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中国水利水电科学研究院副院长贾金生谈水电站风险管理:“许多国家都交了昂贵的学费”

日期:2012-9-7

中国水利水电科学研究院副院长 贾金生
■汶川地震给我们的启示至少有一条:坝型的选择,要尽量选择有胶结作用的混凝土坝,即使漫顶也不会导致溃决。
■不是说瑞士等国家不想节省投资,而是他们在面对不确定性风险的时候采取了更保险的做法。
■我国现在各种坝型都到了引领世界先进水平的程度,确实令人鼓舞,但不可过于自信。
近日,中国水利水电科学研究院副院长贾金生在2012全国大中型水电站风险管理标准化(规范)论坛上表示,目前我国正在集中建设200米甚至300米量级的高坝大库,应该吸取俄罗斯萨扬—舒申斯克水电站事故的教训,加强水电站安全风险管理方面的研究,做到未雨绸缪。
据了解,20世纪60年代,水电站风险管理在美国提出,1991、1994年加拿大和澳大利亚分别出台了相应的标准和规范,我国起步相对较晚。贾金生介绍,风险的一个重要内容就是随机性事件的影响,需要通过提高标准和安全度来规避。荷兰因三分之一国土在海平面以下10米,因此其防洪标准非常高,海堤在两万年一遇以上、重要河堤在2000—3000年一遇以上。而我国水库大坝大多在百年一遇、只有少数在千年一遇的标准。
记者:如何规避水电站建设的重大风险?
贾金生:一个是极端自然灾害下的安全问题,例如日本福岛核电站事故,给全世界上了一课。事故之后核电站停工运行,日本35%的电力供应受到影响。由于面临诸多不确定性,因此关于地震、海啸对于重大工程的影响要引起高度重视。例如汶川地震中,尽管紫坪铺、沙牌非常万幸没有发生漫顶,但确实有不少中小型水电站和水库大坝是遭受了漫顶洪水。有些洪水漫顶不是因为概率没有算清楚、也不是因为违背规范规定,而是因为上游堰塞湖溃决导致漫顶。这次地震给我们的启示至少有一条:坝型的选择,要尽量选择有胶结作用的混凝土坝,即使漫顶也不会导致溃决。例如台湾的石岗坝,尽管有断裂带穿过,地震后也只是破坏了一个坝段,没有发生垮坝。
针对重大不确定风险,既要不断创新,也应在方案的选择上慎之又慎。现在我们的水电开发集中在地震频发、地质条件恶劣的西部,不确定性因素更为突出,都需要我们加强对新坝型的研究。
记者:您曾提到高坝大库发展走在前面的国家在历史发展过程中都交了昂贵的学费,在某种程度上说,坝越高意味着风险也越大,交了学费,影响也大。
贾金生:高坝大库的发展实际上是一个渐进的过程,从19世纪以来,坝高基本上以每年2米的幅度递增。1850年以前,世界上高于30米以上大坝少于100座。水库大坝在中国历史悠久,但1850年以前也基本没有高坝。从某种程度上说,坝高体现了技术水平。同时,高坝也意味着高风险。
面板堆石坝是我国目前优先选择的坝型。日本在20世纪60年代建成一座面板坝,但由于针对漏水的修补加固很困难,导致日本出于提高安全度考虑,至今极少采用面板坝。这实际也是很大的损失,因为从国际实践看,只要措施得当,面板坝是可以做到既安全又经济的好的坝型。前不久我到日本开会,走访了几个水电站,印象非常深刻:一个是日本水电站工期非常长,很小的坝都要12年;再一个就是坝体非常“肥胖”,他们的碾压混凝土坝的下游坡坡比是1:0.84,我国是1:0.7左右;上游坡三分之坝高处还有一个反坡,此外还有许多为安全考虑的措施,这就直接导致了他们的大坝建造成本高。但从安全运行的百年大计考虑,对于日本这样的地震多发国家,这也提高了水库大坝的抗震及抗灾害能力,因此日本因地震、洪灾溃坝的例子非常少。
瑞士在上世纪50—60年代的水电发展过程中溃了几个土石坝,于是后期发展大多都采用了混凝土结构。上世纪50年代末60年代初瑞士建成了迄今为止世界上最高的混凝土重力坝——大迪克逊坝(坝高285m)。但我们在比较瑞士大迪克逊坝、美国德沃夏克坝(坝高219m)以及日本重力坝的设计导则时发现,中国在建设高混凝土重力坝的过程中还是过于激进了,也就是说我们面临不确定性问题(包括大坝会不会高压水劈裂、在强地震烈度区会不会破坏、会不会漏水堵不住等)时考虑得并不是非常周到。学水工的都知道,重力坝的设计就两条准则:抗滑稳定和无拉应力准则。但是瑞士在50年代建大迪克逊坝的时候、美国在建德沃夏克坝的时候就没有用这个准则,他们的断面都比我们的大10%左右。可以想象,在上个世纪50年代修混凝土坝比我们大10%的断面是什么概念。不是说瑞士等国家不想节省投资,而是说他们在面对不确定性风险的时候采取了更保险的做法。
俄罗斯也交了昂贵的学费。俄罗斯的很多坝型曾在一段时期内引领了世界坝工技术潮流,包括高拱坝(英古里)、土石坝(罗贡、努列克)、重力坝(萨扬—舒申斯克)。萨扬—舒申斯克电站,实际上在三个方面出现重大问题,一个是泄洪消能出问题花了很多钱修补;第二个是高压水劈裂、漏水堵不住,导致行业内不少专家给中央写信,中央成立最高层的工作组组织审查;第三个是没有对电厂老化设施进行及时更新与维护从而导致发生水轮机、发电机组破坏事故。最后导致两大问题,一个是俄罗斯的水电发展至今跟非洲差不多,开发度低,只有10%左右,一直没纳入重要日程;第二个影响就是俄罗斯从此高坝大库建不成了,200米以上基本不建。
奥地利在发展高拱坝的过程中也交了学费,也是由于面对不确定性问题认识不清,过于追求经济和节省。上世纪70年代建的131米的施莱盖斯拱坝,运行中出现了地基拉裂,修补加固增加了不少投资,因此后期建180多米的Zillergründl拱坝时,设置了干性底缝,结果发生坝体开裂,不得不放空大修,干性底缝改为湿性底缝。在200米坝高的科恩布赖拱坝建设过程中,吸取教训在上游设置护坦,结果坝踵依然发生了开裂,不得已放空大修并加大坝体断面以提高安全度。所幸这3座水库都是小水库,而且是抽水蓄能电站的上库,最大库容也就2亿立方米。试想,我们300米级高坝发生漏水堵不住,或者发生大的劈裂,我们的库容是200亿立方米甚至更大,对整个行业的影响绝对是灾难性的。
面板坝对巴西也有很大的影响,巴西有几座200米级的高面板坝,也做了放空大修。我国学习巴西,现在已经超过了巴西。但是大家应该看到,我们的很多工程在应对突发事件、在应对有可能的水下漏水和大渗漏方面、在预留未来可修复的措施方面都是有欠缺的、需要加大研究的。例如丰满大坝,应该说修补加固是有条件的,非常遗憾的是,日本修建时在坝前丢了各式各样的混凝土构件,导致上游面清理非常困难,增加了上游面水下修补加固的难度。事实上我国现在很多的工程,在坝前也都没有预留未来修复加固的措施和策略,因此这方面需要加强。
记者:风险防范胜于救灾,这是众所周知的道理,落实到水电工程建设中,具体要怎么做?
贾金生:首先在投资国外工程时要关注政治和社会稳定性风险。1995年,我曾参与天荒坪抽水蓄能电站上水库德国公司的投标,和他们一起编标书。他们就特别强调对不了解的政局要投保险,保险要加到标价中去,当时为此中方和德方出现了反复争论,因为属于投标后的议标,中方希望去掉这部分价钱,德国始终坚持,这一方面由于德国公司对我国缺乏了解,但也说明德国公司具有很强的风险防范意识。相比,我们在伊洛瓦底江的密松电站,应该增加一份风险投资保险。
其次就是安全意识,也就是防患于未然。我特别看了一下我国1991年的水库大坝条例,其中关于安全的有关规定已与当前不相适应,最近水利部在强化有关工作,也委托中国水科院、中国大坝协会等做一些事情。安全管理涉及到方方面面,前年我陪同水电学会荣誉理事长周大兵到美国去,同美国的几位专家专门讨论了这个问题。他们认为无论是应对气候变化还是发展经济,都需要提高防洪标准,增加溢洪设施,消除可能的隐患。我们知道,美国的防洪标准已经够高了,但他们要求安全再安全。例如,我们认为碾压混凝土坝自身防渗没有问题,但即便是美国这样最早开始研究碾压混凝土坝的国家,至今还要在上游面再增加一道柔性防渗。他们说多花点钱没关系,一定要做到万无一失,一旦出了问题对一个行业是巨大的伤害,我觉得这值得我们借鉴。
关于风险控制,我认为确实要加强措施和方案的配套研究。大家知道我国是世界上水库大坝最多的国家,同时溃坝事故也是最多的,这些溃坝多是过去50、60年代修建的小土石坝,即“小土群”模式建设的坝(规模小、土石坝、群众运动建设)。那个时候用的材料、设计的结构以及施工都有很多缺陷,但是我们今天面临的一个问题是如何保障这些坝漫顶不溃决、增强安全性。
此外,我认为还要加强执行标准的研究。我国现在各种坝型都到了引领世界先进水平的程度,确实令人鼓舞,但不可过于自信,应该结合我国工程建设实际加大相应标准的合理性研究,要加强措施和方案选择的研究。水利部也在组织研究水库大坝工程设计年限的问题,像三峡、二滩等重大工程,运行200、300甚至500年以上至更长时间都是有可能的,但是在几百年的运转过程中会遇到各式各样的问题。像丰满电站运行60、70年之后,它的地震标准实际上会发生变化,当时选择的参数也要重新修订,修补加固需要提上日程,遗憾的是那个年代建设的工程都没有留余地,这些都值得我们今天进行反思。我们毕竟在建200米以上,300米量级的高坝大库,我们的潜水员目前只能到水下60米至100米,我们应该未雨绸缪,组织行业对高坝大库修补加固、检查维护能够提供办法,现在加拿大、美国走在我们前面。俄罗斯萨扬—舒申斯克水电站漏水堵不住的时候全国一片惊慌,两年之后才找到一家法国公司,虽然我们现在还没有遇到这样的问题,但我们应该借鉴俄罗斯,不走他们的老路。(来源:中国环境报)

 

 
 

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