瓦里昂大壩簡(jiǎn)介ppt課件

瓦里昂大壩,前世今生,1,地理環(huán)境,瓦依昂大壩位于意大利北部阿爾卑斯山區(qū)皮亞韋（Piave）河的左岸支流瓦依昂河上，距匯入皮亞韋河的瓦依昂河河口約2km。距離最近的城市為瓦依昂市。阿爾卑斯山區(qū)良好的森林覆蓋和得天獨(dú)厚的氣候條件，使得這里春夏秋三季雨量充沛，山谷中河流淙淙，水利資源十分豐富。,2,地理環(huán)境,早在1939年，工程師們就對(duì)這里進(jìn)行了考察，提出了最早的設(shè)計(jì)方案：鑒于單獨(dú)一個(gè)山谷的溪流水力較小、而相鄰山谷相距很近，工程師們提出了修建穿山隧洞，將相鄰的峽谷湖泊、溪流聯(lián)接起來(lái)，集中水量和落差，建立大型水電站的工程構(gòu)想。瓦依昂山谷獨(dú)特的地理?xiàng)l件，成為實(shí)現(xiàn)上述構(gòu)想的最佳地點(diǎn)：山谷呈葫蘆型，谷口狹窄便于修建大壩；山谷內(nèi)腹寬闊、深度大，能最大程度地多蓄水。根據(jù)規(guī)劃，瓦依昂大壩的壩身高達(dá)230米。,3,社會(huì)背景,1943年，意大利剛剛結(jié)束墨索里尼的獨(dú)裁統(tǒng)治，從二戰(zhàn)的硝煙中擺脫出來(lái)。經(jīng)過(guò)戰(zhàn)火洗禮，這個(gè)國(guó)家早已滿目瘡痍，缺少?gòu)钠嚨矫姘膸缀跻磺挟a(chǎn)品。為了獲得重建所必需的電力供應(yīng)，也為了滿足電力集團(tuán)對(duì)利潤(rùn)的渴望，在SADE（亞德里亞電力協(xié)會(huì)）的游說(shuō)下，就在這一年，國(guó)會(huì)中35位部長(zhǎng)中的13位被召集起來(lái)舉行會(huì)議，決定在意大利東北部阿爾卑斯山區(qū)修建一座當(dāng)時(shí)世界上最高的大壩瓦依昂大壩。,4,社會(huì)背景,盡管根據(jù)法律規(guī)定，要表決是否興建瓦依昂大壩這樣的議題，必須有超過(guò)半數(shù)的部長(zhǎng)到會(huì)，因此表決結(jié)果事實(shí)上是非法和無(wú)效的，但1948年，意大利共和國(guó)的第一任總統(tǒng)路易吉埃納烏迪還是簽署批準(zhǔn)了這一議案。,5,剛竣工時(shí)的瓦依昂大壩,6,地質(zhì)環(huán)境,數(shù)千萬(wàn)年前這里是一片海洋，形成了石灰?guī)r和粘土相互層疊的結(jié)構(gòu)，石灰?guī)r層間的粘土層在受水浸潤(rùn)時(shí)極易形成泥漿，使巖層間的摩擦力降低，存在導(dǎo)致滑坡的隱患。,7,地質(zhì)環(huán)境,壩址區(qū)主要地質(zhì)問(wèn)題為向斜褶皺裂隙和斷裂較發(fā)育。裂隙主要有三組，一是層理和層理裂隙，充填有極薄的泥化物；二是與河流流向垂直的垂直裂隙；三是兩岸岸坡卸荷裂隙，重疊分布，形成深度為100150m的卸荷軟弱帶，這三組裂隙將巖體切割成7m12m14m的斜棱形體。,8,地質(zhì)環(huán)境,施工剛開(kāi)始，工程人員就發(fā)現(xiàn)左壩肩岸坡很不穩(wěn)定，根據(jù)瓦依昂河谷地質(zhì)結(jié)構(gòu)，有學(xué)者提出有產(chǎn)生深部滑坡的可能性，但設(shè)計(jì)師認(rèn)為深部滑坡不可能發(fā)生，施工照常進(jìn)行，直到大壩建成，仍未對(duì)岸坡的穩(wěn)定性及發(fā)展趨勢(shì)作出明確判斷。不過(guò)設(shè)計(jì)師還是按常規(guī)考慮了水庫(kù)可能發(fā)生的各種災(zāi)害，如壩體破壞、滑坡等問(wèn)題，并在大壩下游及與居民點(diǎn)相近的地點(diǎn)設(shè)置了一系列諸如防洪墻、泄洪道之類防洪減災(zāi)設(shè)施。,9,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),1956年，大壩正式開(kāi)始施工。瓦依昂大壩的獨(dú)到之處在于采用了雙曲拱結(jié)構(gòu)。這種壩體在水平和垂直兩個(gè)方向都呈弧形，載荷施加在壩拱上，減輕了梁的載荷，不但受力條件更好，可以承載更強(qiáng)的負(fù)荷，且壩身可以造得很薄，節(jié)省了工期和用料。為了改善壩體應(yīng)力狀況，沿壩體周邊還設(shè)置了一道像鉸一樣的縫，將壩體與其下的墊座分開(kāi)，壩體從上到下也設(shè)置了4條水平縫，從而大大加強(qiáng)了拱的作用。,10,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),為保證澆筑質(zhì)量，所有這些縫都在冬季進(jìn)行灌漿。地基也作了全面處理，進(jìn)行了灌漿作業(yè)?？紤]到兩岸巖體內(nèi)裂隙發(fā)育，還采用了預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行加固，左岸用125根，右岸用25根，每根長(zhǎng)55米。大壩設(shè)計(jì)師、著名建筑學(xué)家塞門薩（Semenza）宣稱，瓦依昂大壩可以承受超過(guò)設(shè)計(jì)值11倍的負(fù)荷而安然無(wú)恙。,11,建設(shè)中的瓦伊昂大壩,12,設(shè)計(jì)變更,50年代末正值世界核電開(kāi)發(fā)的黃金時(shí)代，核電具有更高、更穩(wěn)定的發(fā)電量，這無(wú)疑是比水電更大的誘惑。1957年4月，羅馬的政客們放了一個(gè)大衛(wèi)星：大壩改成為核電站配套服務(wù)的抽水蓄能電站，高度從初始的230米增加到264.6米，這樣就使水位上升到722.5米高程，不但在雙曲拱壩中首屈一指，而且成為世界第二高的大壩；庫(kù)容也增加到初始設(shè)計(jì)的三倍，達(dá)1.65億立方米。,13,水庫(kù)實(shí)驗(yàn)性蓄水時(shí)岸坡發(fā)生大規(guī)模裂縫,14,災(zāi)難開(kāi)端,1959年秋天，瓦依昂大壩竣工，1960年2月水庫(kù)開(kāi)始試驗(yàn)性蓄水。原本相對(duì)穩(wěn)定的巖層在巨大的水壓下開(kāi)始滲水，水和巖層深處的粘土發(fā)生作用，坡體開(kāi)始變得不穩(wěn)定。同年10月，當(dāng)水位到達(dá)635米時(shí)，左岸地面出現(xiàn)一道長(zhǎng)達(dá)18002000m的M形裂縫，隨后發(fā)生了局部崩塌，塌方體積達(dá)70萬(wàn)立方米，壩前出現(xiàn)高達(dá)10米的涌浪。,15,災(zāi)難開(kāi)端,一個(gè)月后水位上升到652米，崩塌滑坡再次發(fā)生，岸坡位移速度達(dá)到每天3.5厘米，恐懼萬(wàn)分的水電站工人連夜撤離，蓄水隨后停止，水位被降至600米以下，位移隨即減少至0.3厘米/天左右。設(shè)計(jì)部門認(rèn)為，水位上升引起孔隙水壓力上升是造成滑坡發(fā)生的關(guān)鍵因素，并認(rèn)定降低水位上升速度可以阻止滑坡發(fā)展。在接下來(lái)的2年時(shí)間里，這一措施受到了一定成效，但隨著蓄水和排水試驗(yàn)的反復(fù)進(jìn)行，岸坡位移也隨之時(shí)大時(shí)小，始終無(wú)法徹底消除，庫(kù)區(qū)地震也十分頻繁。,16,蓄水試驗(yàn)中發(fā)生的兩次崩岸,17,災(zāi)難降臨,1962年底，國(guó)家電力公司（ENEL）從SADE手中買下了瓦依昂水庫(kù)，為盡早通過(guò)驗(yàn)收，從1963年初開(kāi)始，蓄水試驗(yàn)的步子再一次加快。到4月份，庫(kù)區(qū)水位突破700米，達(dá)到702米；7月中旬，水位進(jìn)一步增至710米，某些控制觀察點(diǎn)錄得每天超過(guò)0.5厘米的移動(dòng)量；到8月份增加到每天0.8厘米。到了9月初，水位提高至715米時(shí)，位移速度已增至每天3.5厘米。,18,災(zāi)難降臨,ENEL企圖降低位移速度，開(kāi)始緩慢降低水位至705米，但從9月28開(kāi)始瓦依昂地區(qū)普降大雨，進(jìn)一步惡化了岸坡結(jié)構(gòu)，所以位移不但沒(méi)有降低，反而繼續(xù)增加，至每天超過(guò)20厘米的驚人水平。瓦依昂山谷中發(fā)出奇怪的聲音，水庫(kù)里的水也變得渾濁，山腳下的公路在兩年的時(shí)間里移動(dòng)了半米多。當(dāng)?shù)卣l(fā)出警告，惶恐不安的村民開(kāi)始陸續(xù)逃離家園，然而這一切已經(jīng)太晚太晚。,19,災(zāi)難降臨,1963年10月9號(hào)22點(diǎn)39分。連日大雨今天剛剛停息，這是一個(gè)雨后晴朗的夜晚，瓦依昂山谷仿佛睡著了一般，夜幕下的一切都顯得那么靜謐安寧。就在這一刻，瓦依昂水庫(kù)南坡一塊南北寬超過(guò)500米、東西長(zhǎng)約2000米、平均厚度約250米的巨大山體忽然發(fā)生滑坡，超過(guò)2.7億立方米的土石以100公里的時(shí)速呼嘯著涌入水庫(kù)，隨即又沖上對(duì)面山坡，達(dá)到數(shù)百米的高度，整個(gè)時(shí)間不超過(guò)45秒?；聲r(shí)發(fā)出的巨大轟鳴聲幾十公里以外都能聽(tīng)見(jiàn)。,20,災(zāi)難降臨,此時(shí)水庫(kù)中僅有5000萬(wàn)立方米蓄水，不到設(shè)計(jì)庫(kù)容的1/3。所有的水在一瞬間沸騰，橫向滑落的滑坡體在水庫(kù)的東、西兩個(gè)方向上產(chǎn)生了兩個(gè)高達(dá)250米的涌浪：東面的涌浪沿山谷沖向水庫(kù)上游，將上游10公里以內(nèi)的沿岸村莊、橋梁悉數(shù)摧毀；西面的涌浪高于大壩150米，翻過(guò)大壩沖向水庫(kù)下游，由于壩下游河道太狹窄，越壩洪水難以迅速衰減，致使涌浪前峰到達(dá)下游峽谷出口時(shí)仍然高達(dá)70米。先前設(shè)置的防洪設(shè)施在巨大的洪水面前形同虛設(shè)，洪水涌人皮亞韋河，徹底沖毀了下游沿岸的1個(gè)市鎮(zhèn)和5個(gè)村莊。,21,災(zāi)難降臨,從滑坡開(kāi)始到災(zāi)難發(fā)生，整個(gè)過(guò)程不超過(guò)7分鐘，共有1900余人在這場(chǎng)災(zāi)難中喪命，700余人受傷。巨大的空氣沖擊波使電站地下廠房?jī)?nèi)的行車鋼梁發(fā)生扭曲剪斷，將廊道內(nèi)的鋼門推出12米，正在廠房?jī)?nèi)值班和住宿的60名技術(shù)人員除1人幸存外，其余全部死亡；正在壩頂監(jiān)視安全的設(shè)計(jì)者、工程師和工人們無(wú)一幸免。,22,23,洪水沖襲前后對(duì)比,24,25,不幸中的萬(wàn)幸,唯一在洪水中幸免于難的是瓦依昂大壩本身。事后計(jì)算得知，滑坡引起的涌浪對(duì)壩體形成的動(dòng)荷載約為4000萬(wàn)kN，相當(dāng)于設(shè)計(jì)荷載的8倍。洪水過(guò)后，瓦依昂大壩僅僅是右側(cè)壩肩輕微受損，主體安然無(wú)恙，幸存的大壩攔住了部分泥石流，避免了更大災(zāi)難的發(fā)生?；潞蟮诙欤咭腊捍髩纬錆M渾濁的泥漿和堆積如山的滑坡體，足足高出壩頂150米。,26,災(zāi)后的瓦依昂大壩,27,另外一個(gè)在鬼門關(guān)前轉(zhuǎn)了一圈的是身處瓦依昂水庫(kù)北岸山坡的薩索鎮(zhèn)（Casso），由于地勢(shì)較高，滑坡體沖到小鎮(zhèn)腳下僅幾十米的地方停了下來(lái)，全鎮(zhèn)數(shù)千人因此逃過(guò)一劫。大難不死的薩索人事后足足舉行了一個(gè)月的彌撒，并在每年的10月9日舉行紀(jì)念活動(dòng)，感謝萬(wàn)能的上帝對(duì)小鎮(zhèn)的庇護(hù)，這一習(xí)俗沿襲至今。,不幸中的萬(wàn)幸,28,逃過(guò)一劫的薩索鎮(zhèn)（左上角）,29,善后工作,災(zāi)難發(fā)生后，意大利政府在對(duì)災(zāi)民進(jìn)行緊急救援的同時(shí)，還不得不面臨瓦依昂水庫(kù)的善后處理問(wèn)題。壩體的善后工程進(jìn)行了一年多方告結(jié)束。至于對(duì)災(zāi)民的安置、賠償，災(zāi)區(qū)重建等工作，則一直持續(xù)到上世紀(jì)八十年代。然而災(zāi)難已經(jīng)徹底改變了許多人的生活，災(zāi)難在人們心中造成的陰影也許還要持續(xù)很多年，也許永遠(yuǎn)都揮之不去。,30,問(wèn)題歸責(zé),由于滑坡涉及的范圍太大，當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)水文情況又極為復(fù)雜，要徹底弄清滑坡滑動(dòng)機(jī)理及原因并不是件容易的事情。但毫無(wú)疑問(wèn)，貪婪是導(dǎo)致災(zāi)難的罪魁禍?zhǔn)住Ｕ蛡兠髦诒頉Q程序非法的情況下仍然通過(guò)決議，這背后是電力集團(tuán)對(duì)利潤(rùn)的渴求；建設(shè)方在明知地質(zhì)查勘不充分、地質(zhì)人員素質(zhì)不高的情況下仍然一意孤行，利潤(rùn)的誘惑同樣是一個(gè)重要原因。如果不是貪婪，大壩的高度就不會(huì)是后來(lái)的264.6米，而是最初設(shè)計(jì)的230米，對(duì)邊坡的浸泡就不會(huì)有后來(lái)那么嚴(yán)重的災(zāi)難后果，至少滑坡的規(guī)模會(huì)大幅下降；即便大壩加高，發(fā)現(xiàn)滑坡苗頭及時(shí)停止蓄水，而不是急于通過(guò)驗(yàn)收，也可以挽救上下游數(shù)千人的生命。,31,問(wèn)題歸責(zé),官僚主義則在這場(chǎng)災(zāi)難中起了推波助瀾的壞作用，瓦依昂災(zāi)難發(fā)生后兩天，ENEL宣稱“這次山體滑坡是不可預(yù)測(cè)的”。經(jīng)過(guò)冗長(zhǎng)的法律程序，1965年7月，國(guó)會(huì)成立了一個(gè)委員會(huì)來(lái)調(diào)查事件的責(zé)任，只有意共向議會(huì)提交了對(duì)SADE、ENEL和能源部長(zhǎng)的不信任案，但最終調(diào)查結(jié)果與ENEL的結(jié)論毫無(wú)二致。,32,大壩現(xiàn)狀,廢棄的瓦依昂水庫(kù)今天依然存在，只是不再是原來(lái)的規(guī)模，只保留了一個(gè)很小的供觀賞的人工湖，完全失去了蓄能發(fā)電的作用。,33,廢棄的瓦里昂大壩,34,殘存的瓦依昂水庫(kù),35,瓦依昂山谷中仍裸露的巖石,36,小結(jié),從技術(shù)角度說(shuō)，瓦依昂大壩的設(shè)計(jì)是成功的，經(jīng)受住了8倍于設(shè)計(jì)值的沖擊而安然無(wú)恙；然而我們不能只從技術(shù)角度孤立地研究壩體結(jié)構(gòu)本身。瓦依昂水壩從建成到毀滅，沒(méi)有發(fā)出一度電，卻造成了上下游