南水北調(diào)西線一期工程滑坡崩塌體穩(wěn)定性評價(jià)

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在海拔數(shù)千米的青藏高原開渠鑿洞引水,如何將南水北調(diào)西線工程在施工時(shí)可能產(chǎn)生的生態(tài)影響降到最小?近日,由中國科學(xué)院青海鹽湖研究所、中國科學(xué)院成都生物研究所分別完成的《南水北調(diào)西線第一期工程前期招標(biāo)項(xiàng)目調(diào)水影響區(qū)域生物本底調(diào)查及影響預(yù)測》和《南水北調(diào)西線第一期工程調(diào)水影響區(qū)域干旱河谷分布現(xiàn)狀與影響分析研究報(bào)告》項(xiàng)目通過了黃河水利委員會南水北調(diào)西線工程辦公室組織的驗(yàn)收,專家們對工程施工和運(yùn)行期可能產(chǎn)生的影響進(jìn)行

分析了南水北調(diào)西線一期的生態(tài)補(bǔ)償問題,討論了所涉及的補(bǔ)償主體、補(bǔ)償客體、補(bǔ)償依據(jù)、補(bǔ)償方式、補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)等五大要素,初步提出了生態(tài)補(bǔ)償?shù)拇胧┖徒ㄗh,以期對工程的建設(shè)和運(yùn)行有所借鑒。

南水北調(diào)西線工程是一項(xiàng)特大型跨流域調(diào)水工程,安全、高效的通信系統(tǒng)是保證工程安全、可靠運(yùn)行的重要因素之一。文章結(jié)合南水北調(diào)西線一期工程的布置情況及工程管理的初步設(shè)想,比較了數(shù)字微波通信、衛(wèi)星通信、光纖通信幾種通信方式,提出了利用opgw、基于mstp技術(shù)建設(shè)南水北調(diào)西線一期工程專用光纖通信網(wǎng)的初步方案。

根據(jù)斷裂構(gòu)造和環(huán)形構(gòu)造的解譯標(biāo)志和野外考察的結(jié)果,在南水北調(diào)西線工程區(qū)內(nèi)確定了近200條斷裂構(gòu)造和26個(gè)規(guī)模和成因不盡相同的環(huán)形構(gòu)造。斷裂構(gòu)造分別沿nw,ne,近sn和近ew向分布,nw向斷裂為區(qū)域性的斷裂構(gòu)造,控制工程區(qū)內(nèi)地貌、水系等的發(fā)育。有22條斷裂構(gòu)造影像特征比較清晰,規(guī)模相對較大,而其中有8條nw向區(qū)域或主干斷裂對工程區(qū)輸水線路和相關(guān)壩址的穩(wěn)定性影響更加突出一些。但綜合分析的結(jié)果表明,全新世活動(dòng)的斷裂構(gòu)造并沒有穿越輸水線路;而穿過了輸水線路的區(qū)域性大斷裂自晚更新世晚期以來就基本停止活動(dòng),區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造分析也說明工程區(qū)處于一個(gè)相對安全島內(nèi)。環(huán)形構(gòu)造多為巖漿熱液作用的產(chǎn)物,它們的存在對于工程穩(wěn)定性起到積極的作用,是改善和提高工程穩(wěn)定性的一種因素。

南水北調(diào)西線一期工程位于青藏高原東部的邊緣地帶,海拔3500m以上,地質(zhì)條件復(fù)雜,斷層密集分布,褶皺強(qiáng)烈發(fā)育,構(gòu)造活動(dòng)頻繁。通過etm衛(wèi)星影像和野外考察分析了工程引水隧洞線路區(qū)斷層的空間分布及活動(dòng)特征。工程區(qū)以桑日麻斷裂、鮮水河斷裂和甘德南斷裂等對工程的影響最大,是潛在的發(fā)震斷裂。深埋長引水隧洞在較高地應(yīng)力作用下,軟弱圍巖及寬大斷層帶物質(zhì)易產(chǎn)生大變形和長期流變。引水線路區(qū)褶皺、斷層構(gòu)造發(fā)育,有利于地下水富集、運(yùn)移。在靜、動(dòng)水壓力下,引水隧洞穿過斷層及破碎帶時(shí)易發(fā)生涌水、碎屑流和坍塌等地質(zhì)災(zāi)害。

針對南水北調(diào)西線一期工程區(qū)地形、地質(zhì)、地貌和氣候條件復(fù)雜,及工作條件差、工期短、基礎(chǔ)資料缺乏等特點(diǎn),建立了以遙感水文地質(zhì)判釋為主,結(jié)合野外地面調(diào)查、現(xiàn)場鉆孔地下水流速流向測試、現(xiàn)場鉆孔壓水試驗(yàn)資料分析、水化學(xué)分析、環(huán)境同位素測試分析等多手段多方法的水文地質(zhì)條件綜合評價(jià)方法,研究了該工程區(qū)的地下水類型、地下水化學(xué)特征及其形成條件、主要含水層的分布,主要水文地質(zhì)單元及其地下水運(yùn)動(dòng)和補(bǔ)徑排條件。結(jié)合水利工程勘探的特點(diǎn),充分利用鉆孔壓水試驗(yàn)成果,分析探討水文地質(zhì)參數(shù)及其變化特征,對沿線隧洞涌水量進(jìn)行初步估算。探討了主要的水文地質(zhì)問題。為高山覆蓋地區(qū)的水文地質(zhì)條件研究提供了一種新思路。

通過對研究區(qū)103條泥石流溝發(fā)育狀況統(tǒng)計(jì)顯示,泥石流溝的數(shù)目、發(fā)育密度及規(guī)模在不同流域表現(xiàn)出不同特點(diǎn);綜合分析表明,泥石流溝的流域面積、主溝長度及平均溝床比降存在明顯的分維特征,泥石流堆積物粒度組成具有很好的分形結(jié)構(gòu),這種良好的非線性關(guān)系在一定程度上揭示了研究區(qū)泥石流發(fā)育的非均一性和自相似性;分析得出了在溝谷流域面積<5km2,主溝長度<5km及主溝平均溝床比降10%～60%時(shí)研究區(qū)內(nèi)泥石流最易暴發(fā)的結(jié)論。

對南水北調(diào)西線一期工程投入產(chǎn)出的定量分析顯示,現(xiàn)實(shí)施的《規(guī)劃》中的投資可能被低估,效益可能被高估。在國民經(jīng)濟(jì)主要評價(jià)指標(biāo)中,經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值為負(fù),經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比小于1,經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率小于具有公益性的低社會折現(xiàn)率7%。這說明其經(jīng)濟(jì)可行性仍待進(jìn)一步研究。此外,敏感性分析也表明,該項(xiàng)目不具備最基本的經(jīng)濟(jì)抗風(fēng)險(xiǎn)能力。因此,南水北調(diào)西線一期工程方案在經(jīng)濟(jì)上是否合理,建議慎重研究。

南水北調(diào)西線一期工程從雅礱江支流鮮水河的達(dá)曲、泥曲和大渡河支流的色曲、杜柯河、瑪柯河和阿柯河等6條河流通過“六壩七洞一渠”,將40億m3/a水調(diào)到黃河的支流賈曲。這一水量約占引水壩址河川徑流的65%~70%,剩余30%~35%的水量能否滿足河道內(nèi)的生態(tài)需水,需要進(jìn)一步研究。本文通過分析該調(diào)水區(qū)河道內(nèi)的生態(tài)需水主要是滿足水生生物棲息地的需水要求,討論了水生生物產(chǎn)量與水體水量之間的關(guān)系,利用河道內(nèi)徑流50%保證率的河道徑流的30%作為最小生態(tài)徑流量的方法,估算了達(dá)曲、泥曲、綽斯甲河、足木足河的水文站斷面的最小生態(tài)徑流量,并利用tennant方法對估算結(jié)果進(jìn)行了評價(jià)。結(jié)果表明:4~9月采用最小生態(tài)徑流量可以使河道的流量狀態(tài)處于中等水平,10~3月若河道內(nèi)流淌著最小生態(tài)徑流,可以使河道內(nèi)水生生物及河道的正常功能處于非常好的狀態(tài),只要工程建成后采用計(jì)算的最小生態(tài)徑流為河道內(nèi)下泄流量,就可以保證同時(shí)滿足調(diào)水河流的資源水和生態(tài)水。

基于對南水北調(diào)西線一期工程區(qū)活動(dòng)斷層及其工程效應(yīng)和遙感解譯的2次現(xiàn)場考察工作,提出如下初步認(rèn)識:(1)工程區(qū)nw向斷層的活動(dòng)方式以左旋走滑為主;近sn向的橫向斷層較為發(fā)育,并多為右旋運(yùn)動(dòng)。(2)由于馬爾康基底隆起和年保花崗巖體的遏制作用,斷層的活動(dòng)性表現(xiàn)出自nw向se減弱的趨勢。清水河北斷層等區(qū)域性斷層活動(dòng)性及其對工程的影響為向區(qū)內(nèi)減弱或趨于終止。(3)斷層活動(dòng)性對工程的影響主要表現(xiàn)為斷層及斷層帶的變形、斷層活動(dòng)構(gòu)造應(yīng)力場對深埋長隧洞的影響,以及對水庫誘發(fā)地震的影響。

南水北調(diào)工程是緩解我國北方水資源嚴(yán)重短缺問題的重大戰(zhàn)略性水利基礎(chǔ)設(shè)施。南水北調(diào)西線工程從長江上游調(diào)水入黃河上游,以緩解我國西北地區(qū)水資源嚴(yán)重短缺的緊迫形勢。一期工程從長江支流雅礱江、大渡河兩流域上游調(diào)水80億m3,根據(jù)調(diào)水區(qū)實(shí)測的水文、氣象資料,分析調(diào)水流域降雨、地表水、地下水變化規(guī)律及發(fā)展趨勢,為南水北調(diào)西線調(diào)水的影響研究提供基礎(chǔ)支撐。

南水北調(diào)西線一期工程從雅礱江、大渡河上游7條河流調(diào)水80億m3,調(diào)水河流下游的水文情勢將發(fā)生變化。根據(jù)雅礱江、大渡河現(xiàn)有水文站網(wǎng)收集的水文資料,主要從徑流、水位兩方面研究西線一期工程調(diào)水后對下游河流的影響。參照國際慣例和現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),將調(diào)水對水文情勢的影響分為3類研究區(qū)。西線一期工程調(diào)水對徑流影響較大的時(shí)段主要為連續(xù)枯水年和每年的豐水期,調(diào)水使得一類研究區(qū)水文過程均一化,小流量常態(tài)化。調(diào)水對水位的影響主要集中在一類水文情勢研究分區(qū)的近壩河段。

區(qū)域地殼活動(dòng)性受區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場控制。通過南水北調(diào)西線區(qū)域及鄰區(qū)34個(gè)中強(qiáng)地震的震源機(jī)制解,對區(qū)域內(nèi)現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場進(jìn)行了分析。結(jié)合地球物理資料,對西線區(qū)域的邊界斷裂及其活動(dòng)性進(jìn)行了評估。將測區(qū)青康滇楔狀地殼斷塊體,劃分為鄂陵湖—龍門山和西金烏蘭湖—貢嘎山兩個(gè)次級斷塊,分析了它們的塊斷作用。

在識別諸多風(fēng)險(xiǎn)因素的基礎(chǔ)上,通過深入探討調(diào)水量和調(diào)水區(qū)當(dāng)?shù)厮Y源利用的行為規(guī)律與反應(yīng)機(jī)制,以及缺水風(fēng)險(xiǎn)行為和性態(tài),建立了包括供水風(fēng)險(xiǎn)率、供水可靠性、供水恢復(fù)性以及事故周期等指標(biāo)在內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系,然后應(yīng)用蒙特卡洛方法,對南水北調(diào)西線一期工程各引水樞紐在不同下泄流量方案下的供水風(fēng)險(xiǎn)狀況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和分析。結(jié)果表明,各樞紐的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)值都很理想,南水北調(diào)西線一期工程的供水效率和效益是可以得到保證的。

　〔收稿日期〕　2002-07-25 南水北調(diào)西線一期工程區(qū) 活動(dòng)斷裂及其對工程的影響 伍法權(quán) (中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所) 　　南水北調(diào)工程是從長江引水至黃河的跨流域調(diào) 水工程,是緩解我國北部地區(qū)缺水問題的重要戰(zhàn)略 措施。南水北調(diào)西線工程引長江上游通天河、雅礱 江、大渡河之水至黃河上游,旨在緩解西北青海等6 省區(qū)水資源匱乏問題,是南水北調(diào)工程的有機(jī)組成 部分。西線調(diào)水工程將分期實(shí)施。一期工程規(guī)劃自 雅礱江支流達(dá)曲河阿安樞紐,向北東至黃河支流賈 曲河,引水線路全長260km。工程由“五壩七洞一 渠”組成。5座樞紐的壩高分別為115m、108m、104 m、123m、63m。7條引水隧洞共計(jì)長244km,占全 長的93.8%,其中最長的洞段為泥曲至杜柯河段, 長達(dá)73km;洞線埋深一般為300～600m,最大埋深 達(dá)11

膨脹土渠坡由于膨脹土的脹縮性、裂隙性、超固結(jié)性,渠坡滑動(dòng)破壞模式與一般土質(zhì)邊坡有很大差別。膨脹土渠坡的滑動(dòng)通常沿結(jié)構(gòu)面發(fā)生,并且大多為淺層滑動(dòng),采用常規(guī)的土質(zhì)渠坡穩(wěn)定分析方法不能完全反映膨脹土渠坡破壞的特性。根據(jù)膨脹土的工程特性,并針對南水北調(diào)中線工程膨脹土渠坡的8種典型工況,分析了其破壞模式。對常規(guī)分析方法進(jìn)行改進(jìn),提出了適合膨脹土渠坡穩(wěn)定分析的方法,計(jì)算結(jié)果有助于南水北調(diào)中線工程膨脹土渠段的邊坡設(shè)計(jì)。

通過對南水北調(diào)西線一期工程6座水庫淹沒實(shí)物特點(diǎn)分析,提出移民初步規(guī)劃建議,庫區(qū)移民均以后靠安置為主,居民點(diǎn)布局采用依山就勢,生產(chǎn)安置以牧業(yè)為主,班瑪縣城規(guī)劃在縣城中心地帶莫巴溝寬闊地帶,專項(xiàng)設(shè)施按原標(biāo)準(zhǔn)、原功能規(guī)劃恢復(fù),寺院遷建尊重當(dāng)?shù)厮略夯罘?、僧侶和周邊廣大信徒意見選址規(guī)劃。

南水北調(diào)西線工程調(diào)水方案基本確定,一期工程調(diào)水40億m3,受水區(qū)為青海、甘肅等6省(區(qū))。主要介紹了甘肅省受水區(qū)規(guī)劃的思路與方法,受水區(qū)的選定原則,初步規(guī)劃的成果以及調(diào)水水資源配置所需的配套工程情況,分析了南水北調(diào)工程在甘肅省經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展及生態(tài)建設(shè)中的地位和作用。

對南水北調(diào)西線一期工程水質(zhì)的鑒定性試驗(yàn)和環(huán)境水對混凝土腐蝕性進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,南水北調(diào)西線一期工程調(diào)水河流、引水線路地表水和地下水水質(zhì)以淡水為主,對工程性質(zhì)有影響的成分na++k+、ca2+、mg2+、so42-、hco3-、侵蝕性co2、ph值等都基本滿足工程用水要求,水樣不具有溶出型、分解結(jié)晶復(fù)合型和結(jié)晶型腐蝕,大多數(shù)水樣也不具有一般酸性型、碳酸型腐蝕。

根據(jù)水利部和黃河水利委員會對南水北調(diào)西線一期工程的部署要求,甘肅省對全省受水區(qū)進(jìn)行了總體規(guī)劃,論證了工程的必要性。提出了全省的供水對象,及對應(yīng)的高線、中線、低線供水方案,并對配水方案的整體效益進(jìn)行了分析。南水北調(diào)西線一期工程將為甘肅受水區(qū)提供有力的水資源保障,促進(jìn)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展,其社會效益、生態(tài)效益是十分顯著的。

采用歷年天然徑流系列對南水北調(diào)西線一期工程水源區(qū)河流進(jìn)行豐枯遭遇分析,結(jié)果表明:當(dāng)水源區(qū)兩個(gè)流域處于同豐、同平和豐枯異步時(shí),不會影響正常的調(diào)水,其頻率為73.7%。當(dāng)兩個(gè)流域同時(shí)處于枯水狀態(tài)時(shí),則不利于調(diào)水,其頻率為26.3%。這說明通過南水北調(diào)西線工程向黃河相機(jī)補(bǔ)水是可能的。