白鶴灘水電站工程是開發和治理長江上游的重要水電工程，是西部大開發的重大基礎性工程，也是國家能源戰略布局“西電東送”的骨干電源點和長江防洪體系的重要組成部分。白鶴灘水電站工程抗震設計如何？白鶴灘水電站的建設對我國高混凝土壩抗震安全技術研究又有哪些推進作用？針對這些問題，本報記者采訪了中國工程院院士、中國水利水電科學研究院工程抗震研究中心教授級高級工程師陳厚群。
本報記者：在翻查白鶴灘水電站地質情況資料時，看到最多的字眼就是“地質、地震、地形環境復雜”，請問白鶴灘水電站的地質條件復雜在哪兒?
陳厚群：金沙江下游地區位于青藏高原和云貴高原向四川盆地過渡的斜坡地帶, 地勢總體西高東低, 區內山高谷深，谷坡陡峻，河道狹窄。在地質構造單元上是康滇地軸(川滇臺背斜)和上楊子臺褶帶(滇東臺褶皺)兩個二級大地構造單元過渡的地帶, 地層巖性條件相當復雜 。而白鶴灘工程所在區域位于康滇地軸與上揚子臺褶帶兩個二級構造單元的過渡帶, 壩址區位于涼山構造帶東側與蓮峰—巧家構造帶相夾持的三角形區域內, 區內斷裂規模普遍較小，對區域地殼穩定性不構成影響。壩址區地殼穩定性條件總體較好。根據區域地震地質條件和地震活動特征分析,工程區40公里范圍內, 無6級以上地震發生, 但中小地震記錄頻繁, 表明壩址區地震危險性主要來自外圍強震影響, 歷史地震對壩址的最大影響烈度為8度, 為1733年東川7.75級地震(距壩址104公里)和1850年西昌7.5級地震(距壩址73公里)。其余外圍幾次強震對壩址產生的地震烈度都未超過7度。對壩址區影響最大的木河斷裂和小江斷裂所構成的構造活動帶, 極限分析未來百年對壩址的影響不會超過8度水平。
根據2016年2月中國地震災害防御中心提出的《金沙江白鶴灘水電站壩址設計地震動參數復核報告》，壩址區地震基本烈度按50年超越概率10%地震動參數確定，為8度。
本報記者：汶川地震后，國家在大壩規劃設計上對工程的抗震性能提出了更高的要求，同時，社會大眾也對工程的安全性提出了更高的期望，請問這些給大壩抗震帶來了哪些挑戰？如何應對？
陳厚群：汶川大地震中, 岷江上游河段已建大中型水電工程, 特別是紫坪鋪和沙牌兩座高壩, 經受住了遠超設防標準的強震考驗, 大壩整體安全穩定，但輔助設施抗震設計以及應急管理機制等很不完善，對工程抗震設計和次生災害問題提出了新的要求。 因此，汶川地震以后，在金沙江下游水電開發中，國家將工程和水庫抗震安全問題提上一個非常重要的高度，要求極端地震下不能潰壩，不能產生失控下瀉而造成次生災害。這些都對白鶴灘的抗震設計以及抗震水平提出了更高要求。同時，2015年，國家能源局等有關部門發布了《水工建筑物抗震設計規范》《中國地震動參數區劃圖》等一批新的行業規范和國家規范，對工程抗震設計等提出了新的要求，這就要求白鶴灘水電站項目需要按照國家有關法律法規和相關規范的要求, 開展地震安全性評價和抗震設計復核等工作。為了保證白鶴灘的抗震安全性，早在2005年，就對白鶴灘水電站拱壩抗震安全進行了安全分析和評價；2011年，中國水利水電科學研究院作了《白鶴灘水電站可行性研究階段拱壩抗震安全分析與評價研究》；2013年，華東勘測設計院作了《白鶴灘水電站可行性研究工程防震抗震研究設計專題報告》；2016年，中國水科院按照新的規定，對白鶴灘水電站項目地震安全評價報告進行再次復核、改進，并與中國地震災害防御中心共同承擔了《白鶴灘拱壩抗震安全復核分析與評價研究報告》等。同時，還利用中國水科院自主研發的并行計算軟件，用天河一號的超級計算機對白鶴灘水電站項目的抗震安全性進行模擬實驗分析，通過反復的研究論證以及試驗，保證了白鶴灘抗震設計安全。
本報記者：白鶴灘水電站作為世界第二大水電站，其庫容達到206億立方米，有些讀者關心是否會誘發地震，對于這一點，您怎么看？
陳厚群：金沙江的四座梯級水電站都建有強震觀測臺，而且這四個觀測臺聯合成為一個大的地震觀測網絡，通過觀測和大量的分析后，我們得出的結論是：白鶴灘水庫不會觸發超過天然構造地震強度的地震。
水庫地震的成因機制很復雜，至今并未解決。主要是由于目前對水庫地震源處所處巖層深部高溫高壓條件下,巖體性態和水體運動規律的認識還很不足。因此,還很難建立一個物理模型對這一復雜的過程進行描述,主要只能以統計和類比方法探討其本質規律。我認為對水庫地震按其成因大致可區分為兩類:
一類是與巖溶、礦洞、地表巖體應力調整有關的非構造型淺層微震,一般在水庫蓄水和水位變動不久發生,與水位有較明顯相關性。這類水庫地震一般都在水庫蓄水或水位變動較大后不久發生,常與水位有一定的相關性。其最大震級不會超過3～ 4級,對工程和庫區不致造成危害。全球已有水庫地震的震例絕大多數屬于此類。
另一類是由庫水觸發穿過或鄰近庫區的、已處于臨界狀態的發震斷層的構造型水庫地震。其在水庫蓄水后的微震震中常逐漸呈現出與發震構造有一定關聯的較連續的條帶狀,震級強度隨之增大,直至發生主震,在其后的巖層應力的調整中余震將持續一段時間。由于庫水向巖層深部滲透過程較緩慢,主震發生的時間一般部要滯后于水庫蓄至最高水位或發生顯著變化的時刻。主震的最大震級可能較高,是工程抗震所主要關心的。迄今全球震級超過6級的4例水庫觸發地震都屬此類前震—主震—余震型。為社會和工程界所關心的主要是這類水庫觸發的地震。
迄今全球水庫蓄水引發水庫地震震例占水庫總數的比例是極小的。在30多個國家報道的100多例水庫地震中，絕大部分都屬于非構造型水庫地震。非構造型水庫地震的震源很淺，震級不大，一般不會超過3~4級，在離震中很近的地方，人們能夠感覺到，但不會對當地居民的生產生活造成大的影響，更不會對大壩造成危害。
（本文原載于《中國三峽工程報》于2017年8月3日出版的白鶴灘水電站主體工程全面建設特刊）