瓦里昂大坝简介ppt课件

瓦里昂大坝,前世今生,1,地理环境,瓦依昂大坝位于意大利北部阿尔卑斯山区皮亚韦（Piave）河的左岸支流瓦依昂河上，距汇入皮亚韦河的瓦依昂河河口约2km。距离最近的城市为瓦依昂市。阿尔卑斯山区良好的森林覆盖和得天独厚的气候条件，使得这里春夏秋三季雨量充沛，山谷中河流淙淙，水利资源十分丰富。,2,地理环境,早在1939年，工程师们就对这里进行了考察，提出了最早的设计方案：鉴于单独一个山谷的溪流水力较小、而相邻山谷相距很近，工程师们提出了修建穿山隧洞，将相邻的峡谷湖泊、溪流联接起来，集中水量和落差，建立大型水电站的工程构想。瓦依昂山谷独特的地理条件，成为实现上述构想的最佳地点：山谷呈葫芦型，谷口狭窄便于修建大坝；山谷内腹宽阔、深度大，能最大程度地多蓄水。根据规划，瓦依昂大坝的坝身高达230米。,3,社会背景,1943年，意大利刚刚结束墨索里尼的独裁统治，从二战的硝烟中摆脱出来。经过战火洗礼，这个国家早已满目疮痍，缺少从汽车到面包的几乎一切产品。为了获得重建所必需的电力供应，也为了满足电力集团对利润的渴望，在SADE（亚德里亚电力协会）的游说下，就在这一年，国会中35位部长中的13位被召集起来举行会议，决定在意大利东北部阿尔卑斯山区修建一座当时世界上最高的大坝瓦依昂大坝。,4,社会背景,尽管根据法律规定，要表决是否兴建瓦依昂大坝这样的议题，必须有超过半数的部长到会，因此表决结果事实上是非法和无效的，但1948年，意大利共和国的第一任总统路易吉埃纳乌迪还是签署批准了这一议案。,5,刚竣工时的瓦依昂大坝,6,地质环境,数千万年前这里是一片海洋，形成了石灰岩和粘土相互层叠的结构，石灰岩层间的粘土层在受水浸润时极易形成泥浆，使岩层间的摩擦力降低，存在导致滑坡的隐患。,7,地质环境,坝址区主要地质问题为向斜褶皱裂隙和断裂较发育。裂隙主要有三组，一是层理和层理裂隙，充填有极薄的泥化物；二是与河流流向垂直的垂直裂隙；三是两岸岸坡卸荷裂隙，重叠分布，形成深度为100150m的卸荷软弱带，这三组裂隙将岩体切割成7m12m14m的斜棱形体。,8,地质环境,施工刚开始，工程人员就发现左坝肩岸坡很不稳定，根据瓦依昂河谷地质结构，有学者提出有产生深部滑坡的可能性，但设计师认为深部滑坡不可能发生，施工照常进行，直到大坝建成，仍未对岸坡的稳定性及发展趋势作出明确判断。不过设计师还是按常规考虑了水库可能发生的各种灾害，如坝体破坏、滑坡等问题，并在大坝下游及与居民点相近的地点设置了一系列诸如防洪墙、泄洪道之类防洪减灾设施。,9,结构设计,1956年，大坝正式开始施工。瓦依昂大坝的独到之处在于采用了双曲拱结构。这种坝体在水平和垂直两个方向都呈弧形，载荷施加在坝拱上，减轻了梁的载荷，不但受力条件更好，可以承载更强的负荷，且坝身可以造得很薄，节省了工期和用料。为了改善坝体应力状况，沿坝体周边还设置了一道像铰一样的缝，将坝体与其下的垫座分开，坝体从上到下也设置了4条水平缝，从而大大加强了拱的作用。,10,结构设计,为保证浇筑质量，所有这些缝都在冬季进行灌浆。地基也作了全面处理，进行了灌浆作业。考虑到两岸岩体内裂隙发育，还采用了预应力锚索进行加固，左岸用125根，右岸用25根，每根长55米。大坝设计师、著名建筑学家塞门萨（Semenza）宣称，瓦依昂大坝可以承受超过设计值11倍的负荷而安然无恙。,11,建设中的瓦伊昂大坝,12,设计变更,50年代末正值世界核电开发的黄金时代，核电具有更高、更稳定的发电量，这无疑是比水电更大的诱惑。1957年4月，罗马的政客们放了一个大卫星：大坝改成为核电站配套服务的抽水蓄能电站，高度从初始的230米增加到264.6米，这样就使水位上升到722.5米高程，不但在双曲拱坝中首屈一指，而且成为世界第二高的大坝；库容也增加到初始设计的三倍，达1.65亿立方米。,13,水库实验性蓄水时岸坡发生大规模裂缝,14,灾难开端,1959年秋天，瓦依昂大坝竣工，1960年2月水库开始试验性蓄水。原本相对稳定的岩层在巨大的水压下开始渗水，水和岩层深处的粘土发生作用，坡体开始变得不稳定。同年10月，当水位到达635米时，左岸地面出现一道长达18002000m的M形裂缝，随后发生了局部崩塌，塌方体积达70万立方米，坝前出现高达10米的涌浪。,15,灾难开端,一个月后水位上升到652米，崩塌滑坡再次发生，岸坡位移速度达到每天3.5厘米，恐惧万分的水电站工人连夜撤离，蓄水随后停止，水位被降至600米以下，位移随即减少至0.3厘米/天左右。设计部门认为，水位上升引起孔隙水压力上升是造成滑坡发生的关键因素，并认定降低水位上升速度可以阻止滑坡发展。在接下来的2年时间里，这一措施受到了一定成效，但随着蓄水和排水试验的反复进行，岸坡位移也随之时大时小，始终无法彻底消除，库区地震也十分频繁。,16,蓄水试验中发生的两次崩岸,17,灾难降临,1962年底，国家电力公司（ENEL）从SADE手中买下了瓦依昂水库，为尽早通过验收，从1963年初开始，蓄水试验的步子再一次加快。到4月份，库区水位突破700米，达到702米；7月中旬，水位进一步增至710米，某些控制观察点录得每天超过0.5厘米的移动量；到8月份增加到每天0.8厘米。到了9月初，水位提高至715米时，位移速度已增至每天3.5厘米。,18,灾难降临,ENEL企图降低位移速度，开始缓慢降低水位至705米，但从9月28开始瓦依昂地区普降大雨，进一步恶化了岸坡结构，所以位移不但没有降低，反而继续增加，至每天超过20厘米的惊人水平。瓦依昂山谷中发出奇怪的声音，水库里的水也变得浑浊，山脚下的公路在两年的时间里移动了半米多。当地政府发出警告，惶恐不安的村民开始陆续逃离家园，然而这一切已经太晚太晚。,19,灾难降临,1963年10月9号22点39分。连日大雨今天刚刚停息，这是一个雨后晴朗的夜晚，瓦依昂山谷仿佛睡着了一般，夜幕下的一切都显得那么静谧安宁。就在这一刻，瓦依昂水库南坡一块南北宽超过500米、东西长约2000米、平均厚度约250米的巨大山体忽然发生滑坡，超过2.7亿立方米的土石以100公里的时速呼啸着涌入水库，随即又冲上对面山坡，达到数百米的高度，整个时间不超过45秒。滑坡时发出的巨大轰鸣声几十公里以外都能听见。,20,灾难降临,此时水库中仅有5000万立方米蓄水，不到设计库容的1/3。所有的水在一瞬间沸腾，横向滑落的滑坡体在水库的东、西两个方向上产生了两个高达250米的涌浪：东面的涌浪沿山谷冲向水库上游，将上游10公里以内的沿岸村庄、桥梁悉数摧毁；西面的涌浪高于大坝150米，翻过大坝冲向水库下游，由于坝下游河道太狭窄，越坝洪水难以迅速衰减，致使涌浪前峰到达下游峡谷出口时仍然高达70米。先前设置的防洪设施在巨大的洪水面前形同虚设，洪水涌人皮亚韦河，彻底冲毁了下游沿岸的1个市镇和5个村庄。,21,灾难降临,从滑坡开始到灾难发生，整个过程不超过7分钟，共有1900余人在这场灾难中丧命，700余人受伤。巨大的空气冲击波使电站地下厂房内的行车钢梁发生扭曲剪断，将廊道内的钢门推出12米，正在厂房内值班和住宿的60名技术人员除1人幸存外，其余全部死亡；正在坝顶监视安全的设计者、工程师和工人们无一幸免。,22,23,洪水冲袭前后对比,24,25,不幸中的万幸,唯一在洪水中幸免于难的是瓦依昂大坝本身。事后计算得知，滑坡引起的涌浪对坝体形成的动荷载约为4000万kN，相当于设计荷载的8倍。洪水过后，瓦依昂大坝仅仅是右侧坝肩轻微受损，主体安然无恙，幸存的大坝拦住了部分泥石流，避免了更大灾难的发生。滑坡后第二天，瓦依昂大坝充满浑浊的泥浆和堆积如山的滑坡体，足足高出坝顶150米。,26,灾后的瓦依昂大坝,27,另外一个在鬼门关前转了一圈的是身处瓦依昂水库北岸山坡的萨索镇（Casso），由于地势较高，滑坡体冲到小镇脚下仅几十米的地方停了下来，全镇数千人因此逃过一劫。大难不死的萨索人事后足足举行了一个月的弥撒，并在每年的10月9日举行纪念活动，感谢万能的上帝对小镇的庇护，这一习俗沿袭至今。,不幸中的万幸,28,逃过一劫的萨索镇（左上角）,29,善后工作,灾难发生后，意大利政府在对灾民进行紧急救援的同时，还不得不面临瓦依昂水库的善后处理问题。坝体的善后工程进行了一年多方告结束。至于对灾民的安置、赔偿，灾区重建等工作，则一直持续到上世纪八十年代。然而灾难已经彻底改变了许多人的生活，灾难在人们心中造成的阴影也许还要持续很多年，也许永远都挥之不去。,30,问题归责,由于滑坡涉及的范围太大，当地地质水文情况又极为复杂，要彻底弄清滑坡滑动机理及原因并不是件容易的事情。但毫无疑问，贪婪是导致灾难的罪魁祸首。政客们明知在表决程序非法的情况下仍然通过决议，这背后是电力集团对利润的渴求；建设方在明知地质查勘不充分、地质人员素质不高的情况下仍然一意孤行，利润的诱惑同样是一个重要原因。如果不是贪婪，大坝的高度就不会是后来的264.6米，而是最初设计的230米，对边坡的浸泡就不会有后来那么严重的灾难后果，至少滑坡的规模会大幅下降；即便大坝加高，发现滑坡苗头及时停止蓄水，而不是急于通过验收，也可以挽救上下游数千人的生命。,31,问题归责,官僚主义则在这场灾难中起了推波助澜的坏作用，瓦依昂灾难发生后两天，ENEL宣称“这次山体滑坡是不可预测的”。经过冗长的法律程序，1965年7月，国会成立了一个委员会来调查事件的责任，只有意共向议会提交了对SADE、ENEL和能源部长的不信任案，但最终调查结果与ENEL的结论毫无二致。,32,大坝现状,废弃的瓦依昂水库今天依然存在，只是不再是原来的规模，只保留了一个很小的供观赏的人工湖，完全失去了蓄能发电的作用。,33,废弃的瓦里昂大坝,34,残存的瓦依昂水库,35,瓦依昂山谷中仍裸露的岩石,36,小结,从技术角度说，瓦依昂大坝的设计是成功的，经受住了8倍于设计值的冲击而安然无恙；然而我们不能只从技术角度孤立地研究坝体结构本身。瓦依昂水坝从建成到毁灭，没有发出一度电，却造成了上下游