張楚漢：白鶴灘工程設(shè)計(jì)科學(xué)，論證深入

◎ 記者 | 徐瑤 編輯 | 李顏岐

張楚漢：白鶴灘工程設(shè)計(jì)科學(xué)，論證深入

◎ 記者 | 徐瑤 編輯 | 李顏岐

張楚漢，中國(guó)科學(xué)院院士，清華大學(xué)博士生導(dǎo)師

“無(wú)論是調(diào)查研究、地質(zhì)勘測(cè)、工程設(shè)計(jì)，還是科學(xué)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，白鶴灘工程的科研論證都相當(dāng)深入、精心、細(xì)致，工程咨詢環(huán)節(jié)也比較全面。迄今為止，白鶴灘工程在安全、環(huán)保、移民等方面的工作做得扎實(shí)到位。”

白鶴灘水電站是典型的高壩大庫(kù)，地形地質(zhì)條件十分復(fù)雜，工程的抗震安全是一項(xiàng)重大技術(shù)問(wèn)題。在三峽集團(tuán)和華東院支持下，清華大學(xué)、中國(guó)水科院和大連理工大學(xué)等科研院所共同承擔(dān)了白鶴灘工程抗震安全專題的研究和評(píng)價(jià)。在水利水電結(jié)構(gòu)工程與抗震領(lǐng)域特別是高拱壩抗震分析方面有著深厚造詣的中國(guó)科學(xué)院院士張楚漢就參與了這項(xiàng)工作。

從2006年5月至今，張楚漢先后參加了十多次與白鶴灘工程相關(guān)的專題會(huì)議，兩次到現(xiàn)場(chǎng)查勘。在他看來(lái)，白鶴灘水電站工程建設(shè)可行性研究歷時(shí)較長(zhǎng)，“無(wú)論是調(diào)查研究、地質(zhì)勘測(cè)、工程設(shè)計(jì)，還是科學(xué)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，白鶴灘工程的科研論證都相當(dāng)深入、精心、細(xì)致，工程咨詢環(huán)節(jié)也比較全面。迄今為止，白鶴灘工程在安全、環(huán)保、移民等方面的工作做得扎實(shí)到位。”

百年大計(jì)，安全第一。張楚漢認(rèn)為，白鶴灘工程建設(shè)中有以下幾個(gè)應(yīng)該注意的安全因素。

首先是地質(zhì)。金沙江一帶有很大一片流域地質(zhì)層都由柱狀節(jié)理玄武巖組成。這種地質(zhì)條件并不是白鶴灘獨(dú)有的，溪洛渡和金安橋水電站的地基也是這種巖石。由于拱壩主要是依靠大壩兩岸壩肩的支撐作用維持穩(wěn)定，白鶴灘水電站最大壩高289米，水庫(kù)總庫(kù)容達(dá)206.27億立方米，大壩及兩岸山體承受的水推力巨大。因此，大壩基礎(chǔ)穩(wěn)定非常重要。目前，工程設(shè)計(jì)單位已經(jīng)對(duì)玄武巖的開(kāi)挖、卸荷、變形、穩(wěn)定問(wèn)題采取了許多措施，對(duì)確保白鶴灘工程基礎(chǔ)穩(wěn)定發(fā)揮了重要作用。

其次是地震。地震對(duì)大壩的影響是白鶴灘工程安全建設(shè)中的一個(gè)突出問(wèn)題（迄今在全國(guó)大壩抗震設(shè)防中排名第二）。地震的發(fā)生很難預(yù)測(cè)，如果發(fā)生強(qiáng)烈地震，可能會(huì)造成幾個(gè)方面的影響。張楚漢認(rèn)為，壩頭的抗震穩(wěn)定性是首要關(guān)注點(diǎn)，其次要關(guān)注壩址區(qū)高邊坡穩(wěn)定問(wèn)題，另外，大壩在強(qiáng)震中的抗裂穩(wěn)定性也非常重要。

白鶴灘水電站樞紐建筑物布置

十多年來(lái)，張楚漢一直參與白鶴灘工程所處區(qū)域的地震研究和咨詢工作。他表示，由于在對(duì)白鶴灘工程進(jìn)行可行性報(bào)告研究期間，我國(guó)發(fā)生了汶川地震和其他一些地震，因此專家們所能獲取的壩址資料更加豐富，新的抗震規(guī)范要求更高，對(duì)白鶴灘工程制定的設(shè)防地震烈度也提高了要求，這就加大了設(shè)計(jì)、施工和科研的工作難度。在過(guò)去30年中，我國(guó)投入了大量的人力、物力研究高壩抗震問(wèn)題，已取得了舉世矚目的先進(jìn)成果：一是研究國(guó)際上的案例，考慮如何設(shè)計(jì)一個(gè)耐震的大壩。二是在抗震理念與措施方面，改變過(guò)去讓地震波在壩基局部地區(qū)來(lái)回反射的假設(shè)，轉(zhuǎn)為考慮地震波向外輻射，從而降低20%～30%的大壩震動(dòng)；利用拱壩的結(jié)構(gòu)橫縫，在發(fā)生強(qiáng)烈地震時(shí)，考慮縫隙張開(kāi)，釋放拱向應(yīng)力（這一現(xiàn)象將導(dǎo)致大壩梁向產(chǎn)生拉力，故需采取梁向鋼筋，以加強(qiáng)抗裂能力）。三是對(duì)地基和兩岸邊坡進(jìn)行抗震錨索加固，增強(qiáng)兩岸壩肩的抗震能力，同時(shí)加強(qiáng)上游防滲措施。

第三個(gè)影響安全的因素是壩肩河谷邊坡的變形。金沙江是干熱河谷，正常情況下，兩岸地下水位很低，而當(dāng)水庫(kù)蓄水后，水位抬高達(dá)到三百米，水庫(kù)的水往兩岸山體滲透，導(dǎo)致原本干燥的巖石變成飽和或局部飽和狀態(tài)，山體巖石有效應(yīng)力下降，河谷兩岸向河床中間移動(dòng)，從而產(chǎn)生兩岸峽谷的相對(duì)位移。其結(jié)果是對(duì)拱壩應(yīng)力有所調(diào)整，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致拱壩產(chǎn)生裂縫。這在國(guó)內(nèi)外高拱壩中已有先例，因此要進(jìn)行預(yù)研究，并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)工作。

第四個(gè)安全因素是泄洪。巨大的泄洪流量對(duì)下游產(chǎn)生的沖擊力是巨大的，大壩與隧洞可能產(chǎn)生的空蝕、沖刷，下游霧化對(duì)邊坡的影響，大壩結(jié)構(gòu)產(chǎn)生震動(dòng)等都是應(yīng)當(dāng)關(guān)注的問(wèn)題。

最后，大壩施工中也要重視安全問(wèn)題。白鶴灘工程大壩高，兩岸邊坡陡峻，要切實(shí)保障人員安全和設(shè)備安全。