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[摘要]文章主要对库区的地质环境条件和拟建工程性质、地质灾害危险性评价及地质灾害的发展趋势进行了详细的分析研究。
[关键词]水库电站地质灾害危险性评价发展趋势
中图分类号:TV421 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)16-0291-01
一、库区简介
该水库以发电为主,工程设计三个蓄水方案,本文仅以800m蓄水方案进行了分析。800m蓄水方案,大坝蓄水高度78m,大坝采用重力拱坝,坝高110m,水库总库容1.2亿m3,装机容量100万MW。
工程区内年降雨量640~801mm,库区降雨主要集中在5~10月,而6~9月降雨最多,约占全年降雨量的75%。库区范围出露的基岩主要是澄江期花岗岩、闪长岩为主,少量三叠系白果湾组砂岩、板岩。第四纪主要沿河分布的冲洪积阶地和零星坡积物、残积物。
地下水主要为松散层孔隙水和基岩裂隙水,水质分析显示河水,两岸沟水,泉水一般为HCO3–Ca2+、Mg2+,基岩裂隙承压水为HCO3–Na+、Ca2+型,矿化度为0.07~0.1g/L,PH值为6.9~8.8,为中性及弱碱性水。
二、库区地质灾害危险性评价
2.1 水库诱发地震影响评价
工程地处于川滇南北向构造带、北西向构造带、 北东向构造带的交汇的复合地带,由得妥断裂、金坪断裂和磨西断裂所围限的黄草断块西侧边缘,坝址区西边距得妥断3.5Km,磨西断裂4 Km,东边距金坪断裂21 Km。工程区在地质构造上处于相对稳定的地区,坝区的地震烈度主要取决于外围地震的影响,省地震局核定工程区地震的基本烈度为Ⅷ度。工程区外围地震对工程区的影响在工程抗震烈度范围内。磨西断裂新生代及现今有其活动的一面,断裂带旁侧分布小于4.5级的微弱地震,因此水库蓄水后有诱发地震的可能性。但磨西断裂无构造交接复合等构造背景,得妥断裂断面具有波状特点,应力以微弱地震和温泉的形式得到较好释放。总的来说,库区地质构造清晰,南北向构造应力场在该地段呈现微弱状态,该地带不具备中强地震的控震构造背景条件。因此水库蓄水后,即便存在水库激发地震的可能性,其震级也只能是弱微地震的加剧或减弱。评价结论为:库区诱发地震影响到坝区的烈度低于工程设计的地震烈度,不会对电站建筑物造成威胁,仅对库区居民安全会带来一定的影响。
2.2 边坡稳定性影响评价
库区位于中山峡谷区,库区山高谷深、地势陡峻、区域地质条件复杂,雨季滑坡、崩塌易于发生,是库区固体径流的重要来源,库区范围内的稳定边坡或基本稳定边坡占70%;不稳定的边坡主要集中在宽谷地段的土质岸坡和三个滑坡变形体岸坡地段。土质岸坡因厚度较小影响程度有限,而滑坡变形体对水库影响较为严重。因水库蓄水滑坡被部分淹没,滑坡体受力条件改变:(1)初始不连续面上介质的泥化,降低其抗剪强度;(2)浸没的岩土体获得上浮力,滑块重量减轻,导致滑动摩擦力减弱;
(3)蓄水后库岸地下水位上升时,岸坡地下水面坡降趋缓,流速减小,岸坡土体含水呈饱和状态,且受库水水平推力作用。(4)库水位下降时,库岸水平压力减小或消失,因岸坡土体饱和状态,容重较大,稳定系数必然下降,且因地下水面坡降加大,流速增加,牵引岸坡呈下滑趋势。
TW滑坡变形体位于支库内,为古滑坡前缘复活。滑带由炭质页岩组成,其剪出口位置低,且处于河流凹岸,遭受河水侵蚀。蓄水后淹沒近2/3,可能加速下滑,但该滑坡体方量小且处于支库内,对水库及大坝影响甚微。
MGL滑坡变形体距坝址27.7km,滑坡方量约500×104m3,1130m蓄水位淹没30m。滑坡为未完全分解的斜长花岗岩组成,岩体破碎,滑坡处于稳定状态。蓄水后易出现局部、小规模的岩石坍塌、滑落,而发生整体下滑的可能性不大。况且该滑坡变形体处于库尾,对水库及大坝运行影响不大。
XH滑坡变形体距坝址12.2Km,滑坡体方量约1500×104m3。滑坡体处于极限平衡状态,滑坡体中部及后缘发育垂直于滑动方向的裂缝,宽2~5cm,延伸长度不等,最大延伸长度>100m,雨后前缘有崩塌现象,属蠕滑-拉裂型破坏。理论计算滑体在饱水、地震状态下仍处于极限平衡状态,而滑坡中滑动面在蓄水条件下,稳定性变差,存在下滑可能。若滑坡体整体下滑,落水点的涌浪高度为18m,衰减到坝址浪高为0.3m,不会造成翻坝危害。况且该滑坡即使存在整体失稳的可能性,其时间只可能是暴雨季节,而该时期水库处于防洪限制水位运行期。但是,由于该滑坡潜在不稳定因素,水库修建前采取工程措施整治,改善水文条件以增加滑坡的稳定性是十分必要的。
2.3 库岸再造影响评价
水库蓄水后,库岸将处在一个不断变形-破坏-后退的发展阶段。枯水期和丰水期的交错出现,将引起水库边坡一定范围内土石层水动力环境的变化,存在淘刷、冲蚀、磨蚀过程,势必加剧库岸再造。在沿河分布不同力学强度岩土的多种类型岸坡中,岩质边坡库岸再造的影响范围小,而土质岸坡易于改造和破坏,是库岸再造的重点。对土质岸坡塌岸预测采用卡丘金公式,库岸再造预测结果为多数库岸再造宽度在20~70m之间,最窄的6.1m最宽的达83m。需要强调的因水力条件与边坡土质的差异库岸再造宽度不尽相同,在库区内共取21个计算断面仅能对库岸再造趋势预测,卡丘金公式最适宜平原型库岸再造预测,结果偏于安全。
2.4 库区泥石流影响评价
库区范围发育成熟的泥石流沟有16条,根据流域内泥石流活动条件的诸要素,围绕地形、松散堆积物质、水源三个基本方面、选择有代表性的15项要素进行数量化处理从而对泥石流沟进行危险性(易发程度)评价。泥石流易发程度评价结果为中等易发的泥石流沟4条,轻度易发的1条,极轻度易发的7条。除了大发沟泥石流对当地居民有一定影响外,其余各沟为洪水或间歇性稀性泥石流,对当地居民基本无影响。水库淹没8条泥石流沟的堆积区和流通区,造成堆积区后撤,流通区变短。一般而言,建库修坝对泥石流无直接影响或影响不大,只有在水库正常蓄水位淹没到泥石流沟物源区时才对泥石流的影响较大,库区范围内泥石流沟的松散固体物质数量少,造成水库淤积有限;库水位升高,泥石流入库流速减慢,携带固体物质就地堆积,堆积物局限在沟谷内;水库蓄水后泥石流沟入河口水面壅高淹没其堆积区或部分流通区,缩短了泥石流流通区高差,有利于抑制沟谷山洪的暴涨暴落。
2.5 库区渗漏浸没影响评价
水库兴建后,库水对地下水的顶托使地下水壅高超过临界浸没高程而造成部分库岸发生浸没问题。该区水质分析结果显示,浸没区不会产生盐碱化问题。水库不存在永久性渗漏问题,浸没问题仅局限在库区范围沿河分布的阶地。浸没问题主要影响农作物的根系和部分居民建筑物。由毛细高度试验确定该区砂土、壤土毛细水上升高度进而确定地下水临界埋深。
三、库区地质灾害的发展趋势
(1)从地质发展史上讲,随着河流切割深度的加大,有利于泥石流、崩塌、滑坡形成的位势条件;从气象上讲,随着全球变暖降雨量有进一步减少的趋势,不利于泥石流、滑坡突发的激发条件,并且随着水库蓄水,库区范围内温差有所降低、降雨量有所减少,不利于岩石风化和水土流失。
(2)随着水库蓄水,水位增大必将抑制各沟内山洪的暴涨暴落,有利于减弱泥石流的强度;并且逐渐改变库区周围的小气候条件,降低灾害性气候的发生频率。
(3)随着库区滑坡、崩塌等地质灾害的整治,将有利于减轻地质灾害的危害程度;但移民后靠就地安置,会加重地质环境和植被的破坏程度,可能诱发泥石流、滑坡等地质灾害,因此减少人类活动,加大退耕还林,保护地质环境和植被是最好的防护措施。
四、结语
文章根据评估地质环境条件和拟建工程性质,分析了工程建设区可能诱发或加剧地质灾害的类型;对水库诱发地震、水库滑坡涌浪、库岸再造、泥石流、库区浸没的危险性进行现状评价,并进行未来趋势预测。
[关键词]水库电站地质灾害危险性评价发展趋势
中图分类号:TV421 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)16-0291-01
一、库区简介
该水库以发电为主,工程设计三个蓄水方案,本文仅以800m蓄水方案进行了分析。800m蓄水方案,大坝蓄水高度78m,大坝采用重力拱坝,坝高110m,水库总库容1.2亿m3,装机容量100万MW。
工程区内年降雨量640~801mm,库区降雨主要集中在5~10月,而6~9月降雨最多,约占全年降雨量的75%。库区范围出露的基岩主要是澄江期花岗岩、闪长岩为主,少量三叠系白果湾组砂岩、板岩。第四纪主要沿河分布的冲洪积阶地和零星坡积物、残积物。
地下水主要为松散层孔隙水和基岩裂隙水,水质分析显示河水,两岸沟水,泉水一般为HCO3–Ca2+、Mg2+,基岩裂隙承压水为HCO3–Na+、Ca2+型,矿化度为0.07~0.1g/L,PH值为6.9~8.8,为中性及弱碱性水。
二、库区地质灾害危险性评价
2.1 水库诱发地震影响评价
工程地处于川滇南北向构造带、北西向构造带、 北东向构造带的交汇的复合地带,由得妥断裂、金坪断裂和磨西断裂所围限的黄草断块西侧边缘,坝址区西边距得妥断3.5Km,磨西断裂4 Km,东边距金坪断裂21 Km。工程区在地质构造上处于相对稳定的地区,坝区的地震烈度主要取决于外围地震的影响,省地震局核定工程区地震的基本烈度为Ⅷ度。工程区外围地震对工程区的影响在工程抗震烈度范围内。磨西断裂新生代及现今有其活动的一面,断裂带旁侧分布小于4.5级的微弱地震,因此水库蓄水后有诱发地震的可能性。但磨西断裂无构造交接复合等构造背景,得妥断裂断面具有波状特点,应力以微弱地震和温泉的形式得到较好释放。总的来说,库区地质构造清晰,南北向构造应力场在该地段呈现微弱状态,该地带不具备中强地震的控震构造背景条件。因此水库蓄水后,即便存在水库激发地震的可能性,其震级也只能是弱微地震的加剧或减弱。评价结论为:库区诱发地震影响到坝区的烈度低于工程设计的地震烈度,不会对电站建筑物造成威胁,仅对库区居民安全会带来一定的影响。
2.2 边坡稳定性影响评价
库区位于中山峡谷区,库区山高谷深、地势陡峻、区域地质条件复杂,雨季滑坡、崩塌易于发生,是库区固体径流的重要来源,库区范围内的稳定边坡或基本稳定边坡占70%;不稳定的边坡主要集中在宽谷地段的土质岸坡和三个滑坡变形体岸坡地段。土质岸坡因厚度较小影响程度有限,而滑坡变形体对水库影响较为严重。因水库蓄水滑坡被部分淹没,滑坡体受力条件改变:(1)初始不连续面上介质的泥化,降低其抗剪强度;(2)浸没的岩土体获得上浮力,滑块重量减轻,导致滑动摩擦力减弱;
(3)蓄水后库岸地下水位上升时,岸坡地下水面坡降趋缓,流速减小,岸坡土体含水呈饱和状态,且受库水水平推力作用。(4)库水位下降时,库岸水平压力减小或消失,因岸坡土体饱和状态,容重较大,稳定系数必然下降,且因地下水面坡降加大,流速增加,牵引岸坡呈下滑趋势。
TW滑坡变形体位于支库内,为古滑坡前缘复活。滑带由炭质页岩组成,其剪出口位置低,且处于河流凹岸,遭受河水侵蚀。蓄水后淹沒近2/3,可能加速下滑,但该滑坡体方量小且处于支库内,对水库及大坝影响甚微。
MGL滑坡变形体距坝址27.7km,滑坡方量约500×104m3,1130m蓄水位淹没30m。滑坡为未完全分解的斜长花岗岩组成,岩体破碎,滑坡处于稳定状态。蓄水后易出现局部、小规模的岩石坍塌、滑落,而发生整体下滑的可能性不大。况且该滑坡变形体处于库尾,对水库及大坝运行影响不大。
XH滑坡变形体距坝址12.2Km,滑坡体方量约1500×104m3。滑坡体处于极限平衡状态,滑坡体中部及后缘发育垂直于滑动方向的裂缝,宽2~5cm,延伸长度不等,最大延伸长度>100m,雨后前缘有崩塌现象,属蠕滑-拉裂型破坏。理论计算滑体在饱水、地震状态下仍处于极限平衡状态,而滑坡中滑动面在蓄水条件下,稳定性变差,存在下滑可能。若滑坡体整体下滑,落水点的涌浪高度为18m,衰减到坝址浪高为0.3m,不会造成翻坝危害。况且该滑坡即使存在整体失稳的可能性,其时间只可能是暴雨季节,而该时期水库处于防洪限制水位运行期。但是,由于该滑坡潜在不稳定因素,水库修建前采取工程措施整治,改善水文条件以增加滑坡的稳定性是十分必要的。
2.3 库岸再造影响评价
水库蓄水后,库岸将处在一个不断变形-破坏-后退的发展阶段。枯水期和丰水期的交错出现,将引起水库边坡一定范围内土石层水动力环境的变化,存在淘刷、冲蚀、磨蚀过程,势必加剧库岸再造。在沿河分布不同力学强度岩土的多种类型岸坡中,岩质边坡库岸再造的影响范围小,而土质岸坡易于改造和破坏,是库岸再造的重点。对土质岸坡塌岸预测采用卡丘金公式,库岸再造预测结果为多数库岸再造宽度在20~70m之间,最窄的6.1m最宽的达83m。需要强调的因水力条件与边坡土质的差异库岸再造宽度不尽相同,在库区内共取21个计算断面仅能对库岸再造趋势预测,卡丘金公式最适宜平原型库岸再造预测,结果偏于安全。
2.4 库区泥石流影响评价
库区范围发育成熟的泥石流沟有16条,根据流域内泥石流活动条件的诸要素,围绕地形、松散堆积物质、水源三个基本方面、选择有代表性的15项要素进行数量化处理从而对泥石流沟进行危险性(易发程度)评价。泥石流易发程度评价结果为中等易发的泥石流沟4条,轻度易发的1条,极轻度易发的7条。除了大发沟泥石流对当地居民有一定影响外,其余各沟为洪水或间歇性稀性泥石流,对当地居民基本无影响。水库淹没8条泥石流沟的堆积区和流通区,造成堆积区后撤,流通区变短。一般而言,建库修坝对泥石流无直接影响或影响不大,只有在水库正常蓄水位淹没到泥石流沟物源区时才对泥石流的影响较大,库区范围内泥石流沟的松散固体物质数量少,造成水库淤积有限;库水位升高,泥石流入库流速减慢,携带固体物质就地堆积,堆积物局限在沟谷内;水库蓄水后泥石流沟入河口水面壅高淹没其堆积区或部分流通区,缩短了泥石流流通区高差,有利于抑制沟谷山洪的暴涨暴落。
2.5 库区渗漏浸没影响评价
水库兴建后,库水对地下水的顶托使地下水壅高超过临界浸没高程而造成部分库岸发生浸没问题。该区水质分析结果显示,浸没区不会产生盐碱化问题。水库不存在永久性渗漏问题,浸没问题仅局限在库区范围沿河分布的阶地。浸没问题主要影响农作物的根系和部分居民建筑物。由毛细高度试验确定该区砂土、壤土毛细水上升高度进而确定地下水临界埋深。
三、库区地质灾害的发展趋势
(1)从地质发展史上讲,随着河流切割深度的加大,有利于泥石流、崩塌、滑坡形成的位势条件;从气象上讲,随着全球变暖降雨量有进一步减少的趋势,不利于泥石流、滑坡突发的激发条件,并且随着水库蓄水,库区范围内温差有所降低、降雨量有所减少,不利于岩石风化和水土流失。
(2)随着水库蓄水,水位增大必将抑制各沟内山洪的暴涨暴落,有利于减弱泥石流的强度;并且逐渐改变库区周围的小气候条件,降低灾害性气候的发生频率。
(3)随着库区滑坡、崩塌等地质灾害的整治,将有利于减轻地质灾害的危害程度;但移民后靠就地安置,会加重地质环境和植被的破坏程度,可能诱发泥石流、滑坡等地质灾害,因此减少人类活动,加大退耕还林,保护地质环境和植被是最好的防护措施。
四、结语
文章根据评估地质环境条件和拟建工程性质,分析了工程建设区可能诱发或加剧地质灾害的类型;对水库诱发地震、水库滑坡涌浪、库岸再造、泥石流、库区浸没的危险性进行现状评价,并进行未来趋势预测。