沿著地面水平傳播，沿波的傳播方向作一垂直平面，質點在該平面內向前、向上、向后和向下運動，描繪出一個橢圓。地震災害有如下特點：（1）突發(fā)性比較強、猝不及防。地震災害是瞬時突發(fā)性的社會災害，地震發(fā)生是十分突然，一次地震持續(xù)的時間往往只有幾十秒， 在如此短暫的時間內造成大量的房屋倒塌、 人員傷亡，這是其他的自然災害難以相比的。地震可以在幾秒或者幾十秒內摧毀一座文明的城市，能與一場核戰(zhàn)爭相比，像汶川地震就相當于幾百顆原子彈的能量。事前有時沒有明顯的預兆，以至來不及逃避，造成大規(guī)模的災難。（2）破壞性大，成災廣泛。地震波到達地面以后造成了大面積的房屋和工程設施的破壞，若發(fā)生在人口稠密、經濟發(fā)達地區(qū)，往往可能造成大量的人員傷亡和巨大的經濟損失，尤其是發(fā)生在城市里，像國際上在上世紀90年代發(fā)生的幾次大的地震，造成很多的人員傷亡和損失。（3）社會影響深遠。地震由于突發(fā)性強、傷亡慘重、經濟損失巨大，它所造成的社會影響也比其他自然災害更為廣泛、強烈，往往會產生一系列的連鎖反應，對于一個地區(qū)甚至一個國家的社會生活和經濟活動會造成巨大的沖擊。它波及面比較廣，對人們心里上的影響也比較大，這些都可能造成較大的社會影響。（4）防御難度比較大。與洪水、干旱和臺風等氣象災害相比，地震的預測要困難得多，地震的預報是一個世界性的難題，同時建筑物抗震性能的提高需要大量資金的投入，要減輕地震災害需要各方面協(xié)調與配合，需要全社會長期艱苦細致的工作，因此地震災害的預防比起其他一些災害要困難一些。（5）產生次生災害。地震不僅產生嚴重的直接災害，而且不可避免的要產生次生災害。有的次生災害的嚴重程度大大超過直接災害造成的損害。一般情況下次生或間接災害是直接經濟損害的兩倍，像大的滑坡都屬于次生災害，還有火災等等，在次生災害中不是單一的火災、水災、泥石流等等，還有滑坡、瘟疫等等，這些都屬于次生災害。（6）持續(xù)時間比較長。這個有兩個方面的意思，一個是主震之后的余震往往持續(xù)很長一段時間，也就是地震發(fā)生以后，在近期內還會發(fā)生一些比較大的，雖然沒有主震大，但是這些余震也會有不同程度的發(fā)生，這樣影響時間就比較長。另外一個，由于破壞性大，使災區(qū)的恢復和重建的周期比較長，地震造成了房倒屋塌，接下來要進行重建，在這之前還要對建筑物進行鑒別，還能不能住人，或者是將來重建的時候要不要進行一些規(guī)劃，規(guī)劃到什么程度等等這些問題，所以重建周期比較長。（7）具有某種周期性。一般來說地震災害在同一地點或地區(qū)要相隔幾十年或者上百年，或更長的時間才能重復地發(fā)生，地震災害對同一地區(qū)來講具有準周期性，就是具有一定的周期性，認為在某處發(fā)生過強烈地震的地方，在未來幾百年或者一定的周期內還可以再重復發(fā)生，這是目前對地震認識的水平。地震災害可分為直接災害和次生災害。地震直接災害是指由于地震破壞作用（包括地震引起的強烈振動和地震造成的地質災害）導致房屋、工程結構、物品等物質的破壞，包括以下幾方面： （1）房屋修建在地面，量大面廣，是地震襲擊的主要對象。房屋坍塌不僅造成巨大的經濟損失，而且直接惡果是砸壓屋內人員，造成人員傷亡和室內財產破壞損失。（2）人工建造的基礎設施，如交通、電力、通信、供水、排水、燃氣、輸油、供暖等生命線系統(tǒng)，大壩、灌渠等水利工程等，都是地震破壞的對象，這些結構設施破壞的后果也包括本身的價值和功能喪失兩個方面。城鎮(zhèn)生命線系統(tǒng)的功能喪失還給救災帶來極大的障礙，加劇地震災害。（3）工業(yè)設施、設備、裝置的破壞顯然帶來巨大的經濟損失，也影響正常的供應和經濟發(fā)展。（4）牲畜、車輛等室外財產也遭到地震的破壞。（5）大震引起的山體滑坡、崩塌等現(xiàn)象還破壞基礎設施、農田等，造成林地和農田的損毀。地震次生災害是指由于強烈地震造成的山體崩塌、滑坡、泥石流、水災等威脅人畜生命安全的各類災害。地震次生災害大致可分為兩大類：（1）是社會層面的，如道路破壞導致交通癱瘓、煤氣管道破裂形成的火災、下水道損壞對飲用水源的污染、電訊設施破壞造成的通訊中斷，還有瘟疫流行、工廠毒氣污染、醫(yī)院細菌污染或放射性污染等。（2）是自然層面的，如滑坡、崩塌落石、泥石流、地裂縫、地面塌陷、砂土液化等次生地質災害和水災，發(fā)生在深海地區(qū)的強烈地震還可引起海嘯。地震災害地震災害分為特別重大、重大、較大、一般四級。⑴特別重大地震災害是指造成300人以上死亡（含失蹤），或者直接經濟損失占地震發(fā)生地?。▍^(qū)、市）上年國內生產總值1%以上的地震災害。當人口較密集地區(qū)發(fā)生7.0級以上地震，人口密集地區(qū)發(fā)生6.0級以上地震，初判為特別重大地震災害。⑵重大地震災害是指造成50人以上、300人以下死亡（含失蹤）或者造成嚴重經濟損失的地震災害。當人口較密集地區(qū)發(fā)生6.0級以上、7.0級以下地震，人口密集地區(qū)發(fā)生5.0級以上、6.0級以下地震，初判為重大地震災害。⑶較大地震災害是指造成10人以上、50人以下死亡（含失蹤）或者造成較重經濟損失的地震災害。當人口較密集地區(qū)發(fā)生5.0級以上、6.0級以下地震，人口密集地區(qū)發(fā)生4.0級以上、5.0級以下地震，初判為較大地震災害。⑷一般地震災害是指造成10人以下死亡（含失蹤）或者造成一定經濟損失的地震災害。二、地震對水利工程的影響與危害由于地震烈度、地震形態(tài)以及水庫本身工程構造的不同，地震對于水利工程的危害也有所區(qū)別。水庫壩體險情主要可分為 3級：1級為一般性破壞，不產生滲漏； 2級為嚴重性破壞，壩體開裂滲漏； 3級將垮壩(崩塌)，庫水全部流失。我國因地震引起的水庫垮壩并不多見。 總結國內外地震對水利工程的危害， 主要有以下幾種形式：1）壩體裂縫。地震作為外力荷載將會導致大壩尤其是土石壩整體性能降低，防滲結構破壞，引起大量裂縫。地震會產生水平和垂直兩個方向的運動，并使周期性荷載增大，壩體和壩基中可能會形成過高的孔隙水壓力，從而降低抗剪強度與變形模量，引起永久性(塑性)變形的累積，進而導致壩體沉降與防滲結構開裂。獅子坪水電站大壩位于理縣境內，壩高136m，汶川大地震后，壩基灌漿廊道出現(xiàn)多處不同長度的斷續(xù)裂縫，局部錯動約2cm；大壩心墻混凝土蓋板區(qū)出現(xiàn)多處不同長度的表面裂縫和深層裂縫。這些裂縫在壩體漏水、自然降水和溫度作用下，又將產生新的凍融、凍脹破壞，影響大壩的整體性和穩(wěn)定。同時，沿線料場山體出現(xiàn)滑坡，形成長條帶及凹陷，滑坡長30m~55m，凹陷坑深2.5m~3m寬7m左右，凹陷處上部山體有多條斜向裂縫，縫寬20cm左右。(2)壩體失穩(wěn)。地震可能引起壩基液化，導致大壩失穩(wěn)。地震還會造成土石壩體脫落或堆石體沉陷，從而引起壩體失穩(wěn)。地震時，受周期性或波動性荷載作用，土石壩內土體將產生遞增的孔隙水壓力和變形，當達到危險應力水平時，土體在周期性荷載作用下將出現(xiàn)極大的變形位移，壩內土體發(fā)生液化，導致壩體失穩(wěn)。美國加州的 Sheffield壩，1917年建成，壩高7.63m，壩頂寬6.1m，長219.6m，水庫庫容17萬m3。1925年6月，距壩 11.2km處發(fā)生里氏 6.3級地震，長約 128m的壩中段突然整體滑向下游。事后經調查研究發(fā)現(xiàn)，壩體潰決的主要原因是地震使飽和土內的孔隙水壓力增大，造成壩下部和壩基內的細顆料無凝聚性土液化。（3）岸坡坍塌。若水庫兩岸有高邊坡和危巖、松散的風化物質存在，地震發(fā)生后將造成巖體松動，誘發(fā)崩塌、滑坡和泥石流災害， 甚至形成堰塞湖等現(xiàn)象。 5.12汶川大地震造成四川多處山體滑坡， 堵塞河道，形成34處堰塞湖。其中，唐家山堰塞湖蓄水過1億m3，另外水量在300萬m3以上的大型堰塞湖有8處，對下游地區(qū)造成嚴重威脅。2008年5月12日14時28分在四川省汶川縣發(fā)生 810級地震。這是自 1976年7月28日河北省唐山市發(fā)生7.8級地震后，32年來中國發(fā)生的災害最嚴重的一次地震。5.12汶川地震給地震災區(qū)水庫帶來不同程度的影響及損毀。 如四川全省共有大小水庫 6678座，受地震損毀水庫達1803座，約占27%，但大多為庫容不足500萬m3的小型水庫，占96%以上，經搶修維護后已先后投入運行。根據(jù)中國水電水利規(guī)劃設計總院在汶川地震后組織調查，初步結論為：總體而言，災區(qū)大中型水電工程經受住了遠超工程設防標準的強震考驗，無一大壩潰決，結構整體安全、穩(wěn)定，其它水工建筑物的直接震損有限，但部分建筑設施受地震滑坡、崩塌、飛石等次生災害影響突出。經及時搶修維護，均在震后迅速恢復發(fā)電及生產。災區(qū)外大中型水電工程經受了強震考驗，大壩完好無損，工程建設及運行正常有序進行。地震災區(qū)水電站主要有沙牌水電站、碧口水電站、寶珠寺水電站，經過 /51120汶川震后都基本完好，經歷了超地震設防烈度的考驗。 紫坪鋪水電站位于岷江上游， 距汶川震中 17km，于2001年3月29日開工，為當年四川的“一號工程”。5.12汶川地震并未損壞大壩，經及時對4臺19萬kW機組、廠房、開關站、輸變電、通訊線路及對外交通等全面檢查及搶修維護，已于5月17日率先恢復供電，為災區(qū)搶險救災提供巨大能源。紫坪鋪水庫有巨大庫容，為眾多堰塞湖提供蓄洪調控，保障成都平原免受堰塞湖潰決洪水的威脅，還為搶險救災提供水路交通運輸保障。汶川縣映秀灣水電總廠、漁子溪水電站、耿達水電站于1987年12月全部投產,三站均位于映秀鎮(zhèn)震中地區(qū)。5.12汶川地震后毀損嚴重，經緊急搶修維護，已于2008年7月15日陸續(xù)修復并恢復生產。金沙江下游已開工的溪洛渡水電站距5.12汶川震中304km，地震對于壩區(qū)影響烈度僅Ⅲ-Ⅳ度，向家壩水電站震后施工正常， 大壩未受毀損。5.12汶川地震對兩水電站均無影響。堰塞湖是由地震活動或由火山熔巖流引起山崩、 滑坡、泥石流等堵截河谷或河床后貯水而形成的湖泊。一旦堵截物被破壞，湖水將漫溢而出，傾瀉而下，形成洪災。汶川地震后，在四川省的北川、青川、德陽等災區(qū)，山體大面積崩塌、滑坡、泥石流阻塞河道，形成了 33個大、小堰塞“懸湖”對下游城鎮(zhèn)構成嚴重威脅。其中最嚴重的是北川縣上游 312km處，通口河南側的唐家山堰塞湖。汶川地震后，連日陰雨，唐家山山體大面積崩塌，滑坡及泥石流阻塞河道，堰體堵塞物長 803m，寬611m，形成唐家山堰塞湖，被列為1號危險“懸湖”。上游集雨面積達 3550km2，5月21日壩前最高水位達 716m，上下游水頭差達 60m，庫容達2億m3，蓄水量達 9160萬m3，相當于兩個西湖，洪水隨時都有翻壩可能，直接威脅下游綿陽地區(qū)百萬人民生命財產安全。按照“積極搶險，主動避險，確保安全”方針，采取開挖導流明渠，炸除泄洪道障礙物，加強泄洪排險措施，并安全撤離下游居民近20萬人；6月4~11日經400余名解放軍和武警水電部隊官兵日夜奮戰(zhàn)，終于6月11日全面取得唐家山堰塞湖泄洪排險勝利。三、地震次生水災害我國地處環(huán)太平洋地震帶與地中?！柴R拉雅地震帶之間，是地震分布廣泛和地震頻發(fā)的國家。地震發(fā)生后，不僅對生命財產造成巨大損失，地震破壞性的后果還將引發(fā)其他災害，即地震次生災害。地震次生災害中次生水災是主要類型，表現(xiàn)為地震后地表形變造成的水環(huán)境改變，引發(fā)的浪涌、地下水位和水質變化，以及水利工程破壞（如潰壩、渠道斷裂）等，由此導致洪水泛濫。（1）地震對水庫的破壞20世紀50年代以來，我國興建的 8.3萬座水庫主要分布在山區(qū)，是受地震影響最大的工程類型。近50年來全國就有數(shù)百座水庫因地震而受到了不同程度的破壞。

如1982年廣東河源

6.1級地震時，新豐江大頭壩的頭部發(fā)生斷裂； 1976年唐山7.8級大地震時，唐山陡河水庫土壩遭到 9度震害，在主壩上下游坡產生長達1700m的縱裂帶，幾乎將整個壩體劈成三塊，中間一塊下沉 1.64m，上下游塊沿壩基向外滑動，由于及時采取開閘放水的措施，成功地避免了垮壩。同場地震中，密云白河主壩在地震時上游坡保護層發(fā)生大面積滑坡，塌滑方量 15萬m3，由于及時調動部隊進行搶險加固， 保住了大壩，避免了嚴重的次生水災。1988年云南瀾滄—耿馬地震時，僅對中小型水利工程的破壞，直接經濟損失就近億元。（2）地震對江河堤防的破壞大地震造成的大江大河堤防潰決，往往造成洪水泛濫，釀成嚴重的洪水災害。 1556年1月23日，陜西華縣發(fā)生 6級大地震，使山西蒲縣絕大部分黃河堤岸崩毀，洪水淹沒蒲州府城。 1668年7月25日，山東郯城8.5級特大地震時，黃河在河南商丘潰堤， 造成水災；同時造成江蘇高郵湖堤潰決， 致使死者數(shù)萬。1739年1月3日寧夏平羅、銀川地震產生的地裂，涌出大水，加上河水泛濫，水淹平羅、銀川。 1976年7月28日唐山大地震時，全區(qū)水利工程和農田水利設施都遭到不同程度的破壞。3）地震堰塞湖高山峽谷地震發(fā)生時，不穩(wěn)定巖體發(fā)生大規(guī)模崩塌、滑坡，堵塞河道，形成“地震堰塞湖”，當來水量超過蓄存能力時，就會產生漫溢，或遇強余震時，堰壩崩決，造成下游水災。這是最嚴重的地震次生災害，在我國西南、西北的廣大地區(qū)，至今仍可見到數(shù)百座“地震堰塞湖”的遺跡。以下是這類災害的幾個典型案例。1786年9月1日，四川康定發(fā)生 7.5級大地震時，引起山崩，壅塞大渡河，斷流十日后，忽然潰壩，引起高數(shù)十米水頭的洪水。洪水一泄而下，船只、木筏無一幸免，以木料擁蔽江面。嘉定府（今樂山市）全城被水淹沒，急流至湖北宜昌才趨于平緩。這次地震水災造成嘉定、瀘州、敘府（今宜賓）沿江一帶數(shù)十萬人被淹死。1933年8月25日，四川疊溪發(fā)生的 7.5級地震，滑坡、山崩堵塞岷江，形成十余個地震湖，使岷江上游沿江遭淹沒，造成下游成都平原嚴重水災。1960年

5月

22日，智利接連發(fā)生

7.7、7.8和8.5級三次大地震，引起瑞尼赫湖區(qū)發(fā)生

300萬、600萬和3000

萬m3的三次大滑坡填入湖中， 使湖水上漲

24m。湖水外流，淹沒了湖東

65km

處的瓦爾的維亞城，全城水深

2m，約萬人死亡或失蹤，上千人重傷，

100多萬人無家可歸，損失近

5億美元。1970

年5月秘魯發(fā)生

7.8級地震時，伴隨地震在桑塔河上游產生泥石流達

15000m3/s，超越中游堆朗斯電站大壩

（壩高

45m的重力壩）壩頂30m下泄，將壩上部結構及取水口閘室破壞， 造成停電，至1971年修復，耗資50萬美元。1971年5月秘魯再次發(fā)生大地震，湖堤崩塌造成泥石流，襲擊了秦加爾城，造成嚴重災害和巨大損失。(4)地震對地下水的破壞地震改變了地下水運動，造成地面突然噴水冒砂，噴出的砂水淹沒農田，使土壤鹽漬化，毀壞機井、水渠、道路等。井竭、泉廢、河水暴涸暴漲及水質污染是這類災害中的常見現(xiàn)象，據(jù)統(tǒng)計，7級以上強震中，這類次生災害占總次數(shù)的52%。在地震作用下，飽和砂土中孔隙壓力增高，引起孔隙水向外運動，造成“蔽化”和噴水冒砂現(xiàn)象。1966年3月河北邢臺、1975年遼寧海城及1976年河北唐山等地震，都發(fā)生過大面積噴水冒砂和伴隨地裂沉陷現(xiàn)象，農田水利設施也遭到不同程度的損壞。地震對原有地表和地下地質構造的破壞，使地下含水層受到擾動，更多的現(xiàn)象是此地水竭，彼處水漲，造成地下水變化或河水斷流。1945年9月23日河北灤縣地震后，開灤礦所屬唐家莊、林西趙各莊等礦的礦坑涌水量猛增15%～45%。1976年7月28日唐山地震使唐山煤礦許多礦坑被淹。歷史上這種現(xiàn)象也不鮮見。1786年6月1日四川康定7.5級的強震使大渡河斷流十日。1830年6月12日河北磁縣發(fā)生的7.5級地震，使“漳滏兩河涸，皆見底”。1668年7月25日山東莒縣郯城8.5級地震時，山東萊蕪“井水皆涌出，既而盡涸”，山東郯城也遍地水流，溝澮皆盈，瞬間化為烏有。地震次生水災的破壞力，有時遠大于地震本身的破壞力。擋水建筑物越高，攔蓄的水量越大，其破壞力就越大。必須堅持“預防為主” 。在工程措施方面，水工建筑必須嚴格遵守合理的抗震設計規(guī)范設計和建設，這是取得最佳防震減災效果的關鍵。四、地震災害受損水利工程的修復措施地震后受損水利工程修復措施主要包括以下幾個方面1、壩體監(jiān)測。地震后,受損水利工程應及時降低水庫運行水位，

并進行充分的壩體探測。 對于土石壩，可根據(jù)埋設的監(jiān)測儀器或開挖土坑檢測；對混凝土壩，則可用無損探傷檢測。包括使用地震波法、地質雷達、水下聲納法檢測侵蝕程度，必要時采取槽探、鉆孔、孔內地球物理等方法檢測。根據(jù)地震前后大壩監(jiān)測結果的對比分析，判明是否存在普遍的結構損傷跡象。尤其需要加強對壩體變形和滲透的觀測，防止裂縫前后貫通，內部發(fā)育，產生滲漏通道。在震后壩體探測中，作為一種非破壞性的探測技術，地質雷達具有探測效率高、分辨率高、抗干擾能力強等特點，可以快捷、安全地運用于壩體現(xiàn)狀檢測和隱患探查。2、裂縫修復對于已經出現(xiàn)的裂縫，要定時觀測和檢測裂縫的分布、走向、長度和開度等。在大壩和壩基主裂縫部位設置標志，同時防止外部水流入加速其惡化。裂縫的修補應從實際出發(fā)，在安全可靠的基礎上，同時考慮技術和施工條件的可行性，力求施工及時、簡單易行、經濟合理。常用的有以下幾種處理方法：（1）表面處理法。主要適用于對結構承載能力沒有影響或者影響很小的表面裂縫及深層裂縫，同時還可以處理大面積細裂縫的滲漏。常用的有表面涂抹水泥砂漿、表面涂抹環(huán)氧樹脂和新型賽博思等防腐材料，從而達到封閉裂縫和防水的作用。 防護時應采取措施， 對表面裂縫，應鑿穿裂縫位置， 縫內灌注材料；對深層裂縫，要采用相應的灌漿處理。這樣，可以防止混凝土在各種作用下繼續(xù)開裂。 （2）灌漿法。主要應用于修復對結構整體有影響或有防水防滲要求的混凝土裂縫。經修補后，能恢復結構的整體性和使用功能，提高結構的耐久性。灌漿法分水泥灌漿和化學灌漿。 水泥灌漿適用于裂縫寬度達到 1mm以上時的情況；裂縫較窄的情況下宜采用化學灌漿。此外工程經驗表明，水泥漿適于穩(wěn)定裂縫的灌漿處理，不適用于活縫或伸縮縫的處理。化學灌漿也存在類似問題，應用最廣的環(huán)氧樹脂漿固結體是脆性材料，因此對活縫應選用賽博思等新型彈性材料。大量實踐證明，灌漿法是目前最有效的裂縫修補處理方法。 （3）結構加固法。危及結構安全的混凝土裂縫都需進行結構補強。結構加固法適用于對整體性、承載能力有較大影響的較深裂縫及貫穿性裂縫的加固處理。比如獅子坪電站的基礎灌漿廊道處理?；炷两Y構的加固，應在結構評定的基礎上進行，以達到結構強度加固、穩(wěn)定性加固、剛度加固或抗裂性加固的目的。結構加固中，常用的主要有以下幾種方法：加大混凝土結構的截面面積；在構件的角部外包型鋼；采用預應力法加固，粘貼鋼板加固，增設支點加固以及澆筑混凝土補強加固。結構加固法還適用于處理對結構的承載能力、整體性、耐久性有較大影響的不均勻沉陷裂縫和較為嚴重的張拉裂縫。3、滑坡處理料場滑坡有剪切破壞、塑流破壞、液化破壞三種形式?？刹捎谩吧喜繙p載”與“噴錨灌漿”法來處理?！吧喜繙p載”就是在滑坡體上部的裂縫上側削坡，以保持穩(wěn)定； “噴錨灌漿”就是固定下部邊坡。庫岸巖體加固，對于地震中松動的庫岸巖體，應采取工程措施加固。地震后，首先需要對庫岸巖石情況進行重新評估，選擇加固方式。庫岸加固通常采取錨固、支擋、排水相結合的方式。錨固措施是利用預應力錨索和錨桿固定不穩(wěn)定巖層，適用于震后加固巖體滑坡和不穩(wěn)定的局部巖體。通過一端與建筑物結構相連，一端打入巖體內部，在增強巖體抗拉強度的同時，改善庫岸巖體的完整性。該方法在高邊坡中被廣泛應用。支擋方法是通過支擋體來平衡滑坡體的下滑力，確?；麦w的穩(wěn)定安全。支擋結構能有效地改善滑坡體的力學平衡條件，阻止滑坡、泥石流等。常用的方法有重力式擋墻、拉釘擋墻、加筋土擋墻、抗滑樁等。此外，由于地震過后經常伴隨暴雨，更易在松動巖石處產生滑坡、泥石流等災害，因此需及時排水，包括地表水和地下水。4、滲漏修復應根據(jù)具體情況降低庫水位，徹底修復防滲體。對由于浸潤線過高而逸出坡面或者大面積浸引起的滑坡，除結合下游導滲設施外，還應考慮加強防滲。 （1）劈裂灌漿。對于土石壩較嚴重的滲漏破壞，可以采取劈裂灌漿或加強防滲斜墻等方式解決。劈裂灌漿是指在垂直滲流的方向沿壩軸線劈開壩體，灌入稠泥或水泥砂漿，截斷滲流通道，可以在短時間內降低壩體內的滲流，使大壩轉危為安。 （2）開挖置換。置換技術是土石壩震后修復中的一種重要手段，尤其對于心墻開裂的土石壩具有重要意義。首先需要通過探測技術檢測到侵蝕的區(qū)域，然后在心墻的下游側補填塑性混凝土，并用顆粒反濾層加以支持。最后，使用水泥膨潤土混合物進行灌漿。置換技術可以有效阻止土石壩心墻的進一步破壞，達到防滲漏的目的。 （3）排水設施。在阻止?jié)B流發(fā)生的同時，需要做好排水工作。通過設置寬敞的排水帶，使?jié)B流能順利排走，同時降低壩體內的浸潤線，減小孔隙水壓力。五、典型水利工程修復實例1、美國Hebgen壩Hebgen土石壩位于美國 Montana州，1915年建成，1959年8月遭受里氏 7.1級的強烈地震，壩和水庫所在處變形并整體下沉約 3.1m，右岸溢洪道嚴重損壞，壩體沉陷開裂，水庫岸坡坍塌，庫水震蕩并漫溢壩頂。當時此壩并無抗震設計，承受了地震的各種危害而未垮壩，其破壞模式和耐震經驗極有借鑒意義。當時業(yè)主Montana電力公司采取的以下緊急搶救措施： (1)立即將泄水底孔進水口原用迭梁封閉的二個孔口開啟，以80m3/s

的流量泄水降低庫水位。

(2)對半角沉陷區(qū)和被水流沖蝕的壩下游面填土修復。

檢查表明，心墻與溢洪道連接處的漏水并非通過心墻上的裂縫而是從被破壞的溢洪道流出。

(3)在心墻的大裂縫處下游，打豎井檢查和修補。同時修整下游河岸坍方區(qū)。此后于

1960年4月開始，對溢洪道、壩體心墻和上游面進行了全面的修復和加固工作。至今運行完好。2、美國LowerSanFernando壩LowerSanFernando壩位于美國加州洛杉磯市北， 1912年動工，最大壩高43.2m，壩頂寬6m，長634m。1971年2月在壩東北

12.9km處發(fā)生里氏

6.6級地震，致使主壩發(fā)生巨大滑坡，壩的上游部分帶動壩上部9.2m

高的壩體和壩頂一起坍落滑向水庫

20多m遠。事故發(fā)生后，救援人員立即采取了如下措施：一方面立即運來砂袋加固筑高壩的低陷部位；另一方面緊急撤離壩下游地區(qū)

8萬居民；此外通過

2條泄水道和

3條引水管排放庫水。經初步調查和后期進一步挖槽、鉆孔取樣研究得出：壩內有大范圍砂土在地震后液化，但液化區(qū)被外圍強度較高的非液化土約束，直到液化區(qū)內有足夠擴張力后，才促使外圍土向外和向下移動，出現(xiàn)大規(guī)模滑動。3、北京密云水庫密云水庫位于北京密云縣城北

13km

處，庫容

43.8億m3，是北京市民用和工業(yè)用水的主要水源。

水庫始建于

1958

年9月，分白河、潮河、內湖三個庫區(qū)，主要建筑有白河主壩

(高66m，長

1100m)、潮河主壩(高56m，長

960m)和

5道副壩等。1976年

7月

28日，河北唐山發(fā)生里氏

7.8級強烈地震，白河主壩強烈扭動，水面以下

6萬m2的塊石坡和砂礫保護層滑落，受損嚴重。地震后，采取的主要措施有： (1)及時探測大壩裂縫，并派潛水員進行水下探測；(2)通過筑堰建閘，把密云水庫分隔成兩個庫區(qū)，放空庫水后，進行全面檢查加固。清除白河主壩上的砂礫保護層，加厚鋪蓋粘土斜墻，改用碴石保護層，往水下填粘土及砂石達 20萬m2。隨后，打通白河廊道、削坡清基進行壩體加固； (3)加固了3座副壩，并增建了 3條泄水隧洞和 1座溢洪道等。白河主壩加固工程于 1977年11月21日完成，達到了國家一級工程標準，至今完好。六、水庫誘發(fā)地震1、水庫誘發(fā)地震特點水庫誘發(fā)地震由于水庫地應力和構造地應力疊加以及水庫地震能量和構造地震能量疊加而誘發(fā)產生。水庫誘發(fā)地震因素復雜， 其形成機理及發(fā)生發(fā)展過程尚難準確控制， 發(fā)生時間、空間及強度更難預測預報。水庫誘發(fā)地震與一般天然地震相比有如下特點：1）分布范圍。震中僅分布在水庫及其周圍5km范圍內，震源深度大多在5km以內，很少超過10km。震源深度與水庫庫容有一定的相關性，一般庫容愈大，震源愈深。（2）發(fā)震時間。主震發(fā)震時間一般與水庫蓄水密切相關。 蓄水早期地震活動與庫水位升降變化有較好的相關性。較強地震活動高潮大多出現(xiàn)在第一、二個蓄水期的高水位季節(jié)、水位回落或低水位時。但發(fā)震時間也無一定規(guī)律性，如我國湖南的南沖水庫， 1964年夏蓄水，隨即發(fā)震；而美國哥倫比亞河大古力水電站，1941年蓄水發(fā)電，至今已 64年，尚未發(fā)震。3）發(fā)震趨勢。由于水庫蓄水引起內外條件變化，水庫蓄水初期發(fā)震較多；隨著時間的推移，逐步得到調整后趨于平衡。因而地震頻度和強度將隨時間的延長，呈明顯下降趨勢。（4）地震特點。水庫誘發(fā)地震以弱震和微震為主

,從國內外水庫誘發(fā)地震統(tǒng)計資料看

,6.0~6.5

級強震僅有

4例，占

4%，即印度的柯依納

6.4級(1967-12-10)，希臘的克里馬斯塔

6.3級(1966-02-05)，贊比亞的卡里巴

6.1級(1963-09-23)和我國的新豐江

6.1級(1962-03-18)。誘發(fā)地震中

5.0~5.9級中強震占

14%，4.0~4.9級中強震占 24%，3.0~3.9級地震占 25%，小于3.0級弱震和微震占 32%。由于水庫誘發(fā)地震震源較淺，與天然地震相比，具有較高的地振動頻率，較高的地面峰值加速度和震中烈度；但極震區(qū)范圍很小，烈度衰減較快。2、水庫誘發(fā)地震條件（1）水庫規(guī)模。從國內外水庫誘發(fā)地震統(tǒng)計資料看，誘發(fā)地震的發(fā)生概率隨著壩高、蓄水深度和庫容的增大而明顯增高。據(jù) Packer1985年對蓄水深度大于 92m，庫容大于100億m3的世界大型水庫的統(tǒng)計分析，發(fā)震概率為

12%。我國壩高

100m以上的高壩大庫，發(fā)震概率約為

32%，遠高于世界平均水平。據(jù)統(tǒng)計資料，全世界共有大中型水電站及水庫上萬座，但發(fā)生誘發(fā)地震的比例不到

3/1000。我國現(xiàn)有壩高

15m以上的水庫

18000座，其中僅有

13座發(fā)生大小水庫誘發(fā)地震，約占

7.2/10000。庫容小于

0.1億m3的小型水庫，其發(fā)震概率小于

1/10000，0.1~1.0億m3的中型水庫，發(fā)震概率小于

1/1000，1.0~10億m3的大中型水庫，發(fā)震概率大于

1/100，大于

100億

m3的大型水庫，發(fā)震概率大于

1/10。2）巖性條件。據(jù)統(tǒng)計資料分析，組成庫盆的巖性與水庫誘發(fā)地震有一定的相關性。碳酸鹽巖地區(qū)易于誘發(fā)巖溶性水庫地震，其次為花崗巖、玄武巖和片麻巖類型堅硬脆性的結晶類巖石，易于誘發(fā)微弱的水庫地震。碎屑巖和砂頁巖構成庫盆的水庫，不易誘發(fā)地震。3）滲透條件。水庫誘發(fā)地震的發(fā)生，必須有庫水滲透參與，因此，庫盆巖體的滲透條件是誘發(fā)地震重要條件之一。滲透性好的巖體，如碳酸鹽巖、多裂隙脆性巖體等構成的庫盆，較易誘發(fā)地震，而不利于庫水滲透的砂頁巖庫盆，不易誘發(fā)地震。4）區(qū)域地震活動水平。區(qū)域地震活動水平總體上反映該區(qū)域的穩(wěn)定狀態(tài)，地震活動水平較高的地區(qū)，可能誘發(fā)較強的水庫地震。3、水庫誘發(fā)地震類型（1）內成成因型。由于水庫蓄水導致地殼上層數(shù)百 m至10km范圍內的區(qū)域地應力場發(fā)生變化， 從而改變了某些地塊構造運動原先的進程，引起水庫及鄰近地區(qū)地震活動性發(fā)生明顯變化的水庫地震。2）外成成因型。由于水庫蓄水導致淺表數(shù)百m局部范圍內外動力地質作用發(fā)生變化，致使巖體或巖塊相對位移或遭受破壞而伴生的水庫地震。3）常見地震：①構造型：地震強度較高，常與一個地區(qū)構造條件、現(xiàn)代構造活躍程度及地震活動水平密切相關。②巖溶型：只出現(xiàn)在可溶性巖石分布的庫段，特別是近水平的厚層碳酸鹽巖大面積出露，且?guī)r溶發(fā)育的地區(qū)，但其震級一般小于4級。③微破裂型：具有一定的隨機性，在斷裂發(fā)育、堅硬性脆的巖體中，具備一定的初始應力和水動力條件時即可發(fā)生，但其震級一般在 3級左右。七、水利工程抗震防震標準歐美、日本、印度等國的大壩抗震設計以及國際大壩委員會的地震動參數(shù)設計導則均采用分級設防。如美國大壩采用運行基本地震 OBE(OperatingBasisEarthquake，相應的概率水準為 100年基準期超越概率50%)和最大設計地震 MDE(MaximumDesignEarthquake)或最大可信地震 MCE(MaximumCredibleEarthquake)兩級設防，并提出了相應于不同設防水準時大壩的性能要求。其中， OBE是從工程運行角度提出來的，對應于運行期工程保護期望水平的最大地震動，這時主要考慮地震引發(fā)的結構損壞、機械破損和經濟損失，設防要求是震后結構易修復、設備可繼續(xù)運行；MDE或MCE主要是從避免引發(fā)嚴重次生災害的角度提出來的，設防要求為大壩不發(fā)生災難性破壞，如不致使庫水下泄失控。當大壩失事可能導致危及人身安全的嚴重后果時取 MDE為MCE，否則MDE一般小于MCE。MCE為壩址區(qū)可能發(fā)生的最大地震，并假定發(fā)生在離壩址最近的斷層點上。我國的大壩采用最大設計地震 MDE一級設防。對于有利地段 ,建筑物一般采用基本烈度設防 (相當于50年基準期超越概率 10%)，對于甲類設防的大壩在基本烈度基礎上提高一度設防 (相當于100年基準期超越概率2%)。性能要求為如有局部損壞，經一般處理后仍可正常運行。 100年基準期超越概率 2%的設防水準接近國外一些國家提出的最大可信地震 (MCE)的水平，而其性能目標又與運行基本地震 (OBE)的要求相近。在水利工程抗震防震的標準方面， 我國對于水工建筑物， 諸如大壩、渡槽、橋梁隧道、涵洞、閘門等，曾依據(jù)其等級及其所在地的地震烈度，制定了明確的設計標準。但當?shù)卣鹨u來時，仍然有很多水利工程遭到破壞。究其原因，一方面是我們對地震災害的認識還不足夠， 另一方面是我們現(xiàn)有的設計標準還不全面，存在著重大而輕小、重樞紐而輕庫區(qū)、重重點建筑而輕堤防渠道等現(xiàn)象。從人們對水利工程受地震災害的認識角度看，我們應以保護人民群眾生命財產安全為根本，以建立健全地震和地質災害調查評價體系、監(jiān)測預警體系、防治體系、應急體系為核心，進一步強化全社會防范地震和地質災害的意識和能力，全面提高防治地震和地質災害的水平。這一點，我們應該借鑒日本的一些做法和經驗。日本是一個地震多發(fā)國家，每當一次大地震過后，他們都會認真地總結經驗教訓，適時的提高工程建筑、包括水利工程建筑的抗震標準，以防范多震和大震帶來的災害。對于我們來說，如何在總結震災的教訓、監(jiān)測地震和地質災害隱患、評價地震和地質災害危險性等工作的基礎上，適時地修訂我們已有的水利工程抗震防震設計標準和規(guī)范，就顯得十分迫切和十分重要了。在我國汶川大地震中，曾有 2000余座水庫（主要為水電站）和 1000多公里堤防受損，其中受損的主要是電站廠房、機組、引水渠道以及一些附屬建筑物，而水庫、電站的大壩基本都完好無恙。在震區(qū)內，百米以上高壩如紫坪鋪、沙牌、碧口、寶珠寺等電站大壩均未受損，而堤防和渠道等工程出現(xiàn)破壞的現(xiàn)象比比皆是。日本 1995年阪神大地震時，水利工程受損的也主要是堤防和渠道， 其中50%的堤防發(fā)生了地基和基礎液化，進而導致堤防沉陷裂縫，出現(xiàn)了迎水坡護岸破裂和直立擋墻倒塌現(xiàn)象。這就充分說明大型水工建筑物，如水庫大壩等，設防標準一般較高，建筑質量一般較好，所以較少發(fā)生水利樞紐（特別是大型樞紐）受震破壞的情況，而堤防和渠道等水工建筑物由于設防標準相對較低，則極易發(fā)生受震破壞現(xiàn)象。如果堤防和渠道受震破壞，或正在雨季或正值通水，則必然會發(fā)生堤防潰決、渠道決口并造成更為危險的次生災害。因此，適時修訂并合理提高已有的水利工程抗震防震設計標準，重視并規(guī)范對于線長、面廣、量大的水工建筑物（諸如堤防、渠道、隧洞等）的抗震防震設計標準，將能有效地規(guī)避地震和地質災害風險，確保水利工程建筑抗震防震安全，減少因水利工程受損破壞造成的人員傷亡和財產損失。八、高壩抗震隨著我國國民經濟和社會的穩(wěn)步發(fā)展，能源緊張和作為二次能源的電力短缺現(xiàn)象已日益突出，受資源等條件的限制，我國一次能源以煤為主的格局在相當長的時期內難以改變，能源結構優(yōu)化比較突出。截至2006年底，全國發(fā)電裝機容量達到 62200萬kW，其中火電達到 48405萬kW，約占容量 77.82%，水電達到12857萬kW，約占容量20.67%。因此，水電是目前最有可能規(guī)模開發(fā)利用的可再生清潔優(yōu)質能源，并且具有防洪、灌溉、供水、航運等綜合效益。我國水能資源的80%分布在西部地區(qū)，且開發(fā)利用量僅為16%，開發(fā)潛力巨大，開發(fā)前景廣闊，是推進“西部大開發(fā)”戰(zhàn)略決策，實現(xiàn)“西電東送”，推動西部社會經濟發(fā)展的重要優(yōu)勢資源。西部地區(qū)多呈高山峻嶺峽谷，且水量充沛、利用水頭集中，易于修建調節(jié)性能好的高壩大庫水利水電工程，這些工程不僅可提供優(yōu)質電能,還可調節(jié)徑流，十分有利于水資源的綜合利用，有利于減輕下游地區(qū)干旱和洪澇災害。但西部地區(qū)是我國主要地震區(qū) ,地震強度和發(fā)震頻度都很高，近代我國近 80%的強震都發(fā)生在該地區(qū)。因此，在該地區(qū)修建水庫大壩工程，地震安全問題不容忽視，尤其是對于“高壩、大庫、強地震”的工程，地震安全問題更應作為工程的關鍵技術問題進行深入研究并予以穩(wěn)妥解決。我國非常重視建設工程的地震安全問題，尤其是可能造成嚴重次生災害的水庫大壩工程。先后出臺了不少有關的法律法規(guī)、 國家標準和行業(yè)規(guī)范， 對我國的大壩設計與建設起到了非常重要的指導作用。 然而，我國目前水電建設正處于高潮，在水能資源富集的西部地區(qū)，正在修建和近期擬建一系列 200～300m級的高壩，如雙江口(壩高H=315m)、錦屏一級(H=305m)、小灣(H=295m)、兩河口(H=293m)、龍盤(H=286m)、白鶴灘(H=284m)、溪洛渡(H=278m)、烏東德(H=265m)、糯扎渡(H=261.5m)、拉西瓦(H=250m)、長河壩(H=240m)、大崗山(H=210m)，以及松塔(H=307m)、馬吉(H=300m)、古水(H=300m)、苗家壩(H=263m)、茨哈峽(H=253m)等，大壩的規(guī)模及其相應的抗震設計難度超過了已有經驗的范圍， 且大壩抗震安全問題是一個涉及多部門、多行業(yè)、多學科交叉的十分復雜的問題，隨著國民經濟和社會的發(fā)展 ,以及相關基礎科學的進步和對有關問題認識的進步，大壩抗震安全問題有不少的方面需要進一步研究和完善。高壩抗震安全評價準則：1、混凝土壩地震安全評價主要內容有壩肩 (壩基)穩(wěn)定性、壩體應力、橫縫開度等?；炷翂蔚目拐鸢踩珳蕜t至少包括：（1）肩(壩基)具有足夠的抗滑穩(wěn)定性，變形較小且不產生引起壩體破壞的變形； （2）橫縫開度在止水結構的允許變形范圍以內， 不造成庫水大量下泄， 對于拱壩而言，壩體的整體性(梁拱共同作用)有保證；（3）體混凝土損傷范圍有限，壩體 (壩段)的擋水功能可保證，不會造成庫水下泄失控。2、土石壩抗震安全評價