2011年3月11日14点46分,日本宫城县东北部发生里氏9级地震并引发海啸,地震导致日本本岛东移2.4米。此次地震及其引发的海啸不仅造成大量人员死亡,还对日本东北地区包括大坝在内的基础设施造成不同程度的影响。
一、大坝安全检查情况
截止到3月15日,日本有关部门对414座大坝进行了检查,发现有10座土石坝坝顶出现了浅层裂缝,但这些大坝运行状态正常;有2座沥清混凝土面板堆石坝的面板表面出现了小的裂缝,但没有发生大的渗漏;有1座混凝土坝的库区内发生了小的滑坡,但不严重。最新的检查结果见表1。到目前为止,震区仍有4座大坝无法抵达。在地震中,坝高17.5m的藤沼(Fujinuma)土石坝失事。
表1部分大坝震损情况检查结果
坝名 |
都道府县 |
管理部门 |
震损情况 |
石淵大坝 |
岩手县 |
东北地方整备局 |
大坝坝顶有裂缝 |
摺上川大坝 |
福岛县 |
东北地方整备局 |
大坝坝顶有裂缝 |
立根川河口堰 |
茨城县、千叶县 |
水资源机构 |
河口堰设备电源故障,所有阀门均无法使用。 |
霞ヶ浦 |
茨城县 |
水资源机构 |
堤坝多处确认有沉降裂缝,已采取管制措施 新附州闸门启闭机,排水泵停止工作(3月11日) 预备修复发电(3月13日) |
鹰生大坝 |
岩手县 |
岩手县 |
库内局部岸坡崩塌 |
石羽根大坝 |
岩手县 |
东北水利地热公司 |
大坝顶端有裂缝 |
衣川1号大坝 |
岩手县 |
岩手县 |
大坝顶端有裂缝 |
西乡大坝 |
福岛县 |
阿武隈川上流土地改良区 |
大坝顶端有裂缝,为确保安全已降低水位 |
羽鸟大坝 |
福岛县 |
农林水产部 |
大坝顶端有裂缝 |
三ツ森池大坝 |
福岛县 |
大玉土地改良区 |
大坝顶端有裂缝,为确保安全已降低水位 |
风兼大坝 |
福岛县 |
南相马市 |
大坝顶端有裂缝,详细检查中 |
铁山大坝 |
福岛县 |
南相马土地改良区 |
大坝顶端有裂缝,详细检查中 |
矢の目大坝 |
枥木县 |
那须市 |
大坝顶端沥青隆起,详细检查中 |
八汐大坝 |
枥木县 |
东京电力公司 |
大坝沥青防渗面板表面有裂缝,详细检查中 |
嘉太神大坝 |
宫城县 |
大和市 |
泄洪道有裂缝,详细检查中 |
二、失事的藤沼 (Fujinuma) 土石坝
藤沼(Fujinuma) 坝位于日本福岛(Fukushima)区须贺川(Sukagawa)市以西16Km的阿布库玛(Abukuma)河上,建于1949年,主要用于灌溉。藤沼坝为土石坝,坝高17.5m,坝顶长133m,坝体方量99,000m3,水库库容1,504,000m3,控制流域面积8.8km2,库区水面面积20公顷。该工程由Shoji Construction 建造,由Coastal Reclamation Hanakawa Kou District运行管理。
藤沼坝在2011年3月11日9级大地震中溃决。大坝溃决后的洪水冲毁了下游的房屋。一座大桥被冲毁,洪水夹杂的建筑物残骸阻断了交通。截止2011年3月12日,大坝溃决造成4人死亡,8人失踪。据报道,在地震发生前,当地政府曾尝试对大坝进行修补加固,以解决大坝的泄漏问题。

图1 失事前的藤沼坝和藤沼水库

图2 藤沼坝坝址与震中的相对位置
三、地表加速度监测情况
目前,日本所检查的大坝大多数距震中超过140公里,距离断层约100至200公里。有大约50座大坝监测到地震加速度,监测到的大坝坝基的最大地表加速度(PGA)一般在0.02g至0.3g之间,其中有1座大坝的监测值为0.5g,日本专家正在研究该纪录的可靠性。本次地震动持续时间很长,达90到180秒,随后发生了多次余震。
图4为国家地球科学与灾害研究所(NIED)所测的地面PGA数据,断层100公里范围内的PGA为0.1g-0.6g,平均为0.2g。根据日本相关专家的经验,当距离相同时,坝基处的PGA约为NIED所测地面PGA的一半,原因是NIED所用的监测仪器一般埋设在土壤中,而坝基处的监测仪器多埋设在岩石上。
2011年3月11日14点46分,深度为24公里(日本气象厅,JMA),矩震级Mw=8.9(美国地质勘探局,USGS)

图4 PGA(cm/s/s)和PGV(cm/s)的衰减情况
(注:PGA为测量值,PGV为按剪切速度600m/s换算到基岩上的计算值;数据来源于NIED)
(根据2011年3月18日收到的日本大坝委员会专家松本德久(Norihisa Matsumoto)先生提供的资料翻译整理。)
中国大坝协会秘书处