南水北調(diào)西線一期工程區(qū)地殼活動有關(guān)問題

　〔收稿日期〕　2002-07-25 南水北調(diào)西線一期工程區(qū) 活動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)工程的有機組成 部分。西線調(diào)水工程將分期實施。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

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告》項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收,專家們對工程施工和運行期可能產(chǎn)生的影響進(jìn)行

南水北調(diào)西線工程是一項特大型跨流域調(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。

基于對南水北調(diào)西線一期工程區(qū)活動斷層及其工程效應(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,并多為右旋運動。(2)由于馬爾康基底隆起和年?；◢弾r體的遏制作用,斷層的活動性表現(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)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,褶皺強烈發(fā)育,構(gòu)造活動頻繁。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、運移。在靜、動水壓力下,引水隧洞穿過斷層及破碎帶時易發(fā)生涌水、碎屑流和坍塌等地質(zhì)災(zāi)害。

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(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%時研究區(qū)內(nèi)泥石流最易暴發(fā)的結(jié)論。

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。

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,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)單元及其地下水運動和補徑排條件。結(jié)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(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。

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。

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)兩個流域處于同豐、同平和豐枯異步時,不會影響正常的調(diào)水,其頻率為73.7%。當(dāng)兩個流域同時處于枯水狀態(tài)時,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補水是可能的。

南水北調(diào)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(diào)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(hù)區(qū)及干旱河谷等生態(tài)敏感區(qū)的影響。主要結(jié)論是:工程建設(shè)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(yīng)的生態(tài)恢復(fù)措施做保障;對濕地和自然保護(hù)區(qū)的影響不會導(dǎo)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(dǎo)致干旱河谷區(qū)區(qū)域氣候發(fā)生明顯改變。

南水北調(diào)西線一期工程區(qū)是我國水能資源最為豐富的地區(qū)之一,在該區(qū)修建水利工程,泥石流是經(jīng)常遇到的地質(zhì)災(zāi)害問題。在考察論證的基礎(chǔ)上,結(jié)合工程區(qū)泥石流發(fā)育與地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、氣象水文和地形地貌的關(guān)系,探討了泥石流分布規(guī)律。研究表明,工程區(qū)泥石流溝數(shù)量較多,但分布不均勻;泥石流溝流域面積集中于1~5km2,主溝長度以1~3km居多,相對高差大多小于1500m;70.9%的溝谷坡度為10~30,°88.3%的溝床比降在0.1~0.5之間;泥石流分布受地形地貌的控制,受地質(zhì)構(gòu)造和地震的制約,受地層巖性的影響,表現(xiàn)出區(qū)域分異的特征。

基于南水北調(diào)西線一期工程主要影響區(qū)景觀類型分布圖,應(yīng)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(dá)、珠安達(dá)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(jié)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(jié)構(gòu),珠安達(dá)、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(zhì)性程度高于其他區(qū)域;熱巴景觀區(qū)和阿安與仁達(dá)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(jié)構(gòu)受草甸單一景觀類型支配。

南水北調(diào)西線一期工程區(qū)的地質(zhì)礦產(chǎn)資源調(diào)查表明:珠安達(dá)庫區(qū)銻金礦點估算金資源量為1948kg,色曲洛若庫區(qū)批準(zhǔn)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(dá)—珠安達(dá)線路、珠安達(dá)—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?qū)ΦV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(yīng)在庫區(qū)淹沒前選擇有利地段進(jìn)行強化開采。

南水北調(diào)西線一期工程區(qū)壓覆礦產(chǎn)資源評估

南水北調(diào)西線一期工程指達(dá)—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(diào)東線、中線工程已經(jīng)開始實施,西線工程正在做前期的準(zhǔn)備工作。因此,進(jìn)一步認(rèn)識、評價南水北調(diào)工程對生態(tài)環(huán)境影響,并提出科學(xué)合理的對策具有重大的應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義。在實地現(xiàn)場調(diào)查和文獻(xiàn)資料查閱的基礎(chǔ)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(diào)西線一期工程調(diào)水區(qū)陸生生物和水生生物是否受到調(diào)水工程的影響進(jìn)行了初步分析。

南水北調(diào)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(gòu)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(gòu)造穩(wěn)定型地區(qū)。

第24卷第20期巖石力學(xué)與工程學(xué)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(xué)基金資助項目(90302011) 作者簡介：王學(xué)潮(1964–)，男，博士，1997年于北京大學(xué)地質(zhì)學(xué)系獲博士學(xué)位，現(xiàn)為教授級高級工程師，主要從事南水北調(diào)西線工程中工程地質(zhì)方 面的研究工作。e-mail：wangxchao@263.net。 南水北調(diào)西線一期工程的工程地質(zhì)和 巖石力學(xué)問題 王學(xué)潮1，楊維九1，劉豐收1 ，2 (1.黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司，河南鄭州450003；2.中國地質(zhì)大學(xué)，北京100083) 摘要：南水北調(diào)西線一期

南水北調(diào)西線一期工程由“四壩、二堰、七洞”組成,年調(diào)水量40×108m3。工程的最大難點在于深埋長隧洞的勘察、設(shè)計與施工。工程地質(zhì)條件相對復(fù)雜,樞紐的建壩地質(zhì)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(jì)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(fù)雜的工程地質(zhì)和巖石力學(xué)問題,但在目前的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下是可以解決的,不存在制約西線工程實施的技術(shù)難關(guān)和地質(zhì)條件。

西線調(diào)水工程是從長江上游調(diào)水到黃河上游的跨流域調(diào)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(diào)水一期工程位于青藏高原東部邊緣地帶,地質(zhì)條件復(fù)雜,構(gòu)造活動頻繁,該區(qū)具有獨特的地殼變形和構(gòu)造應(yīng)力體系。一期調(diào)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(dá)曲之水補給黃河支流賈曲。主要的工程地質(zhì)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(zhì)問題。1　活動斷裂問題西線調(diào)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(gòu)造穩(wěn)定性。2　深埋長隧洞工程地質(zhì)問題由于一期工程輸水洞線共長244km,其中最長者達(dá)73km,屬于特長隧洞。這些隧洞埋深大,一般達(dá)300～600m,穿越不同的地質(zhì)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(zhì)問題如高地溫、高壓涌水、高地應(yīng)力及巖爆等問題均可能出現(xiàn)。(1)高地應(yīng)力及巖爆　西線調(diào)不一期工程洞體深埋于山體基巖內(nèi),上覆巖體厚度一般為300～600m,隧洞的圍巖主要為三疊系的

在識別諸多風(fēng)險因素的基礎(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)機制,以及缺水風(fēng)險行為和性態(tài),建立了包括供水風(fēng)險率、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)險評價指標(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)險狀況進(jìn)行了統(tǒng)計和分析。結(jié)果表明,各樞紐的風(fēng)險指標(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。