梯級電站系統(tǒng)的地震危險性評價方法

雷建成

1）中國地震局地球物理研究所，北京100081

2）四川省地震局，成都610041

梯級電站系統(tǒng)的地震危險性評價方法

雷建成1，2）

1）中國地震局地球物理研究所，北京100081

2）四川省地震局，成都610041

本文的研究目標是：以大渡河干流梯級電站系統(tǒng)為分析實例，考慮汶川8.0級地震后地震環(huán)境的變化，研究復雜地震環(huán)境對梯級電站工程系統(tǒng)地震危險性的影響特征，在對梯級電站大壩以及梯級電站系統(tǒng)進行一些簡化和假定的基礎上，將全部梯級電站作為一個整體，考慮上游大壩對下游相鄰大壩的附加危險性影響，提出梯級電站系統(tǒng)地震危險性評價的新方法。

本文充分收集了西南地區(qū)現代地震實際資料，統(tǒng)計、轉換得出了西南地區(qū)地震烈度、基巖地震動衰減關系。充分收集近年來地震安全性評價工作中取得的資料和成果，廣泛、深入地吸收汶川8.0級地震后取得的新資料、新認識，對大渡河流域及鄰區(qū)的地震構造環(huán)境和地震活動特征進行了深入研究。根據區(qū)域地震活動、地質構造的具體特點，在較小的空間尺度上劃分了甘南川北地震帶、川滇塊體地震帶和四川盆地地震帶3個地震帶，統(tǒng)計求出了相應的地震活動性參數。采用小尺度的地震帶劃分方案，可以更加真實地反映區(qū)域地震活動的水平，較好體現控制建筑物抗倒塌的地震作用的水平。

本文開創(chuàng)性地提出了雙場點地震危險性分析方法，用以計算在相同地震構造環(huán)境中，在相同的地震作用下，相鄰兩個工程場點同時超越給定地震動參數的概率。該方法是確定系統(tǒng)的危險段落、場點遭受的附加地震危險的有效工具。

大壩單元的地震危險性來源分析表明，其聯合地震危險性由以下兩部分構成：（1）在給定的地震環(huán)境中，該大壩單元遭遇超標地震作用而獲得的自身地震危險性；（2）上游大壩破壞失效后，由于災難性庫水溢出的傳遞，而對該大壩單元產生的附加地震危險性。考慮到庫容因素，本文引入一個調洪系數來衡量水庫對上游洪水的承接消減能力。文中還對附加地震危險性的來源和計算方法進行了詳細研究。把梯級電站系統(tǒng)簡化為串聯系統(tǒng)，計算得出梯級電站系統(tǒng)的地震危險性。此外，根據梯級電站系統(tǒng)各大壩單元的聯合地震危險性，可以確定梯級電站系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。

在眾多影響梯級電站系統(tǒng)地震危險性的因素中，本文只考慮地震因素引起的大壩失效，重點關注結構破壞、垮壩、漫頂等3種很可能直接導致災難性庫水溢出的失效模式。根據美國西部大壩的抗震設防目標和標準、在地震作用下的失效概率，以及我國大壩年平均潰決概率與美國西部大壩年平均潰決概率基本持平的事實，分析得出大壩在遭遇超標地震時發(fā)生失效的條件概率為P（F/E）＝3.137×10－2。在梯級電站系統(tǒng)的地震危險性評價的基礎上，本文對梯級電站系統(tǒng)的地震失效風險進行了初步研究。

對大渡河干流梯級水電站系統(tǒng)的實例研究發(fā)現，在當前的地震環(huán)境下，各個大壩的地震危險性與原設計目標有一定的差別。通過大壩的聯合地震危險性發(fā)現，危險程度最高的幾個電站依次是：銅街子、沙坪、龔嘴、老鷹巖、龍頭石、卜寺溝、達維、硬梁包等。進一步分析表明，上游大壩的附加地震危險性對梯級電站系統(tǒng)地震危險性評價結果有重大影響，必須予以考慮。提高梯級電站系統(tǒng)最薄弱的幾個電站的設防參數，是提高系統(tǒng)地震安全性的最有效的途徑。

梯級電站系統(tǒng)；大壩；地震危險性；失效風險；評價

（作者電子信箱，雷建成：jclei＠126.com）

P315.9；

A；

10.3969/j.issn.0235-4975.2012.01.020