南水北調西線一期工程區(qū)斷層活動性及工程地質評價

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

第24卷第20期巖石力學與工程學報vol.24no.20 2005年10月chinesejournalofrockmechanicsandengineeringoct.，2005 收稿日期：2005–06–13；修回日期：2005–08–15 基金項目：國家自然科學基金資助項目(90302011) 作者簡介：王學潮(1964–)，男，博士，1997年于北京大學地質學系獲博士學位，現(xiàn)為教授級高級工程師，主要從事南水北調西線工程中工程地質方 面的研究工作。e-mail：wangxchao@263.net。 南水北調西線一期工程的工程地質和 巖石力學問題 王學潮1，楊維九1，劉豐收1 ，2 (1.黃河勘測規(guī)劃設計有限公司，河南鄭州450003；2.中國地質大學，北京100083) 摘要：南水北調西線一期

南水北調西線一期工程由“四壩、二堰、七洞”組成,年調水量40×108m3。工程的最大難點在于深埋長隧洞的勘察、設計與施工。工程地質條件相對復雜,樞紐的建壩地質條件較好,塊石料滿足要求,庫區(qū)淹沒損失小。隧洞區(qū)的主要巖石類型為三疊紀的砂巖和板巖,局部出露有灰?guī)r和巖漿巖。深埋長隧洞存在著諸多復雜的工程地質和巖石力學問題,但在目前的經(jīng)濟技術條件下是可以解決的,不存在制約西線工程實施的技術難關和地質條件。

西線調水工程是從長江上游調水到黃河上游的跨流域調水工程。其主要目的是解決西北、華北地區(qū)缺水問題。西線調水一期工程位于青藏高原東部邊緣地帶,地質條件復雜,構造活動頻繁,該區(qū)具有獨特的地殼變形和構造應力體系。一期調水工程區(qū)處在海拔3500m左右,主要是引大渡河支流的阿柯河、麻爾曲、杜柯河及雅礱江支流泥曲、達曲之水補給黃河支流賈曲。主要的工程地質問題為活動斷裂、深埋長隧洞、凍土與凍害以及水庫工程地質問題。1　活動斷裂問題西線調水區(qū)主要有15條區(qū)域性活動斷裂。其中玉樹斷裂(f2)、桑日麻斷裂(f8)、鄂陵湖南斷裂(f9)、甘德南斷裂(f10)、鮮水河斷裂(f4)等活動性較強,對工程影響較大。斷裂活動不僅能影響引水隧洞的穩(wěn)定性,而且直接影響著工程區(qū)的區(qū)域構造穩(wěn)定性。2　深埋長隧洞工程地質問題由于一期工程輸水洞線共長244km,其中最長者達73km,屬于特長隧洞。這些隧洞埋深大,一般達300～600m,穿越不同的地質單元,并且無法避開活斷層的影響。一些深埋長隧洞工程典型的地質問題如高地溫、高壓涌水、高地應力及巖爆等問題均可能出現(xiàn)。(1)高地應力及巖爆　西線調不一期工程洞體深埋于山體基巖內,上覆巖體厚度一般為300～600m,隧洞的圍巖主要為三疊系的

　〔收稿日期〕　2002-07-25 南水北調西線一期工程區(qū) 活動斷裂及其對工程的影響 伍法權 (中國科學院地質與地球物理研究所) 　　南水北調工程是從長江引水至黃河的跨流域調 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,是南水北調工程的有機組成 部分。西線調水工程將分期實施。一期工程規(guī)劃自 雅礱江支流達曲河阿安樞紐,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73km;洞線埋深一般為300～600m,最大埋深 達11

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

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

南水北調西線工程是一項特大型跨流域調水工程,安全、高效的通信系統(tǒng)是保證工程安全、可靠運行的重要因素之一。文章結合南水北調西線一期工程的布置情況及工程管理的初步設想,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技術建設南水北調西線一期工程專用光纖通信網(wǎng)的初步方案。

南水北調西線一期工程位于川青地塊及其南緣鮮水河斷裂帶,地質條件復雜。gps監(jiān)測表明,川青地塊及其鄰區(qū)的地殼運動水平速度,具有自西向東遞變下降的順時針渦旋轉動的總趨勢;鮮水河斷裂帶有較高的移動速率;工程區(qū)東、西兩側的測站之間有一定的水平速度矢量差。工程區(qū)為高地應力區(qū),并可產(chǎn)生局部高應變能帶。鮮水河斷裂帶為我國西部的強震帶;川青地塊內部已發(fā)生5級以上地震25次。與中強震有關的斷裂帶通過工程區(qū),并表現(xiàn)出工程區(qū)地殼活動性。地殼活動性將對南水北調西線一期工程建設產(chǎn)生重大影響。

通過對研究區(qū)103條泥石流溝發(fā)育狀況統(tǒng)計顯示,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;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構,這種良好的非線性關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%時研究區(qū)內泥石流最易暴發(fā)的結論。

南水北調西線工程區(qū)活動斷裂不發(fā)育,地震活動水平低;地球物理資料證實,工程區(qū)具有穩(wěn)定型地殼;構造穩(wěn)定性分析顯示,工程區(qū)不發(fā)育突發(fā)活動地段,屬于構造穩(wěn)定型地區(qū)。

對南水北調西線一期工程投入產(chǎn)出的定量分析顯示,現(xiàn)實施的《規(guī)劃》中的投資可能被低估,效益可能被高估。在國民經(jīng)濟主要評價指標中,經(jīng)濟凈現(xiàn)值為負,經(jīng)濟效益費用比小于1,經(jīng)濟內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)濟可行性仍待進一步研究。此外,敏感性分析也表明,該項目不具備最基本的經(jīng)濟抗風險能力。因此,南水北調西線一期工程方案在經(jīng)濟上是否合理,建議慎重研究。

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

南水北調西線工程調水方案基本確定,一期工程調水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)劃的成果以及調水水資源配置所需的配套工程情況,分析了南水北調工程在甘肅省經(jīng)濟社會發(fā)展及生態(tài)建設中的地位和作用。

根據(jù)水利部和黃河水利委員會對南水北調西線一期工程的部署要求,甘肅省對全省受水區(qū)進行了總體規(guī)劃,論證了工程的必要性。提出了全省的供水對象,及對應的高線、中線、低線供水方案,并對配水方案的整體效益進行了分析。南水北調西線一期工程將為甘肅受水區(qū)提供有力的水資源保障,促進當?shù)氐慕?jīng)濟發(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西線一期工程水源區(qū)河流進行豐枯遭遇分析,結果表明:當水源區(qū)兩個流域處于同豐、同平和豐枯異步時,不會影響正常的調水,其頻率為73.7%。當兩個流域同時處于枯水狀態(tài)時,則不利于調水,其頻率為26.3%。這說明通過南水北調西線工程向黃河相機補水是可能的。

南水北調西線第一期工程位于青藏高原東部邊緣地帶。項目區(qū)人口稀少,人為開發(fā)擾動程度較輕,屬高寒脆弱生態(tài)系統(tǒng)。南水北調西線一期工程實施后對該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)完整性和生態(tài)敏感區(qū)域產(chǎn)生的影響包括:對生物群落的完整性影響;對濕地、自然保護區(qū)及干旱河谷等生態(tài)敏感區(qū)的影響。主要結論是:工程建設對項目區(qū)區(qū)域生態(tài)完整性產(chǎn)生一定影響,需要相應的生態(tài)恢復措施做保障;對濕地和自然保護區(qū)的影響不會導致植物種類之間的演替變化和某些珍稀植物種類的滅絕;不會導致干旱河谷區(qū)區(qū)域氣候發(fā)生明顯改變。

南水北調西線一期工程從雅礱江支流鮮水河的達曲、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的生態(tài)需水,需要進一步研究。本文通過分析該調水區(qū)河道內的生態(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系,利用河道內徑流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方法對估算結果進行了評價。結果表明: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月若河道內流淌著最小生態(tài)徑流,可以使河道內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算的最小生態(tài)徑流為河道內下泄流量,就可以保證同時滿足調水河流的資源水和生態(tài)水。

基于南水北調西線一期工程主要影響區(qū)景觀類型分布圖,應用景觀格局分析方法、gis空間分析和模型分析功能,計算熱巴、阿安與仁達、珠安達與霍納和克柯四大景觀區(qū)的幾種常用景觀指數(shù),分析了四大區(qū)域景觀格局特征。結果表明:四大區(qū)域景觀格局在總體上呈現(xiàn)"基底—廊道—斑塊"的結構,珠安達、霍納景觀區(qū)景觀多樣性指數(shù)和均勻性指數(shù)高于其他區(qū)域,反映出景觀異質性程度高于其他區(qū)域;熱巴景觀區(qū)和阿安與仁達景觀區(qū)各景觀指數(shù)都差別不大,破碎度指數(shù)比其他兩個區(qū)域要小,說明人類活動對景觀的干擾程度低;克柯景觀區(qū)景觀優(yōu)勢度最大,說明該區(qū)景觀類型空間分布結構受草甸單一景觀類型支配。

南水北調西線一期工程區(qū)的地質礦產(chǎn)資源調查表明:珠安達庫區(qū)銻金礦點估算金資源量為1948kg,色曲洛若庫區(qū)批準砂金儲量為a+b級246kg、a+b+c級2134kg、d級369kg,其余庫區(qū)均無礦產(chǎn)出露;仁達—珠安達線路、珠安達—霍納線路、克曲-黃河線路等的輸水隧洞對礦產(chǎn)資源壓覆不多或對礦產(chǎn)資源開采影響不大。對工程區(qū)壓覆的礦產(chǎn)資源開發(fā),應在庫區(qū)淹沒前選擇有利地段進行強化開采。

南水北調西線一期工程區(qū)壓覆礦產(chǎn)資源評估

南水北調西線一期工程指達—賈線,規(guī)劃從雅礱江、大渡河的6條支流引水40億m3,工程由"六壩七洞一渠"組成。南水北調東線、中線工程已經(jīng)開始實施,西線工程正在做前期的準備工作。因此,進一步認識、評價南水北調工程對生態(tài)環(huán)境影響,并提出科學合理的對策具有重大的應用價值和現(xiàn)實意義。在實地現(xiàn)場調查和文獻資料查閱的基礎上,分別從水庫建成后的庫區(qū)淹沒、壩下游的水量減少、以及施工期間的活動等方面,對南水北調西線一期工程調水區(qū)陸生生物和水生生物是否受到調水工程的影響進行了初步分析。