四川省震損水庫現(xiàn)狀分析

1水庫震損情況四川省位于中國西南部，幅員遼闊，水資源豐富。是中國水庫數(shù)量最多的省份之一。目前，已建成678座水庫，總庫105.6mol，有效蓄洪量1155萬畝（1公頃）。有飲用水水源水庫728座,備用飲用水水源水庫929座,每年為21000多個企事業(yè)單位、1456萬人口提供生產(chǎn)生活用水,為人民的生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了基本保證,為四川的農(nóng)田灌溉、防洪、發(fā)電、旅游等發(fā)揮了重要作用,極大的促進了四川經(jīng)濟的建設和發(fā)展?！?·12”汶川地震對四川的水利工程造成了很大的損害,全省大量的水庫不同程度受損,其中部分水庫出現(xiàn)高危和潰壩險情。截止2008年6月12日,全省有1996座水庫發(fā)生震損,其中379座水庫出現(xiàn)高?；驖坞U情,震損水庫約占全省水庫總數(shù)的30%,分布在17個市、96個縣,其中大型水庫4座,中型水庫60座,小(一)型水庫331座,小(二)型水庫1601座。震損水庫影響全省60多個縣級以上的城市、1630多個鄉(xiāng)鎮(zhèn),人口1686.5萬人,耕地區(qū)500余萬畝。由此可見,震損水庫數(shù)量多、分布面廣、范圍大、險情嚴重。可以說,震損水庫的安全不僅給災區(qū)人民的生命財產(chǎn)造成極大威脅,也直接影響到四川的經(jīng)濟建設、社會的穩(wěn)定與發(fā)展。四川震損水庫情況如表1所示。2震損水庫事故概況在1996座震損水庫中,其主要震害以大壩裂縫、水庫滲漏、壩坡滑塌為主。震損水庫大壩主要為土石壩,其中大壩裂縫1425座、大壩塌陷687座、滑坡354座、滲漏428座、起閉設施損壞161座,其它放水設施、溢洪道、管理房等不同程度震損422座,其中50%以上的水庫同時出現(xiàn)多種險情。震損水庫險情概況如圖1所示,震損水庫出險級別如圖2所示。在此基礎上,筆者針對此次地震造成的379座高危以上險情的震損水庫的震損情況進行了初步統(tǒng)計:在379座具有高危和潰壩險情的水庫中有中型水庫15座,占4%;小(一)型水庫86座,占23%;小(二)型水庫278座,占73%;其中具有潰壩險情的69座,占18%,均為土壩或均質(zhì)土壩;具有高危險情的310座。震害類型統(tǒng)計見表2。379座高危以上險情的震損水庫大壩絕大多數(shù)為土壩或均質(zhì)土壩,共計358座,占所有高危險情以上水庫的94.5%;心墻/斜墻壩12座,堆石壩6座,另外還有3座重力壩,2座拱壩,1座閘壩未統(tǒng)計在內(nèi)。各種壩型的震害統(tǒng)計情況見表3。3裂縫的分布及形態(tài)震損水庫調(diào)研中發(fā)現(xiàn),裂縫是其最主要的震害之一。在核查過的所有大壩及附屬建筑物中大多出現(xiàn)了不同程度的裂縫,有的裂縫十分嚴重,成為危及大壩安全的主要因素。據(jù)統(tǒng)計,壩體裂縫占震害險情的66.3%,以縱縫居多,橫縫次之,水平裂縫較少;縱縫表現(xiàn)在壩頂中部、與剛性結(jié)構(gòu)相接觸部位,有的裂縫長達200多m,寬達60~80cm;橫縫大多出現(xiàn)在兩岸壩肩,少量在壩體中部。如綿陽漢旺鎮(zhèn)新油房水庫壩頂及下游壩坡裂縫嚴重(圖2);又如紫坪鋪水庫大壩壩頂與下游壩坡接觸面出現(xiàn)嚴重裂縫和錯動(圖3)?？v向裂縫是沿壩軸方向的裂縫,多位于壩頂中部,少數(shù)則出現(xiàn)在壩頂附近的上下游側(cè)。大壩因地震往往產(chǎn)生上下游方向的往復運動,這種運動會在壩體內(nèi)產(chǎn)生上下游方向的拉應力,由于土石壩材料不能抵抗拉力,就會產(chǎn)生縱縫。由于離基礎越高震動幅度越大,所以縱向裂縫多出現(xiàn)在壩的高部、壩頂附近。具體縱向裂縫的開度及嚴重程度除與大壩所在位置的地震烈度有關外,還與壩址區(qū)的震動方向、壩體厚度、大壩自震頻率等結(jié)構(gòu)特性、大壩與基礎的材料特性等因素有關。橫向裂縫,即垂直于壩軸向的裂縫。當?shù)卣鸩ㄑ卮髩屋S線傳播時,會引起壩軸向的拉應力,從而引起垂直于大壩軸向的橫縫。由于與上下游方向相比,大壩軸向尺度大,且有兩岸壩肩的約束,因此橫縫寬度一般小于縱縫。若地震震動使壩內(nèi)土體液化,使壩體承載能力下降,造成壩基或壩體不均勻沉降也會引起裂縫。另外,當大壩遇到上下游方向的震動且壩體各部位變形不同步時,會出現(xiàn)剪切型橫向裂縫。4壩上漏滲通道地震發(fā)生后,壩體內(nèi)部出現(xiàn)貫穿裂縫、壩肩和壩基基巖松動、泄放水設施的四周出現(xiàn)裂縫等,都會導致壩下游滲水量增大或出現(xiàn)新的漏水點。如果漏滲水點位于壩內(nèi),則可能在壩內(nèi)形成貫通的漏滲水通道,隨著漏滲水不斷帶走壩體土顆粒,從而使?jié)B漏通道不斷加大,造成管涌流土等,最終使壩體潰決。心墻或斜墻壩的防滲體在地震中震損后失去防滲作用,也會形成滲漏通道。綿陽江油大田水庫震損后大壩下游出現(xiàn)滲漏情況如圖4所示;又如廣元蒼溪縣文林水庫震損后壩腳下游滲水量增大,由震前的20m3/h增至40m3/h(圖5)。5壩體滑坡原因地震造成部分水庫出現(xiàn)壩坡滑動和塌陷,部分水庫上游壩坡出現(xiàn)垮塌和滑動,如金堂躍進水庫震后上下游壩坡出現(xiàn)滑動和垮塌;綿竹民樂水庫震后出現(xiàn)內(nèi)坡滑動情況;又如彭州市蓮花洞水庫震后上游壩坡出現(xiàn)淺層滑動,防浪墻部分倒塌,管理房垮塌等;還有綿陽市梓潼縣水磨嘴水庫在地震中受到嚴重損壞,上游內(nèi)坡明顯下滑,下游壩坡的滑動已造成輸水建筑物受阻等。壩體出現(xiàn)滑坡后大壩的擋水斷面變小,危及大壩安全,如果是粘土斜墻壩的上游出現(xiàn)滑坡,則會破壞防滲體,進而引起大壩潰決。地震引起滑坡的原因主要有兩個,一是豎向震動,當大壩向上加速運動時,土體受到的向下的體積力增大,相當于土體的重度增大,從而使坡向下滑力增大而引起滑坡;另一個是當壩體向下游加速運動時,庫水對坡面由壓力轉(zhuǎn)為吸力,壩內(nèi)土體如果含水,壩內(nèi)水則會對土體施加向上游的作用力,引起上游壩坡下滑。典型壩坡滑塌現(xiàn)象如圖6、7所示。6震害水庫主要震害情況“5·12”汶川大地震給四川的水利工程造成了很大的災害,全省大量的水庫不同程度受損,其中部分水庫出現(xiàn)高危和潰壩險情。根據(jù)調(diào)研情況,全省水庫有1996座水庫發(fā)生震損,占全省水庫總數(shù)的30%,震損水庫數(shù)量多、分布面廣、范圍大、險情嚴重,必須及時進行震害整治,使水庫健康安全運行,確保四川工農(nóng)業(yè)建設需求及社會的穩(wěn)定與發(fā)展,震損水庫中,主要震害以大壩裂縫、水庫滲漏、壩坡滑塌為主,震損水庫大