เกณฑ์ความปลอดภัยเขื่อน...
TRANSCRIPT
เกณฑค์วามปลอดภยัเขือ่นภายใตส้ภาวะแผน่ดนิไหว
นายชโินรส ทองธรรมชาติศนูยว์จัิยและพัฒนาวศิวกรรมปฐพแีละฐานราก
มหาวทิยาลยัเกษตรศาสตร์
อบรมหวัขอ้ “เกณฑค์วามปลอดภัยเขือ่น” ภายใต ้โครงการศกึษาเกณฑค์วามปลอดภัยจากเครือ่งมอืวดัพฤตกิรรมเขือ่นแมงั่ดสมบรูณ์ชล จังหวดัเชยีงใหม่โครงการศกึษาเกณฑค์วามปลอดภัยจากเครือ่งมอืวดัพฤตกิรรมเขือ่นป่าสกัชลสทิธิ ์จังหวดัลพบรุีระหวา่งวนัที ่24 และ 25 ตลุาคม 2562กรมชลประทาน ปากเกร็ด
(Fell et al 2015)
ตัวอย่างความเสียหายแก่ตัวเข่ือนถมจากแผ่นดินไหว
ความเสยีหายของเขือ่นกบั ความรนุแรงของแผน่ดนิไหว (PGA และ Magnitude)
Buena Vista
La MarquezaLa Palma
Idenoshiri
Fujinuma
Chang
San Fernando Lower
Sheffield
5
6
7
8
9
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1
Mag
nit
ud
e (
MW
)
PGA modified Pells and Fell (2003)
Earthfill
Earth and Rockfill
Hydraulic Fill
Asphaltic and Concrete face
LikelyNeutralUnlikely
Lower Van Norman dam : Liquefaction
Loss of Free board
Permanent Deformation
Swaisgood (2003)Ambraseys (1958)
Buena Vista
La MarquezaIdenoshiri
Fujinuma
Chang
San Fernando Lower
Sheffield
0.001
0.01
0.1
1
10
100
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Cre
st
Se
ttle
me
nt
% (
Se
ttle
me
nt
ov
er
Da
mh
eig
ht
+ A
llu
viu
m T
hic
kn
ess
)
PGAmodified Swaisgood (2003)
Earthfill
Earth and Rockfill
Hydraulic Fill
Asphaltic and Concrete faceLiquefaction
Seismic deformation
amax is related to PGA
Estimate Permanent Seismic Deformation
Singh, Roy and Das (2007)Veylon et al (2017) A simplied method for estimating Newmark
displacements of mountain reservoirs
เขื่อน การวิเคราะหอ์อกแบบ ประวติัการใช้งาน
BB Pseudo static ดว้ยอตัราเร่งในแนวราบขนาด 0.1 เท่า เกดิขึน้ 1 วนิาท ีตาม Line of center
ทีส่นัเขือ่นสมัผสัคลื่นแผ่นดนิไหวทีม่ ีอตัราเร่งสงูสดุประมาณ 0.02g เมื่อวนัที ่5 พ.ค. 2557
SNR ออกแบบดว้ย Pseudo static ดว้ยอตัราเร่งในแนวราบขนาด 0.1 เท่า และการวเิคราะห ์Dynamic response ดว้ยคลื่นแผ่นดนิไหวขนาดต่างๆเขือ่นตา้นทานได้ PGAมากกว่า 0.8g
ทีส่นัเขือ่นสมัผสัคลื่นแผ่นดนิไหวทีม่ ีอตัราเร่งสงูสดุประมาณ 0.05g เมื่อวนัที ่22 เม.ย. 2526
SRK Pseudo static ดว้ยอตัราเร่งในแนวราบขนาด 0.15 เท่า และการวเิคราะห ์Dynamic response ดว้ยคลื่นแผ่นดนิไหวขนาดต่างๆเขือ่นตา้นทานได้ PGAมากกว่า 0.9g
ทีบ่นลาดเขือ่นสมัผสัคลื่นแผ่นดนิไหวทีม่ ีอตัราเร่งสงูสดุประมาณ 0.008g เมื่อวนัที ่5ม.ิย. 2548
RPB ออกแบบดว้ย Pseudo static หา Critical acceleration ได ้0.18 เท่า และการวเิคราะห ์Dynamic response ดว้ยคลื่นแผ่นดนิไหวขนาดต่างๆเขือ่นตา้นทานได้ PGAมากกว่า 0.56g
-
VRK Pseudo static ดว้ยอตัราเร่งในแนวราบขนาด 0.12 เท่า และการวเิคราะห ์Dynamic response ดว้ยคลื่นแผ่นดนิไหวขนาดต่างๆเขือ่นตา้นทานได้ PGAมากกว่า 0.2g
ทีส่นัเขือ่นสมัผสัคลื่นแผ่นดนิไหวทีม่ ีอตัราเร่งสงูสดุประมาณ 0.047g เมื่อวนัที ่11 ก.ค. 2528
BL Pseudo static ดว้ยอตัราเร่งในแนวราบขนาด 0.1 เท่า
ทีฐ่านเขือ่นสมัผสัอตัราเร่งได ้0.0017g เมื่อวนัที ่11 เม.ย. 2555
MC ไม่พบรายงาน ทีฐ่านเขือ่นสมัผสัอตัราเร่งได ้0.0017g เมื่อวนัที ่11 เม.ย. 2555
Load/Deformation Analysis CH.590
Distance (m)
200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800
Ele
va
tion (
+m
.MS
L.)
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
-4.0
-3.0
-2.0
-1.0
0.0
1.0
2.0
3.0
0 2 4 6 8 10 12 14
Time (sec)
PG
A (
g)
amax = 2.785g
-3.0
-2.0
-1.0
0.0
1.0
2.0
3.0
0 2 4 6 8 10 12 14
Time (sec)
PG
A (
g)
amax = 2.563g
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
0 2 4 6 8 10 12 14
Time (sec)
PG
A (
g)
amax = 1.264g
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0 2 4 6 8 10 12 14
Time (sec)
PG
A (
g)
amax = 0.476g
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
0 2 4 6 8 10 12 14
Time (sec)
PG
A (
g)
amax = 1.582g
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
0 2 4 6 8 10 12 14
Time (sec)
PG
A (
g)
amax = 2.472g
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
0 2 4 6 8 10 12 14
Time (sec)
PG
A (
g)
amax = 1.779g
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
0 2 4 6 8 10 12 14
Time (sec)
PG
A (
g)
amax = 1.676g
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
0 2 4 6 8 10 12 14
Time (sec)
PG
A (
g)
amax = 1.925g
-3.0
-2.0
-1.0
0.0
1.0
2.0
3.0
0 2 4 6 8 10 12 14
Time (sec)
PG
A (
g)
amax = 2.702g
Dynamic Response Analysis
Habgen Seishes
Hebgen dam, USA
Seiches
Kirazdere dam, Turkey
รอยเลื่อนบริเวณอ่างเก็บน ้า
รอยเลื่อนบริเวณอ่างเก็บน ้า ขยับตัวรุนแรงท้าให้เกิดการเปลี่ยนแปลงฉับพลันจนเกดิคลื่นน ้า
แผ่นดินไหวที่มีผลกระทบต่อเขื่อน
• ICOLD Bulletin 62 (1988)
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
Ma
gn
itu
de
(R
ich
ter)
Distance to dam site (km)
< 0.02g
0.02g – 0.2g
> 0.2g
ICOLD (1988)
Magnitude Distance to the dam (km)
> 4 < 25
> 5 < 50
> 6 < 80
> 7 < 125
> 8 < 200
โดยค ำแนะน ำให้ปฏิบัติ มีดังนี้- ตรวจสภำพเขื่อนและอำคำรประกอบเขื่อนในทันที ควำมเสียหำยที่เกิดขึ้น ควรตรวจโดยใช้รำยกำรตรวจ (Checklist)- ปฏิบัติตำมแผนปฏิบัติกำรในภำวะฉุกเฉิน- กำรตรวจสภำพและกำรติดตำมพฤติกรรมควรด ำเนินกำรต่อเนื่องอย่ำงน้อย 48 ชั่วโมง และอีกครั้งภำยใน 2 สัปดำห์ถึง 1 เดือนควรด ำเนินกำรตรวจสภำพเขื่อน
มาตรการที่ ICOLD (1988) แนะน าใหด้ าเนินการหลงัเกดิแผน่ดนิไหว ทีม่ขีนาดและระยะหา่งจากตวัเขือ่นดงัทีก่ล่าวมา มดีงันี้1. ด าเนินการตรวจสภาพเขือ่นและอาคารประกอบเขือ่นในทนัที
2. หากมคีวามเสยีหายทีน่ าไปสูก่ารพบิตัขิองเขือ่นใหเ้ริม่กระบวนการตามแผนปฏบิตักิารในภาวะฉุกเฉิน แต่หากความเสยีหายไมร่นุแรงทีน่ าไปสูก่ารพบิตัขิองเขือ่นในเวลาอนัสัน้ได้ ใหด้ าเนินการส ารวจรายละเอยีดและแจง้ให้ผูเ้กีย่วขอ้งทราบในทนัที
3. การตรวจสภาพความเสยีหายควรใชร้ายการตรวจ (Checklist) ทีร่ะบุถงึรปูแบบการพบิตัจิากแรงกระท าแผน่ดนิไหวทีเ่ป็นไปไดส้ าหรบัเขื่อนนัน้ๆกรณีทีต่รวจพบความเสยีหายใหเ้ริม่ด าเนินการใดๆหรอืประกาศแจง้เตอืนตามขัน้ตอนทีร่ะบุไวใ้นแผนปฏบิตักิารในภาวะฉุกเฉิน (Emergency Action
Plan, EAP) และรายงานพเิศษการตรวจสอบความเสยีหายใหจ้ดัท าหลงัเหตุการณ์ไดด้ว้ย กรณทีีไ่มป่รากฏความเสยีหายกบัตวัเขือ่น และอาคารประกอบ จะตอ้งจดัท ารายงานทีร่ะบุวา่ไมเ่กดิความเสยีหายใหแ้ก่ส านกังานทราบ
แผ่นดินไหวที่มีผลกระทบต่อเขื่อน
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
Ma
gn
itu
de
(R
ich
ter)
Distance to dam site (km)
< 0.02g
0.02g – 0.2g
> 0.2g
ICOLD (1988)
Magnitude Distance to the dam (km)
> 6 < 12
> 6.5 < 18
> 7 < 24
เขือ่นของกฟผ. กรมชลประทาน มกัถกูออกแบบดว้ย kh = 0.1
อตัราเรง่เสมอืนเป็นแรงกระท าในแนวราบทีเ่พิม่ขึน้เป็นสดัสว่นกบัน ้าหนกั
ตวัอยา่งการรายงานเหตกุารณ์แผน่ดนิไหวแผน่ดนิแมล่าว 5 พ.ค. 2557 18:08
ส านักเฝ้าระวงัแผน่ดนิไหว www.earthquake.tmd.go.th
USGS
https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/map/
EMSC emsc-csem.org
Magnitude Distance to the dam (km)
> 4 < 25
> 5 < 50
> 6 < 80
> 7 < 125
> 8 < 200
Magnitude Distance to the dam (km)
> 6 < 12
> 6.5 < 18
> 7 < 24
ALERT
ALARM
สถานะเฝ้าระวัง เมื่อสัมผัสแผ่นดินไหวรูปแบบการพิบัติที่รอตรวจสอบ
การทรุดตัวของสันเขื่อนจนอาจท้าให้น ้าล้นสันเขื่อน
การเคลื่อนพังของลาดเขื่อนจนอาจท้าให้น ้าล้นสันเขื่อน
การไหลซึมผ่านรอยแตกภายในตัวเขื่อน
การไหลผ่านรอยแตก
ค้าอธิบายแจ้งเตือน / Alarm
เฝ้าระวัง / Alert
ปกติ / Normal
สถานะปกติ
สถานะปกติ
สถานะปกติ สถานะปกติ
Damage Class Maximum Longitudinal Crack Width (a) (mm)
Maximum Relative Crest Settlement (b) (%) Number Description
0 No or Slight < 10 < 0.03 1 Minor 10 – 30 0.03 - 0.2 2 Moderate 30 – 80 0.2 - 0.5 3 Major 80 – 150 0.5 - 1.5 4 Severe 150 – 500 1.5 - 5 5 Collapse > 500 > 5
Notes: (a) Maximum crack width is taken as the maximum width of any longitudinal cracking that occurs. (b) Maximum relative crest settlement is expressed as a percentage of the structural dam height.
การประเมินการเกิดรอยแตกตามขวาง
(Pell and Fell, 2002)
ค้าแนะน้าการติดตามสถานการณ์แผ่นดินไหว
รูปแบบการพิบัติ
ค้าแนะน้าระดับเฝ้าระวัง
(แผ่นดินไหวที่มีขนาดและระยะห่างตาม ICOLD (1988) หรือ อัตราเร่งที่ฐานสูงกว่าหรือเท่ากับ 0.02g แต่ต่้ากว่า 0.2g)
ระดับแจ้งเตือน(แผ่นดินไหวที่มีขนาดและระยะห่างตามตารางที่เสนอ หรืออัตราเร่งที่ฐาน
เข่ือนสูงกว่าหรือเท่ากับ 0.2g)
กำรทรุดตัวของสันเขื่อนที่มำกเกินไป
ด ำเนินกำรตรวจสอบสภำพเขื่อนเบื้องต้น และรำยงำนผลกระทบและควำมเสียหำย (ถ้ำม)ี ภำยใน 24 ชั่วโมงหลังเกิดแผ่นดินไหว
เจ้ำหน้ำท่ีตรวจดูในทันทีด้วย CCTV พิจำรณำกำรทรุดตัวที่เกิดขึ้นด ำเนินกำรตรวจสอบสภำพเขื่อนภำยใน 24 ชั่วโมงหลังเกิดแผ่นดินไหวด ำเนินกำรส ำรวจหำค่ำกำรทรุดตัวและรำยงำนควำมเสียหำย
กำรเคล่ือนตัวของลำดเขื่อน เจ้ำหน้ำท่ีตรวจดูในทันทีด้วย CCTV พิจำรณำกำรเคลื่อนตัวท่ีเกิดขึ้นด ำเนินกำรตรวจสอบสภำพเขื่อนภำยใน 24 ชั่วโมงหลังเกิดแผ่นดินไหวด ำเนินกำรส ำรวจหำค่ำกำรเคลื่อนตัวและรำยงำนควำมเสียหำย
กำรเกิดรอยแตกตำมขวำงบนสันเขื่อน
ประเมินโอกำสเกิดรอยแตกตำมขวำง (Pell and Fell, 2002) หรือตรวจสอบด้วย CCTVติดตำมพฤติกรรมภำยในตัวเขื่อนด้วยเครื่องมือวัดทุกชั่วโมง นำน 72 ชั่วโมงด ำเนินกำรตรวจสอบสภำพเขื่อนครั้งแรกภำยใน 24 ชั่วโมงหลังเกิดแผ่นดินไหว และด ำเนินกำรอีกครั้งใน 2 สัปดำห์ ถึง 1 เดือน
กำรเกิดรอยแตกภำยในตัวเขื่อน
ประเมินโอกำสเกิดรอยแตกภำยในตัวเขื่อนติดตำมพฤติกรรมภำยในตัวเขื่อนด้วยเครื่องมือวัดทุกชั่วโมง นำน 72 ชั่วโมงด ำเนินกำรตรวจสอบสภำพเขื่อนครั้งแรกภำยใน 24 ชั่วโมงหลังเกิดแผ่นดินไหว และด ำเนินกำรอีกครั้งใน 2 สัปดำห์ ถึง 1 เดือน
491
492
493
494
495
496
497
498
499
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
5/5/2014 0:00 5/5/2014 12:00 6/5/2014 0:00 6/5/2014 12:00
Reserv
oir
Wate
r L
ev
el (m
asl)
Dif
fere
nce o
f P
ressu
re (
kP
a)
Date in d/m/y
Earthquake p1_1 p1_2 p1_3 p1_4 p1_5 p1_6 p1_7
p1_8 p1_9 p1_10 p1_11 p1_12 p1_13 p1_14 p1_15
p1_16 p1_17 p1_18 p1_19 p1_20 RWL
P1-1P1-2
P1-3 P1-4 P1-5 P1-6
P1-7 P1-8 P1-9 P1-10 P1-11
P1-12 P1-13 P1-14 P1-15 P1-16
P1-17
P1-18 P1-19 P1-20
STA 125
Suction, -
Suction, +
Pressure, -
Pressure, +
Pore water pressure generated zone
P1-8
480
485
490
495
500
505
510
475 480 485 490 495 500 505 510
Pie
zo
metr
ic H
ead
(m
MS
L)
Reservoir Water Level (m MSL)
p1_8
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
P1-8P1-7
440
445
450
455
460
465
470
475 480 485 490 495 500 505 510
Pie
zo
metr
ic H
ead
(m
MS
L)
Reservoir Water Level (m MSL)
p1_7
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
เข่ือนแม่สรวย
อ่างเกบ็น า้ห้วยแม่มอญ
สภาพเข่ือนห้วยแสนตอ
รอยแตกตามยาว
• รอยแตกตามยาว• รอยแตกตามขวาง
ตวัอย่างการรายงานผลการตรวจวดัในภาวะฉุกเฉิน มเีหตุการณ์แผ่นดนิไหวใกล้ตัวเข่ือน
จบการน าเสนอ