水电站重要设施设备的防震抗震研究设计

7 重要设施设备的防震抗震研究设计

7.1 机电及金属结构抗震设计概况

在χχχχχχχχχ电站设计中，按布置区域划分，机电设备一般包括以下几个主要部分：坝区机电设备、调压井机电设备、厂区机电设备。坝区机电设备有：包括引水系统和泄洪系统的金属结构、配电、通信和控制保护设备；调压井机电设备有：主要包括调压井金属结构、配电、通信和控制保护设备；厂区机电设备有：尾水金属结构、水力机械、电气一次、电气二次、通信和采暖通风设备等。 7.1.1水力机械设备

(1)水力机械重要实施设备中，水轮发电机组、桥式起重机、进水阀门、调速器、压力容器(包括气罐、油罐、滤水器等)等重要设备均布置在电站主厂房中，这些设备的主要部件强度均满足《电力设施抗震设计规范》(GB 50260-1996)的要求，并按电站所在地的地震烈度进行设计，对水轮发电机组还应明确规定在该地震烈度时的极端载荷下非转动部件的最大应力值和转动部件的最大剪应力值。设备的基础及基础板应考虑各种工况下的设计荷载，以保证足够的抗震能力。

(2)地震发生时，若机组调节失灵，机组会失控过速，因此，在机组大轴上装设纯机械液压过速保护装置，保证机组在设定的过速限制条件下关闭水轮机导叶使机组停机，避免事故扩大。

(3)桥式起重机的主要部件如大梁、车架、卷筒等均应按地震烈度设防，桥式起重机起吊能力应考虑电站所在地的地震垂直及水平方向加速度载荷的影响。

(4)水力机械辅助系统防震设计的重点是厂房渗漏排水系统。当地震发生时，厂房设备可能损坏或水系统管路可能破裂而导致漏水，厂房水工建筑物漏水也可能会增加，因此应适当加强了厂房渗漏排水系统排水能力。在不增加厂房尺寸的前提下，渗漏集水井有效容积设计尽量大，排水设备选用深井泵三台，一台工作，一台为工作备用，一台为检修备用，紧急情况下可同时启动三台深井泵排水。

(5)为防止地震发生时移位，电站中、低压空气压缩系统的空压机不应采用无基础安装方式，若空压机需设置减震垫，应另采用地脚螺栓或膨胀螺栓与基础连接。

(6)固定设备与带旋转部件的设备或可能发生移动的设备间管路连接应设置伸缩节或连接软管。

(7)发生地震时，水工建筑物可能发生破坏、变形、移位、错动，明敷管路的连接处应按高一级压力等级考虑连接方式，埋设在混凝土内的管路，在过水工伸缩缝时的过缝处理应适当加强(过缝处理长度及包裹直径适当加大)，防止水工建筑物变形剪断埋设管路。 7.1.2 电工 7.1.2.1电气一次

本电站的电气一次设备主要由水轮发电机、主变压器、离相封闭母线(IBP)、发电机断路器(GCB)、升压站设备(GIS)、高压开关柜、低压配电盘、厂用变压器等组成。

本电站工程所在地的地震烈度为Ⅶ度，按《电力设施抗震设计规范》的规定，本工程为一般电力设施，所有电气一次设备均按地震烈度Ⅶ度设计。

电气一次主要设备的厂房布置，严格按建筑物防震等级和规范的要求，设备基础应考虑各种工况下的设计荷载，以保证足够的抗震能力。保证地震后主要电气一次设备在没有发生结构性破坏的情况下，仍然能正常工作。 7.1.2.2电气二次

(1)电气二次设备布置

1)控制楼(中控室、计算机室、蓄电池室、继保室)。中控室及计算机室主要布置下述设备：控制台、操作员工作站等；系统数据库服务器柜、网关机、网络柜及其它外设柜、工程师工作站等。蓄电池室布置蓄电池组。继保室主要布置下述设备：500kV线路保护屏、500kV断路器保护屏、500kV系统故障录波屏、主变保护屏、火灾报警及联动控制系统屏、工业电视监控系统屏、直流电源系统充电屏/主馈线屏、UPS馈电屏、500kVGIS楼现地控制单元(LCU)、公用设备现地控制单元(LCU)、电能计量装置屏、电力系统继电保护故障信息系统子站及电力系统安全稳定装置屏等。

2)主厂房发电机层机旁主要布置下述设备：发电机保护屏、发变组故障录波屏、励磁调节柜、励磁功率柜、励磁灭磁柜、交/直流电源分配屏、机组现地控制单元(LCU)等。

3)坝区配电房设置一套闸首现地控制单元(LCU)。 4)其它辅助设备的控制设备就近布置在被控对象附近。

(2)其他电气设备抗震设计概况

电站监控设备及通信设备设计选取的地震基本烈度为7度，因此要求设备制造厂严格按规范要求，在设计中充分考虑地震中强烈震动和摆动对控制及通信设备产生的影响，保证控制、保护、通信系统屏柜内装置及接线的可靠、牢固，使其在遇到地震灾害时尽可能的完成监控、控制、保护及通信的功能。

蓄电池必须采用支架式安装，设置在具有防暴隔离墙的房间内，并能保证在非极端情况下的正常供电。 7.1.2.3 通信

根据电站可研设计，电站接入系统通信采用沿电站500kV输电线路敷设双OPGW光缆，采用光纤传输互为备用的通信方式，光缆线路沿输电线路敷设可靠性较高。 7.1.3 金属结构

本电站金属结构设备的闸门和启闭机设备抗震设计按相应的闸室地震设计烈度设计（均为Ⅶ度），以保证地震后闸门及启闭机不发生结构性破坏并能正常启闭，设计中主要考虑了以下几个方面：

(1)在闸门设计中，各种工作闸门、检修闸门及事故闸门均考虑了地震荷载。地震时闸门所受的地震荷载主要考虑作用在闸门上的水平动水压力，其值按《水工建筑物抗震设计规范》DL 5073-2000中的有关规定确定。地震荷载属于特殊荷载，但计算时地震荷载只与设计水头下的相应荷载组合，该计算工况下的各种应力均不超过规范规定的允许应力。在启闭机的设计中，考虑地震的水平荷载。

(2)闸门均采用钢闸门，抗震设计所用钢的性能与钢的强度与塑性的配合、可焊性、韧脆转变温度等有很大关系，在设计中根据各闸门的重要性、各自所承受的水压力的大小以及当地最低气温等条件，选用相应的钢材。

(3)在抗震设计中，应使闸门结构构件和连接部位具有良好的延性，避免脆性破坏，提高闸门结构的整体变形能力。应合理设计结构尺寸，防止局部失稳或整体失稳，如梁翼缘和腹板的宽厚比和高厚比应在规范允许的范围内，弧门支臂的长细比和平面内、外的稳定应满足规范要求。

(4)对于各泄水系统的工作弧形闸门，由于其在大坝安全运行中所处的重要位置，在设计时应特别加以关注，在支铰装置中采用具有调心功能的自润滑球面

轴承作为支铰轴承。表孔弧形闸门的主横梁及支臂尽量采用箱型结构，同时尽量减小主横梁及支臂的单位刚度比K0值，以提高支臂的抗震能力，主横梁与支臂之间可用高强螺栓联接，支承处设加强筋板，使之能满足传递地震力时的强度要求Ⅶ。

(5)从闸门、启闭机的选型和布置方面设法降低门架及排架的高度、减轻启闭机的重量，提高了设备的抗震能力。

(6)固定卷扬式启闭机采用螺栓连接或焊接措施与启闭机基础牢固连接，防止地震时移位。启闭机基础预埋件应具有足够的锚固强度，预埋件的锚固破坏不应先于连接件，在连接件破坏之前不应将预埋件的锚筋拔出或拉断。

(7)所有门式启闭机均设置可靠的夹轨器和锚定装置，并具有足够的稳定性，在遭受大地震的作用时，不应因地震而发生脱轨或失稳倾覆事故。

(8 )弧形工作闸门液压启闭机油缸上、下吊头采用球面滑动轴承，油缸可以自由摆动，以消耗地震输入的能量。液压管道在遇坝体伸缩处以及与设备本体连接处设软管连接。

(9)根据闸门周围的可能坠落物情况，在闸门门槽的顶部设置不影响通风的挡板，防止地震时零星碎物掉入门槽影响闸门启闭。 7.1.4 通风空调

根据本工程抗震设计烈度为Ⅶ度，通风空调设备基础及支吊架安装需满足国家相关规范规定。

7.2 应急电源的布置与数量

本电站工程所在地的地震抗震烈度为Ⅶ度，且工程所在地较为偏远，交通不便。在首部设置1台容量为250kW的柴油发电机作为事故保安应急电源，直接接入右岸2#主泄洪洞400V低压供电系统。并保证有足够的柴油贮量，以保证在事故情况，失去主供电源和外来备用电源后，泄洪闸、通信、控制、事故照明的供电。首部柴油发电机布置在右岸主泄洪洞（2#）启闭机室旁。厂区距大坝较远(约10km)，也设置1台容量为250kW的柴油发电机作为事故保安应急电源，直接接入厂区400V低压供电系统。并保证有足够的柴油贮量，以保证在事故情况，失去主供电源和外来备用电源后，厂房排水、通信、直流和控制保护、气系统、事故照明等设备的供电。厂区柴油发电机布置在500kVGIS楼下游侧靠安装

间位置。

7.3 永久通信的备用通信方式

7.3.1 接入四川电力应急通信网

根据四川电力规划，目前四川电网正在规划建设电力应急通信网，为满足电站在遭遇各种自然灾害时电力调度通道的可靠性，在电站端配置卫星通信终端设备，设备型号和配置应结合四川电网正在规划建设的电力应急通信网设计选择，满足电站在出现紧急情况时对系统调度通信和对外通信联系的需求。

卫星通信电源设备应根据卫星终端设备需要配置可靠，并应尽量与电站通信系统相结合，避免投资浪费和设备长时间不运行造成的老化和损坏。

卫星地面站的选址应远离存在滑坡和滚石风险的山体，或设置在抗地震烈度较高的建筑物内。 7.3.2 备用应急通信

在电站内配置1部电信公网的卫星移动电话，利用公网作为电站应急通信备用传输通道。

7.4 水情自动测报系统的通信方式

根据对在水情测报领域广泛使用的各类通信方式的综合比较，结合木里河流域的自然地理、气象、水文等特性，并考虑当地通信资源和通信技术的发展趋势，以及系统建成后的运行管理等综合因素，χχχχχχχχχ水电站水情自动测报系统通信方式采用神州天鸿(北斗星)与移动短信(GSM/CDMA)组成的混合通信组网方式，具体设置设置如下：

(1)遥测站雨量站与中心站通信采用神州天鸿(北斗星)单信道通信方式； (2)遥测站水文(位)站与中心站通信采用神州天鸿(北斗星)与移动短信(GSM/CDMA)组成互为主备的双信道通信方式，主备信道可自动切换。

卡基水电站水情自动测报系统通信组网示意图见图7-4-1。

GSM/CDMA 成都中心站

濯桑 水文站

北斗星 上通坝 水文站

卡基娃 水文站

四合 水文站

藏坝 雨量站 木拉 雨量站 德巫 雨量站 绒古牧场 雨量站 当依 雨量站 布昌 雨量站

图7-4-1 χχχχχχχχχ水电站水情自动测报系统通信组网示意图

目前普遍使用通讯手段主要有两种模式：一是地面网通信网络，二是空中通信网络。地面通信网络包括有互联网、移动、电信等，空中通信网络主要指卫星通信方式，这一类通信方式由于受到中转基站、通信线路和电源等地面设施的限制，在通常情况可保证正常通信，而在地震、雷暴等恶劣灾害天气发生后，往往造成基站、线路和电源等受到破坏而无法正常通信，而此时空中通信网络由于基本不受地面条件的制约而可发挥充分的优势，保证正常的通信，目前虽然可使用的卫星通信方式较多，但神州天鸿(北斗星)为我国自主研发的通信导航卫星，对我国地域覆盖完整，基本无茫区，非常适应我国地形复杂的山区使用，可保证在任何区域通信系统的畅通无阻。

在5.12大地震发生后，地震区域内已建的数十套采用采用神州天鸿(北斗星)与移动短信(GSM/CDMA)通信组网方式的水情自动测报系统均经受了大地震的

考验，通信系统畅通，水情数据传输正常，同时在后期堰塞湖防治过程中，也大量使用了神州天鸿(北斗星)通信导航技术，进行水文数据传输，为抗震救灾提供了宝贵的水文信息。

本系统采用神州天鸿(北斗星)与移动短信(GSM/CDMA)组成的互为主备通信方式可保证系统在恶劣的自然环境条件下通信系统的畅通和水情数据的正常传输，通讯系统在通常情况下可通过移动短信(GSM/CDMA)发送水情数据，在地震等特殊的环境条件下(当地移动网络故障)，启动神州天鸿(北斗星)通信系统进行通信。

7.5 应急电源、通信、照明等设备清单

7.5.1 应急电源设备表

应急电源设备表

表7-5-1

序号 1 2 名 称 柴油发电机 柴油 型 号 规 格 单位 台 台 kg kg 数量 1 1 300 300 备 注 大坝 厂房 大坝 厂房 250kW 250kW -25# -25# 7.5.2 应急通信设备表

应急通信设备表

表7-5-2

序号 1 2 名 称 卫星通信终端设备 卫星终端设备 UPS逆变器 移动卫星电话 移动卫星电话 型 号 规 格 单位 套 套 部 数量 1 1 1 备 注 接入四川电力应急网 2CH语音、1CH数据 2kVA/AC220V 电信公网 7.5.3 应急照明设备表

应急照明设备表

表7-5-3

序号 1 名 称 灯具 型 号 规 格 事故照明灯 疏散指示灯 单位 套 套 数量 60 50 备 注 厂房内 厂房内通道 2 移动式手电筒 充电型 充电型 部 部 4 20 大坝值班室 厂房值班室 7.6 极端条件下必须完成的操作及其实施程序

7.6.1 水力机械

在电站运行安全条例中制定地震等自然灾害发生后的紧急操作预案。在地震等自然灾害发生后，应使机组在第一时间紧急停机。如果在失去所有厂用电的情况下，机组未能停机发生飞逸，装设在机组调速系统的纯机械液压过速保护装置能自动关闭水轮机导叶使机组停机，同时操作操作球阀油路，关闭机组进水阀。

主厂房桥式起重机在地震等自然灾害发生后，所有运行和起升机构在第一时间紧急停机。 7.6.2 电气二次

在电站运行安全条例中应制定地震等自然灾害发生后的紧急操作预案，确保在地震等自然灾害发生后，第一时间有序地按既定防震预案实施紧急操作。

当发生地震时，坝区应首先通过计算机监控系统或现地开启各泄水孔闸门。如不能通过启闭设备开启闸门，在大坝安全受到威胁时，则应采取果断措施，或通过机组空载泄水(若可能)，或采用爆破措施破坏泄水孔工作闸门泄水，以保证大坝安全。

当发生地震时，水轮发电机组应按正常程序进行紧急停机，若机组突甩负荷，转速持续会上升至设定的保护整定值，动作调速器关闭导叶接力器，如调速器或监控系统故障，机组转速继续上升，纯机械液压过速保护装置会动作，通过过速限制装置或事故配压阀，关闭导叶接力器，避免机组受到损坏。 7.6.3 金属结构

在电站运行安全条例中制定地震等自然灾害发生后的紧急操作预案。确保在地震等自然灾害发生后，第一时间进行闸门、启闭机常规检查(包括常规电源)。如果常规电源发生故障，应接通应急电源，有序闸门。首先开启2#泄洪洞弧形闸门（最大泄量约1180m3/s）。必要时开启1#泄洪洞弧形闸门（最大泄量约387.83m3/s）。

极端条件下，如不能通过启闭设备开启闸门，在大坝安全受到威胁时，则应采用爆破措施破坏泄水系统工作闸门泄水，以保证大坝安全。

7.6.4 通风空调

全厂通风空调设备在地震发生时全部关闭。

8 次生灾害的预警预防和应急预案研究

8.1 地震灾害的影响分析

χχχχχχχχχ水电站工程规模较大，坝、库区涉及范围大、且地质条件较复杂，工程建设可能遭受地震地质灾害的影响。 8.1.1 库区地震地质灾害影响分析

库区为典型的高山峡谷型水库，两岸山体连续、浑厚，水库岸坡坡度一般为30°~60°，多为岩质岸坡，部分地段为土质岸坡。库区出露的地层为奥陶系下统及三叠系义敦群浅变质岩系，岩性以千枚状板岩、变质石英砂岩、粉砂岩为主，易溶岩分布少且不连续。库区构造较为复杂，构造格局为理塘北西向构造带、玉农希构造带和木里弧形构造带的复合部位，发育的断层长度一般几十公里至百公里左右，全新世以来均无活动性。库尾、库中为稳定、基本稳定库岸，仅在库首10km范围内，为不稳定性库岸。水库蓄水后，岸坡的稳定性条件和稳定状态不会发生大的改变，局部浅表风化卸荷破坏岩体、不利结构面切割组合块体及色翁桥、唐央滑坡的前缘可能产生小规模塌滑，若发生烈度为Ⅶ度的地震，可能局部失稳、拉裂，形成小规模塌滑、溜滑等。库区及其主要支沟，现状较为稳定，发育的9条中、小规模的稀性泥石流中， 8条处于稳定期和衰退期，致灾能力弱，地质灾害现状危险性小，若发生烈度为Ⅶ度的地震，沟内可能新增松散物源，在暴雨情况下有发生泥石流可能，此外，在库区土质岸坡及其它部位因为地震而产生的松散物质也可能诱发中～小规模的泥石流,对水库运行影响较小。

经初步研究，水库不存在岩溶诱发地震的可能性，蓄水后诱发的构造型水库地震的最大震级为5.0级，可能发震区域在麻若沟~库尾段，距坝址10~30km，对坝区的影响烈度不会超过Ⅶ度，低于工程场地的地震基本烈度值，对水工建筑物不会造成破坏性影响。

综上所述，若发生烈度为Ⅶ度的地震，库内岸坡可能会产生小规模的塌滑坡，产生整体滑坡的可能性相对较小；库区内的泥石流沟规模较小，即使发生泥石流，亦不会对工程安全产生较大的影响；即使发生水库诱发地震，但震级小于场地地震基本烈度值，对水工建筑物不会造成破坏性影响。

8.1.2 工程区地震地质灾害影响分析

坝址区呈深切略微不对称“V”型峡谷地貌，两岸基岩裸露，局部为陡崖地形，右岸为顺向坡，左岸为逆向坡，坝址区河流两岸阶地不发育，在遭受烈度为Ⅶ度的地震作用时，坝址区地震地质灾害评价如下：

坝区两岸谷坡陡峻，岸坡岩体风化卸荷较强烈，受地形和结构面控制，局部存在危岩体和松动岩体，上述岩体在天然状态下稳定性较差，在重力作用下发生局部的崩塌。若发生设计~校核烈度的地震，上述危岩体和卸荷松动岩体会产生小规模的崩塌，并在陡峭岸坡会新增一些危岩体，但发生大规模崩塌的可能性小。对工程区范围内的自然边坡内的危岩已采取了清除或锚固，并布设主动、被动防护网等措施，保证危岩崩塌不会对工程安全造成较大的影响。

χχχχχχχχχ滑坡位于坝轴线下游约500~1050m河段的木里河左岸斜坡中下部，为一特大型基岩滑坡。滑坡前缘高程2687~2690m，直抵木里河河床，后缘高程3140m，被崩塌堆积物覆盖，前后缘相对高差约450m。滑坡平均厚度80m左右，最大轴长930m，平均宽度598m，滑坡方量约3723万m3。后缘滑壁圈椅状地形明显，为崩滑后形成的宽“U”型槽谷，滑坡剪出口位于侵蚀基准面附近。χχχχχχχχχ滑坡未发现大面积复活的迹象，滑体上亦未见有贯通性好的拉裂缝及鼓胀裂隙等变形痕迹，仅在前缘岸边因河流冲刷出现两个次级溜滑体，宏观地质判断，除前缘局部活动外，χχχχχχχχχ滑坡整体是基本稳定的。若χχχχχχχχχ滑坡出现复活，因滑坡体物质已解体，且前缘已抵河床，不会出现整体高速下滑。分析计算结果表明，该古滑坡体在各种工况条件下均处于稳定状态，但在地震工况下安全裕度较小。鉴于该滑坡距离泄洪（导流）建筑物出口较近，坡体前缘地形较陡，暴雨后存在局部塌岸和坡面冲刷现象，需对χχχχχχχχχ滑坡前缘2个溜滑体坡面应加强排水，封闭溜滑体上张拉裂缝，在滑坡体前缘设置防护措施，确保滑坡体(溜滑体)的稳定及不被冲刷并及时开展必要的监测。

坝址区两岸其他自然边坡高陡，基岩大多裸露，岩性复杂，砂岩以坚硬岩和中硬岩为主，板岩以中硬岩和较软岩为主，以互层状结构为主，层面为控制性结构面，没有较大规模的变形体发育，边坡整体稳定。若发生烈度为Ⅶ度的地震，产生较大规模基岩滑坡的可能性小，局部有垮塌、拉裂变形和小规模基岩塌滑的可能。部分覆盖层边坡，为结构较密实的孤块碎石土，天然条件下稳定性较好，

在烈度为Ⅶ度的地震作用时，局部有产生滚石和小规模覆盖层塌滑的可能。

机落断裂位于工程场地以南，距坝址的最近距离约11km，断层西北起于马邦垭口附近，向南东经竹林山、机落、沙湾、大海子，于标勒垄附近消失，全长约46km。断层断错了木里河阶地、全新世洪积扇和规模不一的水系等地质地貌体，形成了醒目的断层陡坎、断塞塘和地震断层，具有明显的全新世活动性，表现为左旋走滑兼逆冲运动特征，其滑动速率估计为2.1±0.3mm/a。坝址及引水线路区无大的断层通过，但小断层及挤压破碎带较发育，以前第四纪小断层为主要。近场区范围内目前发生的最大地震为1975年1月16日四川九龙西4.8级地震，今后发生大于5级以上地震的可能性也很小，因此不存在抗断问题以及同震地表位错破坏的可能。

8.1.3 枢纽建筑物地震灾害影响分析

枢纽建筑主要由混凝土面板堆石坝、右岸有压接无压泄洪洞(2#)、左岸导流洞改建竖井旋流洞(1#)、左岸导流洞改建放空洞等组成，按照50年超越概率10%的地震基岩动峰值加速度149cm/s2进行抗震设计，混凝土面板堆石坝按照100年超越概率2%的地震基岩动峰值加速度310cm/s2进行抗震校核，在设计地震与复核地震工况下，各建筑物安全性均满足规范要求。

8.2 次生灾害的预警预防

发生较大地震时经常会引发次生灾害，主要有下列一些基本形式：由于强烈地震使山体崩塌，形成滑坡，泥石流；水坝河堤决口造成水灾；震后流行瘟疫；易燃易爆物的引燃造成火灾、爆炸或由于管道破坏造成毒气泄漏等等。地震次生灾害主要有：火灾、水灾(水库垮坝等)、传染性疾病(如瘟疫)、毒气泄漏与扩散、其他自然灾害(滑坡、泥石流)、停产、生命线工程被破坏(通讯、交通、供水、供电等)等等。

8.2.1 次生灾害的预防 8.2.1.1 边坡

工程边坡主要涉及左右岸趾板、电站进水口、泄洪洞进出口、放空洞进出口、调压井以及发电厂房边坡。工程边坡采用《建筑边坡工程技术规范》、《水电水利工程边坡设计规范》进行复核，工程边坡通过以预应力锚索、挂网喷锚支护、设置排水、柔性防护网等措施进行处理，边坡稳定安全系数满足设计地震工况下的

规范要求。 8.2.1.2 滑坡

滑坡主要涉及位于坝址下游的χχχχχχχχχ滑坡以及位于坝址上游的唐央滑坡、色翁桥滑坡，通过对其进行地质勘察、物探试验、现场踏勘和数值分析等综合分析，唐央、色翁桥不会产生整体高速下滑，应做好坡面绿化工作(铺草皮、植树)减少地表雨水下渗。并加强变形观测。χχχχχχχχχ滑坡需对前缘溜滑体施加削坡减载、排水、防冲等保护措施，保护后在遭遇设计地震工况下，稳定安全系数满足规范要求。 8.2.1.3 泥石流

工程区泥石流沟规模较小，主要涉及χχχχχχχχχ滑坡上游边界小沟，根据《泥石流灾害防治工程设计规范》DZ/T0239-2004，设计采用拦挡排导工程措施进行了整治，整治后满足规范要求。 8.2.1.4 崩塌堰塞

工程区边坡均进行了有效治理，工程区以外边坡仍可能出现崩塌情况，破坏性地震甚至可能出现堰塞等情况。

如果出现堰塞情况则需尽早进行爆破清除，避免产生堰塞湖。 8.2.1.5 溃坝

本工程土石坝采取了坝顶采用U型防浪墙、适当提高压实标准、下游坝坡第一级马道以上较缓坝坡至1:1.5、坝顶下游采用混凝土框格+锚筋、下游坝坡大块石护坡、下游坝脚压重等多种抗震工程措施，溃坝可能大大降低。

各种地震工况下的大坝地震永久变形分析表明，坝顶地震沉陷最大值为0.28m，由于坝顶超高值较大，不会出现洪水漫顶，不致引起溃坝次生灾害。 8.2.2 次生灾害的预警 8.2.2.1 工程监测范围及内容

根据χχχχχχχχχ水电站的水文、地质条件，建设规模及其地震设防烈度，工

程安全监测涉及的部位包括挡水建筑物、泄水建筑物、引水发电建筑物和边坡工程及临时建筑物等。设计内容包含坝址区环境量监测、边坡及建筑物变形、渗流渗压、应力应变和大坝地震反应等。

8.2.2.2 坝址区环境量监测

主要布置水尺、温度计、简易气象站等对库水温、水位、降雨、气温、风速等进行观测。

在坝前、近坝区、库区各布置一个观测断面，采用水声勘探仪对坝前淤积进行观测。并在运行初期和运行期进行不定期观测。

下游河床冲涮观测包括：下游水位及河道水面波动、流态、波浪爬高、临岸流速等项目。下游河床冲刷，依据运行初期和运行期现场情况进行临时布设和观测。

8.2.2.3 挡水建筑物监测

在坝顶、下游坝坡2802.00m、2752.00m高程马道设3个监测纵剖面。 在坝0+053.00、0+166.00、0+228.50桩号位置垂直坝轴线共布设3个监测横剖面。

挡水建筑物安全监测主要针对面板堆石坝表面变形、内部变形、坝体坝基渗流、应力应变等进行监测设计。 8.2.2.4 泄水建筑物监测

泄水建筑物安全监测主要针对放空洞、泄洪洞的洞室变形、渗流及水力学进行监测设计。变形、渗流监测剖面根据结构及地质条件，主要选择在围岩薄弱处。

主要采用多点位移计、锚杆应力计、钢筋计、渗压计等监测仪器对其进行监测。

8.2.2.5 引水发电建筑物监测

监测项目有变形、应力应变、外水压力、围岩压力及水位监测等。根据地质条件、地下水位和结构布置的具体特点，监测断面主要布置有：根据地质情况和隧洞长度，在引水隧洞进口段F4、F2断层出露处各布置一个断面，在桩号引1+070.00m、引2+782.00m、引4+117.00m、引6+156.00m处各布置一个断面，共6个监测断面；调压井布设2个典型监测断面；在压力管道桩号管0+207.682下弧段处、0+504.344下弧段处各取一个监测断面，在岔管处布置两个2个断面，共布置4个监测断面。引水隧洞进口处监测断面电缆就近引至引水系统进口边坡测站处，引水隧洞其余断面监测仪器电缆均就近引至施工支洞进行观测，调压井

及压力钢管段监测仪器电缆引入调压井或厂房的测站处。 8.2.2.6 边坡工程安全监测

边坡工程安全监测的目的是监测边坡的稳定性安全，监测的范围包括坝肩开挖边坡、电站进水口边坡、尾水出口边坡、导流洞进出口边坡、泄洪洞进出口边坡、放空洞进出口边坡和χχχχχχχχχ滑坡等。监测内部包括边坡的变形监测、结构支护应力监测等。

(1)变形监测

在边坡上布置表面变形监测墩，采用外观监测手段对边坡的表面位移进行监 测；在边坡上布置测斜管和多点位移计，以监测边坡的深层位移变化。

(2)结构支护应力

在系统支护锚杆安装锚杆应力计，在预应力锚索上安装锚索测力计，以监测 结构支护受力。

8.2.2.7 大坝地震反应监测

本工程设防烈度采用基本烈度7度。修建高堆石坝后，水位抬高，形成较大的库容，可能会出现水库诱发地震，也需加强地震监测。大坝强震监测是验证设计烈度和抗震分析十分重要的监测手段。

(1)监测布设

在坝顶、下游面及最大坝高布置强震仪。 (2)监测布置

a. 在坝顶0+053.00、0+166.00、0+228.50桩号位置各布置一台，在下游2802.00m高程的观测房内布置两台，在2752.00m和2710.00m高程最大坝高剖面的观测房内各布置1台。

b. 在坝的下游400~600m距离的河岸基岩上布设1个测点，作为自由场测站。 (3)仪器数量：强震仪：8台。

8.3 地震应急预案

8.3.1电源

为保证机组在地震后仍能迅速启动，恢复发电能力，χχχχχχχχχ水电站要求机组具有黑启动能力，机组冷却供水系统从高位消防水池取水经减压后

作为机组冷却水的备用水源。

全厂配直流电源作为应急电源，疏散通道有直流电源照明，保证人员的疏散安全，为电站设备提供应急情况下的直流电源。

χχχχχχχχχ大坝上配有柴油发电机，保证闸门的正常工作。 8.3.2交通

本电站坝址距木里县城约178km，距西昌市约424km。木里河干流(上通坝~立洲)规划的六级水电站中固增、俄公堡、沙湾与S216省道相通，立洲厂区和χχχχχχχχχ工程区有通乡公路相连，但现有道路路况较差。木里河流域梯级对外公路干线建成后，交通条件将大为改观。

平时应加强对公路、桥梁、边坡等重要部位的监测工作，并定期组织对已有设施进行抗震检查、加固，落实防范措施。

地震发生后，应尽快集结队伍和机械、车辆等，及时赶到灾区，并派出技术人员赴主要路段查看公路、桥梁的损毁情况，迅速修复被毁坏的公路桥梁等重要设施，加强与当地政府联系，必要时通过政府实行交通管制，征调交通运输工具，优先保证抢险救灾人员、物资的运输及灾民的疏散。 8.3.3通讯

本电站通讯采用光纤通讯。设计选用一套数字式程控交换系统作为调度生产通信。

由于本电站地形条件较复杂，建议业主配置卫星电话通讯方式作为备用。 8.3.4大坝监测

针对面板堆石坝表面变形、内部变形、坝体坝基渗流、应力应变等进行监测设计。通过以上的监测能够反映大坝的变形、应力、渗流情况，根据观测结果分析大坝的运行状态。震后更应加强安全监测。 8.3.5工程安全

管理单位(项目业主)应事先明确并划分重大危险目标，做好地震后将泄洪设施闸门打开泄洪、首先确保大坝安全的可靠应急预案。 8.3.6人员撤离

管理单位(项目业主)应事先明确应急疏散通道、避难场所(包括直升机停机坪等)，并做好地震后紧急情况下的人员撤离应急预案和演练。

9 结论和建议

9.1 结论

(1)汶川地震的影响

汶川8.0级地震震中距工程场地达600km以上，工程区位于汶川8.0级地震烈度图的Ⅵ度区之外，汶川8.0级地震对工程场地的影响烈度小于Ⅵ度，远低于工程场地Ⅶ度的地基本地震烈度值，汶川8.0级地震对χχχχχχχχχ水电站基本无影响。

(2)区域构造稳定性

工程区位于理塘~德巫断裂带、盐源~丽江断裂带、德钦~中甸断裂带和金沙江断裂带所围限的断块内，距工程区较近的理塘~德巫断裂带，主要活动性表现在北西段强，南东段活动性较弱，坝址区主要靠近南东段(约8km)，其他边界断裂均距工程区较远(约100km以上)。断块内无深大的区域性断裂分布，主要为延伸40~60km长的次级断层，断块内部地壳差异运动不显著，区域地质构造较复杂。

工程区位于地跨中国西部强烈隆升区一级新构造运动单元内，处于西部强隆区~川西面状强隆区的三江深切割强隆区内。第四纪以来表现为强烈整体快速抬升。该区新第三纪末期尚处于准平原状态，高程仅1000m左右，第四纪以来与青藏高原同步快速抬升，为青藏高原的组成部分，现存高夷平面为海拔4400~4600m，第四纪以来的抬升幅度达3000~3500m。

从强震活动与新构造运动的关系来看，研究区6级以上强震往往发生在新构造运动较强的边界断裂附近，对工程区而言，距离最近的为理塘~德巫断裂带，该带虽然具备7级地震发震能力，但主要分布在北西段，距离工程场地区相对较远。以工程区为中心，25km为半径的范围内迄今仅有1次4.8级地震，为1975年康定、九龙间6.2级地震的余震。1970~2004年以来台网记录的ML=1.0~3.9级地震共264次，34年间没有ML＝4.0~4.6级地震记载，表明库坝区周围区域的地震活动频度、强度均较低。

在近坝附近无强震记录，距离工程区25km的机落断层为一全新世走滑活动断层，地震危险性较大，预测最大发震能力为7级；工程区50年超越概率10%的地震动峰值加速度坝址区为149cm/sec2，厂址区为150cm/sec2，对应地震基本

烈度为Ⅶ度，100年超越概率2%的地震动峰值加速度为310cm/sec2。2008年5月12日汶川特大地震发生后，四川赛思特科技有限责任公司对木里河沙湾和χχχχχχχχχ水电站工程场地地震安全性评价结果进行了复核，维持工程区地震基本烈度和设计地震动参数与原报告一致的结论。

综上认为：工程区区域构造稳定性较差。 (3)工程区地震地质灾害评价

χχχχχχχχχ水电站的厂址区和库坝区地处深切高山峡谷区，河谷为狭窄的“V”型谷，两岸谷坡地形陡峻，坡度多在40～50?，局部可达70?，形成高陡边坡。谷坡基岩多裸露，但有崩坡积的块石或坡洪积块碎石等堆积于上。在坝址上游5.3km和6.13km处分别有规模达1123万m3的色翁桥滑坡和3589万m3的唐央滑坡，在坝址下游500m处有规模达3723万m3的χχχχχχχχχ滑坡，其前缘现今依然发育有不稳定的小规模的滑坡。谷坡基岩中断裂不发育，但裂隙发育，揉皱及层间滑动常见，在部分地段形成不稳定边坡。此外，谷坡上冲沟发育，地下水较丰富。综合以上地质地貌条件，库坝区和厂址区存在发生崩塌、滑坡和泥石流的条件，特别是色翁桥滑坡、唐央滑坡和χχχχχχχχχ滑坡在遭遇地震力作用下，有产生局部滑动的可能；厂址和坝址区均不存在发生岩土液化和震陷的条件，由于坝址区没有活断层及较大的断层通过，在地震力作用下不会发生地表错断。

根据区域地质背景和库坝区诱震环境因素分析，水库蓄水后，可能诱发构造型地震及表层卸荷型地震，不存在岩溶地震的可能。综合判定，水库蓄水后诱发的构造型水库地震的最大震级为5.0级，发震区域可能在麻若沟—库尾段，距大坝距离在10~30km，对库坝区的影响烈度不会超过Ⅶ度，对坝区建筑物基本无影响，但可能对当地居民生活等产生一定影响，由于坝高达170m左右、库容近4亿m3，且可能诱发5级地震，建议建设专用地震监测台网，对水库诱发地震进行监测。

(4)大坝的安全评价标准

根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》(DL 5180-2003)及《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073-2000)，大坝采用50年超越概率10%(相应的基岩水平峰值加速度149.0cm/s2)进行抗震设计，100年超越概率2%(相应的基岩水平峰值加速度310.0cm/s2)进行大坝抗震校核。

抗震设计工况下坝坡稳定分析严格按碾压土石坝规范要求进行，1级建筑物非常运用条件Ⅱ坝坡抗滑稳定最小安全系数不小于1.2。

(5)材料的动参数

河海大学对坝料动力学特性进行了试验，动力变形基本特性与永久变形参数根据沈珠江模型经验公式进行整理，对坝基砂、心墙料进行了动强度试验研究，试验规范，成果合理。结合工程类比方法提出动力计算参数，为动力反应分析提供了分析依据。

(6)大坝的动力反应

根据河海大学大坝动力反应分析结论：大坝的动力反应50年超越概率10%、100年超越概率2%情况下坝顶顺河向反应加速度分别为岩基输入加速度的3.2倍、2.92倍，垂直向地震加速度反应分别为岩基输入加速度的4.5倍、3倍；地震最大永久沉降分别为10.2cm、28.2cm。

(7)坝坡稳定

分别采用拟静力法、有限元法分析了坝坡的稳定。拟静力法采用经水利水电规划设计总院审查的在水利水电系统推广使用的土石坝设计专用程序STAB计算，成果表明，设计地震工况坝坡稳定安全系数最小值为1.353，满足规范规定；对复核地震工况，坝坡稳定安全系数最低值为1.214，具有一定安全裕度；有限元法设计地震工况下，仅在5个小时段内下游坝坡的最小安全系数Fs小于1.2，且相应的滑弧位置均靠近坝顶附近，为表层滑动；有限元法复核地震工况下，仅在27个小时段内下游坝坡的最小安全系数Fs小于1.2，且相应的滑弧位置均靠近坝顶附近，为表层滑动。

(8)泄水建筑物、引水发电建筑物

泄水建筑物对1#、2#泄洪洞进口及电站进水口闸(塔)体进行设计地震工况下的计算。塔基部位的部分破碎岩体，经采取工程措施处理后整体稳定满足要求。2#泄洪洞消力池边墙稳定性也满足要求。

引水隧洞、调压井及压力管道由于埋于岩体内，隧洞进口及调压井井口均采用钢筋混凝土衬砌，其抗震性能较好，能够满足抗震要求。

发电建筑物厂房各机组段在设计地震工况下的抗滑稳定安全系数均满足规范要求，地基应力均满足地基允许承载力要求。

(9)边坡及滑坡抗震设计

工程边坡主要有左右岸趾板、电站进水口、泄洪洞进出口、放空洞进出口、调压井以及发电厂房边坡。工程边坡采用《建筑边坡工程技术规范》、《水电水利工程边坡设计规范》进行复核，工程边坡通过以预应力锚索、挂网喷锚支护、设置排水、柔性防护网等措施进行处理，边坡稳定安全系数均满足设计地震工况下的规范要求。

滑坡主要有位于坝址下游的χχχχχχχχχ滑坡以及位于坝址上游的唐央滑坡、色翁桥滑坡，通过对其进行地质勘察、物探试验、现场踏勘和数值分析等综合分析，唐央、色翁桥不会产生整体高速下滑，应做好坡面绿化工作(铺草皮、植树)减少地表雨水下渗。并加强变形观测。χχχχχχχχχ滑坡需对前缘溜滑体施加削坡减载、排水、防冲等保护措施，保护后在遭遇设计地震工况下，稳定安全系数满足规范要求。

(10)抗震措施

为了进一步加强坝体抗震能力，设计采取：坝顶超高、坝顶采用U型防浪墙、适当提高压实标准、下游上缓下陡坝坡、坝顶下游采用混凝土框格+锚筋、下游坝坡大块石护坡、下游坝脚压重、压性缝填塞沥青木板、增强面板配筋等项措施，确保大坝在地震期间具有较强的抗震能力。

进水闸(塔)均采用对抗震有利的箱筒式结构。闸(塔)体两侧均采用混凝土部分回填，闸(塔)地基较差部位采用固结灌浆或混凝土置换处理。为加强电站进水口拦污栅墩的整体稳定，将栅闸和主塔体之间采用隔墙和纵撑连接，同时栅墩之间设置横撑连接。

发电厂房建筑物上部框架结构之间设置10cm的抗震缝。

金属结构按大坝抗震标准设计泄洪建筑物进口闸门和门槽，按抗震要求设置启闭机电源，利用厂用电源、电网电源、自备柴油发电机电源，确保闸门能安全泄洪。

监测上加强坝体外部监测与水库水位监测，并确保与上下游梯级电站及外界通讯，使上游梯级电站与本电站地震过程观测数据能及时反馈以供决策。 (11)水力机械

地震发生后，厂房设备可能损坏或水系统管路可能破裂而导致漏水，厂房水

工建筑物漏水也可能会增加，因此应适当加强厂房渗漏排水系统排水能力(包括排水容量和备用排水泵数量)。渗漏排水泵若采用深井泵，泵电机高程宜高于最高尾水位。技术经济可行时，建议选择潜水泵。

考虑到地震发生时，主厂房桥式起重机正在吊运设备，此时可能失去厂用电源，使设备长时间停留在空中摆动。建议在桥机制造中要求制造厂厂考虑在这种极端情况下，相关设备的受力情况，同时主厂房建筑物结构设计相应考虑此极端受力情况。

(12)通信

为提高电站通信系统抵抗各种自然灾害的能力，建议在电站永久通信中增加应急通信通道。

9.2 建议

建议在临震时电站应采取以下临时措施：

开启泄洪(放空)设施，按原河道10年重现期标准洪水下泄，将水库水位适当降低，并通知政府，采取措施使下游群众安全撤离行洪区，确保人民群众生命安全。

加强安全监测，对大坝、边坡、滑坡等关键部位增加监测次数，以便及时掌握现场情况。

确保电站场内场外道路通畅。 震后及时组织电站灾害调查与安全鉴定

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