Dự án Nhà máy Thủy điện Baihetan là một dự án thủy điện quan trọng nhằm phát triển và quản lý thượng nguồn sông Dương Tử Đây là một dự án cơ bản lớn cho sự phát triển của khu vực phía Tây Đây cũng là điểm mạnh xương sống trong bố cục chiến lược năng lượng quốc gia về "Truyền tải điện từ Tây sang Đông" và là một thành phần quan trọng của hệ thống kiểm soát lũ sông Dương Tử Thiết kế địa chấn của dự án nhà máy thủy điện Baihetan là gì? Việc xây dựng trạm thủy điện Baihetan có vai trò gì thúc đẩy việc nghiên cứu công nghệ an toàn địa chấn đập bê tông cao ở nước ta? Để giải quyết những vấn đề này, phóng viên của chúng tôi đã phỏng vấn Chen Houqun, một học giả của Học viện Kỹ thuật Trung Quốc và là kỹ sư cấp cao cấp giáo sư tại Trung tâm Nghiên cứu Địa chấn Kỹ thuật thuộc Học viện Tài nguyên Nước và Thủy điện Trung Quốc
Phóng viên:Khi kiểm tra điều kiện địa chất của Trạm thủy điện Baihetan, những từ phổ biến nhất tôi thấy là "địa chất phức tạp, động đất và môi trường địa hình" Điều kiện địa chất phức tạp của Trạm thủy điện Baihetan là gì?
Chen Houqun:Hạ lưu sông Kim Sa nằm ở khu vực dốc nơi cao nguyên Thanh Hải-Tây Tạng và cao nguyên Vân Nam-Quý Châu chuyển tiếp sang lưu vực Tứ Xuyên Địa hình nhìn chung cao hơn ở phía Tây và thấp hơn ở phía Đông Vùng này có núi cao, thung lũng sâu, sườn thung lũng dốc và lòng sông hẹp Xét về đơn vị cấu trúc địa chất, đây là vùng chuyển tiếp giữa hai đơn vị địa kiến tạo thứ cấp là trục Kangdian (nền nếp lồi Tứ Xuyên-Dian) và đai nếp gấp Yangzitai trên (nếp gấp nền Diandong) Điều kiện thạch học địa tầng khá phức tạp Dự án Baihetan nằm trong vùng chuyển tiếp giữa hai đơn vị kiến tạo thứ cấp là Trục địa lý Kangdian và Vành đai nếp gấp nền tảng Thượng Dương Tử Vị trí đập nằm trong khu vực hình tam giác kẹp giữa phía đông của Vành đai kiến tạo Lương Sơn và Vành đai kiến tạo Lianfeng-Qiaojia Quy mô của các đứt gãy trong khu vực nhìn chung là nhỏ và không ảnh hưởng đến sự ổn định của lớp vỏ khu vực Các điều kiện ổn định vỏ ở khu vực xây đập nhìn chung là tốt Theo phân tích về điều kiện địa chất địa chấn khu vực và đặc điểm hoạt động địa chấn, không có trận động đất nào trên 6 độ richter trong phạm vi 40 km quanh khu vực dự án, nhưng các trận động đất vừa và nhỏ thường xuyên được ghi nhận, cho thấy nguy cơ địa chấn ở khu vực xây đập chủ yếu đến từ ảnh hưởng của các trận động đất mạnh ngoại vi Cường độ tác động tối đa của các trận động đất lịch sử lên khu vực đập là 8 độ, bao gồm trận động đất mạnh 7,75 độ richter ở Đông Xuyên năm 1733 (cách vị trí đập 104 km) và trận động đất mạnh 7,5 độ richter ở Tây Xương năm 1850 (cách vị trí đập 73 km) Cường độ địa chấn của một số trận động đất mạnh ngoại vi khác tại khu vực đập không vượt quá 7 độ Vùng hoạt động kiến tạo bao gồm Đứt gãy Muhe và Đứt gãy Tiểu Giang, có tác động lớn nhất đến khu vực vị trí đập, sẽ có tác động lên vị trí đập không quá 8 độ trong một trăm năm tới theo phân tích cực đoan
Theo "Báo cáo đánh giá về các thông số rung động địa chấn thiết kế của khu vực đập thủy điện Jinshajiang Baihetan" do Trung tâm phòng chống thiên tai động đất Trung Quốc đề xuất vào tháng 2 năm 2016, cường độ địa chấn cơ bản trong khu vực khu vực đập được xác định dựa trên thông số chuyển động địa chấn với xác suất 10% vượt quá nó trong 50 năm, tức là 8 độ
Phóng viên:Sau trận động đất ở Vấn Xuyên, cả nước đưa ra yêu cầu cao hơn về khả năng chống động đất của dự án trong quy hoạch và thiết kế con đập Đồng thời, dư luận cũng đặt nhiều kỳ vọng hơn vào độ an toàn của dự án Những thách thức này đã mang lại những thách thức gì cho khả năng chống địa chấn của con đập? Làm thế nào để đối phó với nó?
Chen Houqun:Trong trận động đất Vấn Xuyên, các dự án thủy điện lớn và vừa được xây dựng ở thượng nguồn sông Mân Giang, đặc biệt là hai đập cao Zipingpu và Shapai Chúng đã chịu đựng được thử thách của những trận động đất mạnh vượt xa các tiêu chuẩn về công sự Các con đập nhìn chung an toàn và ổn định, nhưng thiết kế địa chấn của các công trình phụ trợ và cơ chế quản lý tình trạng khẩn cấp vẫn chưa hoàn hảo, điều này đặt ra những yêu cầu mới về thiết kế địa chấn kỹ thuật và các vấn đề thảm họa thứ cấp Vì vậy, sau trận động đất Vấn Xuyên, trong quá trình phát triển thủy điện ở hạ lưu sông Kim Sa, nhà nước đã nâng vấn đề an toàn địa chấn của các dự án và hồ chứa lên mức rất quan trọng, yêu cầu các đập không được vỡ khi có động đất cực mạnh, không được xảy ra lũ lụt không kiểm soát được và gây ra các thảm họa thứ cấp Những điều này đã đặt ra những yêu cầu cao hơn đối với thiết kế địa chấn và mức độ kháng địa chấn của Baihetan Đồng thời, vào năm 2015, Cơ quan Năng lượng Quốc gia và các cơ quan liên quan khác đã ban hành một loạt thông số kỹ thuật mới của ngành và thông số kỹ thuật quốc gia như "Quy tắc thiết kế địa chấn cho các tòa nhà thủy lực" và "Bản đồ phân vùng tham số động đất của Trung Quốc", đưa ra các yêu cầu mới cho thiết kế địa chấn kỹ thuật Điều này yêu cầu dự án Nhà máy Thủy điện Baihetan phải thực hiện đánh giá an toàn địa chấn và xem xét thiết kế địa chấn theo luật pháp, quy định quốc gia liên quan và các thông số kỹ thuật liên quan Để đảm bảo an toàn địa chấn cho Trạm thủy điện Baihetan, việc phân tích và đánh giá an toàn về an toàn địa chấn của đập vòm của Trạm thủy điện Baihetan đã được thực hiện ngay từ năm 2005; năm 2011, Học viện Nghiên cứu Tài nguyên Nước và Thủy điện Trung Quốc đã thực hiện "Nghiên cứu Đánh giá và Phân tích An toàn Địa chấn của Đập Vòm trong Giai đoạn Nghiên cứu Khả thi của Nhà máy Thủy điện Baihetan"; vào năm 2013, Viện Khảo sát và Thiết kế Đông Trung Quốc đã thực hiện "Nghiên cứu đánh giá và phân tích an toàn địa chấn của Đập vòm trạm thủy điện Baihetan" “Báo cáo đặc biệt về nghiên cứu và thiết kế địa chấn và chống địa chấn của Dự án nghiên cứu khả thi Nhà máy thủy điện Hetan”; Năm 2016, Học viện Tài nguyên nước Trung Quốc đã xem xét lại và cải tiến báo cáo đánh giá an toàn địa chấn của dự án Nhà máy thủy điện Baihetan theo quy định mới, đồng thời cùng thực hiện "Báo cáo nghiên cứu đánh giá và phân tích đánh giá về an toàn địa chấn của đập vòm Baihetan" với Trung tâm phòng chống thiên tai động đất Trung Quốc Đồng thời, phần mềm điện toán song song do Học viện Tài nguyên nước Trung Quốc phát triển độc lập đã được sử dụng và siêu máy tính Tianhe-1 được sử dụng để tiến hành các thí nghiệm mô phỏng và phân tích về an toàn địa chấn của dự án Trạm thủy điện Baihetan Thông qua nghiên cứu, trình diễn và thử nghiệm nhiều lần, độ an toàn trong thiết kế địa chấn của Baihetan đã được đảm bảo
Phóng viên của chúng tôi:Là trạm thủy điện lớn thứ hai trên thế giới, Trạm thủy điện Baihetan có sức chứa 20,6 tỷ mét khối Một số độc giả lo ngại liệu nó có gây ra động đất hay không Bạn nghĩ gì về điều này?
Chen Houqun:Bốn trạm thủy điện bậc thang trên sông Kim Sa đều có trạm quan sát động đất mạnh và bốn trạm quan sát này được kết hợp thành một mạng lưới quan sát động đất lớn Sau khi quan sát và phân tích sâu rộng, chúng tôi kết luận rằng Hồ chứa Baihetan sẽ không gây ra các trận động đất vượt quá cường độ của các trận động đất kiến tạo tự nhiên
Cơ chế gây ra động đất hồ chứa rất phức tạp và vẫn chưa được giải quyết Chủ yếu là do sự hiểu biết hiện tại về đặc tính khối đá và mô hình chuyển động của nước trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao sâu trong quá trình hình thành đá nơi có nguồn động đất hồ chứa vẫn còn chưa đầy đủ Do đó, rất khó để thiết lập một mô hình vật lý để mô tả quá trình phức tạp này và các định luật cơ bản của nó chỉ có thể được khám phá thông qua các phương pháp thống kê và tương tự Tôi nghĩ rằng trận động đất ở hồ chứa có thể được chia đại khái thành hai loại tùy theo nguyên nhân của chúng:
Một loại là các vi địa chấn nông phi cấu trúc liên quan đến sự điều chỉnh ứng suất trong các núi đá vôi, mỏ và khối đá bề mặt Chúng thường xảy ra ngay sau khi trữ nước trong hồ chứa và thay đổi mực nước, đồng thời có liên quan đáng kể đến mực nước Loại động đất hồ chứa này thường xảy ra ngay sau khi hồ chứa đầy nước hoặc mực nước thay đổi đáng kể và thường liên quan đến mực nước Cường độ tối đa của nó sẽ không vượt quá cường độ 3 đến 4, không gây hại cho công trình và khu vực hồ chứa Phần lớn các trận động đất hồ chứa trên khắp thế giới đều thuộc loại này
Loại thứ hai là các trận động đất cấu trúc hồ chứa do nước hồ chứa gây ra trên các đứt gãy sinh chấn quan trọng đi qua hoặc lân cận khu vực hồ chứa Tâm chấn của các vi địa chấn sau khi hồ chứa nước thường có dạng dải liên tục hơn, phần nào liên quan đến cấu trúc sinh địa chấn, đồng thời cường độ và cường độ tăng theo cho đến khi xảy ra động đất chính Các dư chấn sẽ tiếp tục trong một khoảng thời gian trong quá trình điều chỉnh ứng suất đá tiếp theo Do nước hồ xâm nhập chậm vào các tầng đá sâu nên thời điểm xảy ra chấn động chính thường chậm hơn thời điểm hồ chứa đạt mực nước cao nhất hoặc trải qua những thay đổi đáng kể Cường độ tối đa của cú sốc chính có thể cao hơn, đây là mối quan tâm chính về khả năng chống động đất kỹ thuật Cho đến nay, 4 trận động đất do hồ chứa có cường độ trên 6 trên thế giới đều thuộc loại tiền chấn-chính chấn-dư chấn này Mối quan tâm lớn đối với xã hội và cộng đồng kỹ thuật là các trận động đất do các hồ chứa như vậy gây ra
Cho đến nay, tỷ lệ các trận động đất do hồ chứa gây ra do tích nước trên thế giới là cực kỳ nhỏ trong tổng số hồ chứa Trong số hơn 100 trận động đất hồ chứa được báo cáo ở hơn 30 quốc gia, phần lớn là các trận động đất hồ chứa phi cấu trúc Tâm chấn của trận động đất hồ chứa phi cấu trúc rất nông và cường độ không lớn Nói chung, nó không vượt quá cường độ 3 đến 4 Người dân có thể cảm nhận được nó ở rất gần tâm chấn, nhưng nó sẽ không ảnh hưởng lớn đến sản xuất và đời sống của người dân địa phương chứ đừng nói đến việc gây hại cho đập
(Bài viết này ban đầu được đăng trong số đặc biệt về xây dựng toàn diện dự án chính Nhà máy thủy điện Baihetan do China Three Gorges Project News xuất bản vào ngày 3 tháng 8 năm 2017)