เกณฑ์ความปลอดภัยเขื่อน...

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