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梯级电站系统的地震危险性评价方法

作　者: 雷建成
导　师: 高孟潭
学　校: 中国地震局地球物理研究所
专　业: 固体地球物理学
关键词: 梯级电站系统 大坝 地震危险性 失效风险 评价
分类号: P315
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本文的研究目标是：以大渡河干流梯级电站系统为分析实例,考虑汶川8.0级地震后地震环境的变化,研究复杂地震环境对梯级电站工程系统地震危险性的影响特征,在对梯级电站大坝以及梯级电站系统进行一些简化和假定的基础上,将全部梯级电站作为一个整体,考虑上游大坝对下游相邻大坝的附加危险性影响,提出梯级电站系统地震危险性评价的新方法。本文充分收集了西南地区现代地震实际资料,统计、转换得出了西南地区地震烈度、基岩地震动衰减关系。充分收集近年来地震安全性评价工作中取得的资料和成果,广泛、深入地吸收汶川8.0级地震后取得的新资料、新认识,对大渡河流域及邻区的地震构造环境和地震活动特征进行了深入研究。根据区域地震活动、地质构造的具体特点,在较小的空间尺度上划分了甘南川北地震带、川滇块体地震带和四川盆地地震带3个地震带,统计求出了相应的地震活动性参数。采用小尺度的地震带划分方案,可以更加真实地反映区域的地震活动的水平,较好体现控制建筑物抗倒塌的地震作用的水平。本文开创性地提出了双场点地震危险性分析方法,用以计算在相同地震构造环境中,在相同的地震作用下,相邻两个工程场点同时超越给定地震动参数的概率。该方法是确定系统的危险段落、场点遭受的附加地震危险的有效工具。大坝单元的地震危险性来源分析表明,其联合地震危险性由以下2部分构成：(1)在给定的地震环境中,该大坝单元遭遇超标地震作用而获得的自身地震危险性；(2)上游大坝破坏失效后,由于灾难性库水溢出的传递,而对该大坝单元产生的附加地震危险性。考虑到库容因素,本文引入一个调洪系数来衡量水库对上游洪水的承接消减能力。文中还对附加地震危险性的来源和计算方法进行了详细研究。把梯级电站系统简化为串联系统,计算得出梯级电站系统的地震危险性。此外,根据梯级电站系统各大坝单元的联合地震危险性,可以确定梯级电站系统的薄弱环节。在众多影响梯级电站系统地震危险性的因素中,本文只考虑地震因素引起的大坝失效,重点关注结构破坏、垮坝、漫顶等3种很可能直接导致灾难性库水溢出的失效模式。根据美国西部大坝的抗震设防目标和标准、在地震作用下的失效概率,以及我国大坝年平均溃决概率与美国西部大坝年平均溃决概率基本持平的事实,分析得出大坝在遭遇超标地震时发生失效的条件概率为P(F|E)=3.137×10-2。在梯级电站系统的地震危险性评价的基础上,本文对梯级电站系统的地震失效风险进行了初步研究。对大渡河干流梯级水电站系统的实例研究发现,在当前的地震环境下,各个大坝的地震危险性与原设计目标有一定的差别。通过大坝的联合地震危险性发现,危险程度最高的几个电站依次是：铜街子、沙坪、龚嘴、老鹰岩、龙头石、卜寺沟、达维、硬梁包等。进一步分析表明,上游大坝的附加地震危险性对梯级电站系统地震危险性评价结果有重大影响,必须予以考虑。提高梯级电站系统最薄弱的几个电站的设防参数,是提高系统地震安全性的最有效的途径。

全文目录


摘要  6-8
Abstract  8-10
第一章 引言  10-20
第二章 大渡河干流梯级电站系统基本特征  20-26
  2.1 自然地理  20-21
  2.2 大渡河干流梯级电站规划方案  21-24
  2.3 工程等级及防洪标准  24-26
第三章 地震地质环境及潜在震源区划分  26-84
  3.1 区域大地构造环境的滋生及其演化简史  26-28
  3.2 研究区地貌与新构造运动的基本特征  28-30
  3.3 研究区主要断裂带特征及其活动性  30-70
  3.4 潜在震源区划分  70-84
第四章 地震活动特征及地震活动性参数确定  84-105
  4.1 地震目录建立  84
  4.2 地震带划分  84-88
  4.3 地震带地震活动的时间进程分析与未来地震趋势估计  88-93
  4.4 地震带地震活动性参数确定  93-99
  4.5 潜在震源区地震活动性参数确定  99-105
第五章 地震动衰减关系  105-115
  5.1 地震烈度衰减关系  106-109
  5.2 地震动衰减关系  109-115
第六章 大渡河干流梯级电站单体的设防参数与现今地震危险性  115-122
  6.1 原有的地震安全性评价结果与现今地震危险性  115-119
  6.2 设防参数与相应的重现期  119-122
第七章 双场点地震危险性分析方法及其应用  122-131
  7.1 单场点地震危险性分析方法  123-125
  7.2 双场点地震危险性分析方法  125-126
  7.3 应用实例——大渡河干流梯级电站系统的河段危险性分析  126-131
第八章 梯级电站系统的地震危险性评价方法  131-145
  8.1 基本思路  132-133
  8.2 单元地震危险性的来源分析  133-134
  8.3 库容因素的考虑  134-135
  8.4 单元地震危险性的计算  135-137
  8.5 梯级电站系统地震危险性的计算  137-138
  8.6 大渡河干流梯级电站系统的地震危险性  138-145
第九章 梯级电站系统的地震失效风险初步研究  145-152
  9.1 基本原理  146
  9.2 影响梯级电站系统地震失效风险的几个基本因素  146-150
  9.3 地震失效风险初步研究——以大渡河梯级电站系统为例  150-152
第十章 提高梯级电站系统地震安全性的途径  152-159
  10.1 影响梯级电站系统安全性的因素  152
  10.2 提高梯级电站系统地震安全性的途径  152-153
  10.3 薄弱环节的确定  153-155
  10.4 提高薄弱环节设防参数对系统安全性的影响  155-159
第十一章 结论与讨论  159-165
  11.1 研究目标  159
  11.2 主要研究内容  159-160
  11.3 主要结论  160-163
  11.4 存在的主要问题  163-165
参考文献  165-174
致谢  174-176
作者简历  176-177
在学期间主要学习、实践活动  177-180
  1. 博士研究生学习过程  177
  2. 科研课题  177
  3. 社会实践活动  177-179
  4. 学术交流、学术报告活动  179-180
在学期间论文清单  180

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 地球物理学 > 大地（岩石界）物理学（固体地球物理学） > 地震学
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