梯级电站系统的地震危险性评价方法

雷建成

1）中国地震局地球物理研究所，北京100081

2）四川省地震局，成都610041

梯级电站系统的地震危险性评价方法

雷建成1，2）

1）中国地震局地球物理研究所，北京100081

2）四川省地震局，成都610041

本文的研究目标是：以大渡河干流梯级电站系统为分析实例，考虑汶川8.0级地震后地震环境的变化，研究复杂地震环境对梯级电站工程系统地震危险性的影响特征，在对梯级电站大坝以及梯级电站系统进行一些简化和假定的基础上，将全部梯级电站作为一个整体，考虑上游大坝对下游相邻大坝的附加危险性影响，提出梯级电站系统地震危险性评价的新方法。

本文充分收集了西南地区现代地震实际资料，统计、转换得出了西南地区地震烈度、基岩地震动衰减关系。充分收集近年来地震安全性评价工作中取得的资料和成果，广泛、深入地吸收汶川8.0级地震后取得的新资料、新认识，对大渡河流域及邻区的地震构造环境和地震活动特征进行了深入研究。根据区域地震活动、地质构造的具体特点，在较小的空间尺度上划分了甘南川北地震带、川滇块体地震带和四川盆地地震带3个地震带，统计求出了相应的地震活动性参数。采用小尺度的地震带划分方案，可以更加真实地反映区域地震活动的水平，较好体现控制建筑物抗倒塌的地震作用的水平。

本文开创性地提出了双场点地震危险性分析方法，用以计算在相同地震构造环境中，在相同的地震作用下，相邻两个工程场点同时超越给定地震动参数的概率。该方法是确定系统的危险段落、场点遭受的附加地震危险的有效工具。

大坝单元的地震危险性来源分析表明，其联合地震危险性由以下两部分构成：（1）在给定的地震环境中，该大坝单元遭遇超标地震作用而获得的自身地震危险性；（2）上游大坝破坏失效后，由于灾难性库水溢出的传递，而对该大坝单元产生的附加地震危险性。考虑到库容因素，本文引入一个调洪系数来衡量水库对上游洪水的承接消减能力。文中还对附加地震危险性的来源和计算方法进行了详细研究。把梯级电站系统简化为串联系统，计算得出梯级电站系统的地震危险性。此外，根据梯级电站系统各大坝单元的联合地震危险性，可以确定梯级电站系统的薄弱环节。

在众多影响梯级电站系统地震危险性的因素中，本文只考虑地震因素引起的大坝失效，重点关注结构破坏、垮坝、漫顶等3种很可能直接导致灾难性库水溢出的失效模式。根据美国西部大坝的抗震设防目标和标准、在地震作用下的失效概率，以及我国大坝年平均溃决概率与美国西部大坝年平均溃决概率基本持平的事实，分析得出大坝在遭遇超标地震时发生失效的条件概率为P（F/E）＝3.137×10－2。在梯级电站系统的地震危险性评价的基础上，本文对梯级电站系统的地震失效风险进行了初步研究。

对大渡河干流梯级水电站系统的实例研究发现，在当前的地震环境下，各个大坝的地震危险性与原设计目标有一定的差别。通过大坝的联合地震危险性发现，危险程度最高的几个电站依次是：铜街子、沙坪、龚嘴、老鹰岩、龙头石、卜寺沟、达维、硬梁包等。进一步分析表明，上游大坝的附加地震危险性对梯级电站系统地震危险性评价结果有重大影响，必须予以考虑。提高梯级电站系统最薄弱的几个电站的设防参数，是提高系统地震安全性的最有效的途径。

梯级电站系统；大坝；地震危险性；失效风险；评价

（作者电子信箱，雷建成：jclei＠126.com）

P315.9；

A；

10.3969/j.issn.0235-4975.2012.01.020