南水北调西线工程侧仿一雅碧江引水线路工程地质遥感研究

南水北调西线工程位于新构造活动强烈的青藏高原东北部,采用深埋长隧洞方案经巴颜喀拉山输水入黄河,工程区的主要地质灾害包括活动断层和地震、冻土冻害、高地应力及岩爆、地温异常、库区岸坡变形等.其中,活动断层及地震是调水工程区的主要地质灾害.对主要地质灾害的特征和破坏形式进行了探讨,并提出了有关治理措施

本书由中山大学地理科学与规划学院刘希林教授和华北水利水电学院资源与环境学院黄志全教授合著,由地质出版社于2012年7月出版。全书分上、下两篇共12章30万字,全面展示了南水北调西线一期工程区泥石流、滑坡和崩塌灾害的分布规律、基本特征、危险性评价、稳定性评价、分区结果,以及对工程建设的可能影响,是论证半个多世纪以来,有

通过对南水北调西线工程区的区域地质背景的回顾,运用辩证的观点,初步分析了西线工程区工程地质的辩证特征:①地层简单,构造复杂;②总体构造复杂,局部相对简单;③总体活动强烈,局部相对稳定;④岩体类型多样,岩石强度差异性大;⑤岩性单一,岩石厚度巨大;⑥总体植被良好,外动力现象发育;⑦块石料丰富,土料、砾石料缺乏;⑧复杂的地质构造客观上不可回避,主观上可利用。认为在相对不利的总体地质特征背景下,可以寻找出有利的建设场地,满足工程建设的需要。

在扼要介绍南水北调西线工程仁青里－岗龙引水线路断层及春特征的基础上，分8段详细论述各洞段的主要工程地质问题，并从10个方面进行综合工程地质评价，为线路优化提供地质依据。

西线南水北调雅砻江调水线路,初步规划引水方式为抽水和自流两种。设计引水流量217m~3/s,年调水最45亿m~3。规划的比较引水线路有四条。(1)长一恰自流引水线路。从雅砻江长须枢纽引水,利用深埋地下长隧洞引水穿越巴颜喀拉山,在黄河右岸恰给弄沟入黄河,线路长131km。(2)长一达自流引水线路。从雅砻江长须枢纽引水,隧洞引水穿越巴颜喀拉山至黄河支流达日河入黄河,线路长94km。

74岁的黄河水利委员会勘测规划设计研究院(以下简称"黄委会规划设计院")原副院长,南水北调西线工程设计总工程师谈英武有些焦虑,尽管他已经退休.2009年度南水北调工程5000万元的研究经费一直没有下发,相关研究人员不免感到慌张,尤其在东线和中线工程整体推迟的情况下,一些年轻人甚至萌生了退意.在南水北调项目上工作了一辈子的谈英武非常清楚年度研究经费暂停的可怕.57年的工作积累,还有堆积如山的资料,顷刻之间可能变得毫无用处,谁来最终为这件事情负责?

南水北调西线工程是改善西部地区缺水和改善大西北生态环境及确保工农业牧业发展的工程。它不仅会使龙羊峡多年调节的大型水库充分发挥调节作用，提高黄河干流上各级电站的出力，还会推动青海省东南部经济发展建设，经济效益、社会效益和生态效益都会十分明显。

前期准备57年一波三折,工程投入太大,施工难度太高,预期效益难以确定,地方利益又打架……种种迹象显示,南水北调西线工程要按计划开工有些悬了!

从南水北调西线工程雅砻江调水线路的工程地质条件出发，分析论证了三大自流引水线路和两大抽水引水线路的优劣，并对3条自流引水线路进行了比选，推荐出优化的引水线路。

从距黄河上游较近的大渡河、雅砻江、通天河三条河调水，调水量１６０亿～１７０亿ｍ～3，基本上能够满足黄河流域２０５０年左右需水要求。但是紧临黄河流域的广大内陆地区，对水资源的需求仍有较大增长。在三条河调水方案规划的基础上，对澜沧江、怒江向黄河调水,进行了初步的方案研究，作为西线调水的后续水源。后续水源方案可调水量１６０亿～２００亿ｍ～3，相当于三条河总调水量,但是，调水工程规模浩大,应在三条河调水工程实施后进行深入研究。

基于工程实践,探讨西线一期工程区域稳定性评价的原则和基本思路,根据有关资料,给出工程区的稳定性分区,认为西线工程位于基本稳定区,附近断裂大多数不具有活动性,坝址场区内没有发现活动断裂和地震震中分布,没有活动断裂穿越引水隧洞。隧洞围岩主要为ii～iii类围岩,局部为iv～v类围岩,岩爆强度不高,围岩大变形主要发生在板岩段和构造破碎带处,地质条件适合tbm施工。根据水文地质资料,给出各隧洞段的涌水量。可能引起强透水或涌水的地段主要在浅埋过沟段、向斜褶皱核部破碎岩体形成的富水段、断层破碎带及其影响带。

应用遥感和gis技术,从1994年到2002年,对大型的南水北调西线工程进行冻土、水文、地质、土地覆盖和自然生态环境调查研究,取得了良好的效果,确保了南水北调西线工程前期工作的顺利开展。

该文设想构建南水北调西线工程数字化平台和虚拟环境,以完成多比例尺、多数据类型的水资源利用、生态环境、经济社会与国土状况信息的数字集成;通过西线调水区、输水沿线、受水区和后备水源区的数字仿真手段,对不同现有及存在的可能调水方案的工程可行性、有效性等予以综合分析和比选,并制定受水区水资源可持续利用与优化配置方案。

利用30个站的1965—2000年日降水资料,分析了南水北调西线工程区的降水气候特征、降水过程特征和降水极值特征.结果表明:该区多年平均降水量为520.5mm,年降水量等值线呈东北-西南向分布,由西北向东南递增,半干旱区和湿润地区年降水量的分界线在该区沿玉树-清水河-大武-河南-合作-临洮一线分布;降水过程大部分大于5d,降水集中在3d左右,过程降水量可分为纬向类和斜向类两种,斜向类占大多数,其中斜向类又可分为西北-东南向、东北-西南向两种,以西北-东南向的发生较多.降水中心由西北向东南方向移动,或中心变动不大,但范围先加大后减小.在所有降水过程中,一日最大雨量出现在壤塘的频率最高,其次为若尔盖和临洮;3d最大降水量最频繁发生在临洮,其次为壤塘和若尔盖.18次过程降水极值分布与多年的年降水量大值区相对应.1965年、1984年、1992年过程降水偏弱,1981年、1989年、1999年过程降水偏强.

在分析深埋隧洞岩爆破坏机制和地应力条件的同时,详细论述了南水北调西线工程主要引水线路区的现代构造应力场特征及主应力的大小、相互关系;根据地应力、岩性等特征初步评价主要引水线路区隧洞围岩发生岩爆的可能性

根据断裂构造和环形构造的解译标志和野外考察的结果,在南水北调西线工程区内确定了近200条断裂构造和26个规模和成因不尽相同的环形构造。断裂构造分别沿nw,ne,近sn和近ew向分布,nw向断裂为区域性的断裂构造,控制工程区内地貌、水系等的发育。有22条断裂构造影像特征比较清晰,规模相对较大,而其中有8条nw向区域或主干断裂对工程区输水线路和相关坝址的稳定性影响更加突出一些。但综合分析的结果表明,全新世活动的断裂构造并没有穿越输水线路;而穿过了输水线路的区域性大断裂自晚更新世晚期以来就基本停止活动,区域地质构造分析也说明工程区处于一个相对安全岛内。环形构造多为岩浆热液作用的产物,它们的存在对于工程稳定性起到积极的作用,是改善和提高工程稳定性的一种因素。

以南水北调西线工程区的构造解译为例,对信息源选择、波段组合、影像融合、几何精校正、图像镶嵌等一系列处理方法进行针对性研究,证实了该方法组合对南水北调西线工程区的遥感影像处理的有效性,进而建立了色调、形状、地层或岩体被错断、地貌形态差异和水系格局等解译标志。通过对断裂构造解译的实地验证,表明解译准确率达到90%以上,位置误差小于15m。与常规地质调查方法相比,遥感信息具有视域宽广、内容丰富、主要断裂突出、受地面条件限制较少、有效提高野外验证效率的优势。

对岩爆问题进行了探讨,详细分析了工程区各种因素对岩爆的影响,对岩爆区的临界埋深进行了预测,并从改善预应力条件、预注水、加固围岩等方面提出了有关岩爆的防治措施,以减少岩爆的发生概率。

南水北调西线工程确定调水规模为170亿立方米,这么大的调水量能否达到是个问题。西线工程对西部原始生态地区环境影响很大,不是“利大于弊”。

南水北调西线工程处于相对稳定区,大坝、深埋长隧洞的施工技术可行;工程效益显著,经济上合理,项目的经济内部收益率为11.8%,经济净现值为1083.95亿元,经济效益费用比为1.7。该工程除了可以定量计算的效益外,更具有重要的社会、生态和环境效益,可促进黄河流域和西北地区乃至北方地区经济社会可持续发展和和生态环境良性维持。该工程向黄河增补水资源,可全面缓解黄河水资源供需矛盾,保护和改善生态环境。通过黄河干流各水库的调蓄作用,调水可有效增加黄河干流上水电站的梯级发电量。该工程对受水区的影响包括:1)供水范围广,影响大;2)维持黄河健康生命;3)改善受水区生态环境;4)维持国家生态安全。该工程对调出区社会经济的有利影响包括:1)为当地经济发展带来机遇;2)促进当地经济结构的升级;3)推动当地城市化的进程;4)提高当地居民的科学文化素质。对调出区社会经济的不利影响包括:1)对库区农牧业生产活动产生不利影响;2)对移民安置及宗教设施处理产生不利影响;3)对推荐坝址下游的水电资源开发产生不利影响。

针对国内对兴建南水北调西线工程提出的种种质疑以及其所存在的无法回避的某些弊端问题，再次提出替代方案，认为鸭绿江水南调工程、湖北长湖调水工程具有更好的可行性、优越性．通过替代方案，改西线调水为调电，不仅能够为华北地区、黄河中上游地区提供较多的水资源，有利于西北地区发展节水经济和西南地区保护生态环境，而且会使受益地区产生更大的经济、社会和生态效益．

南水北调西线一期工程在构造上位于青藏高原东部的巴颜喀拉地块内部,块体的四周边界以巨型走滑断裂和逆断裂为特征,构造运动非常强烈,是块体运动引发应力集中和释放能量的主要场所。但块体内部构造活动性较弱,仅发现甘德—阿坝断裂系北支断裂在阿坝盆地段的部分断裂、色达—洛若断裂和康勒断裂等晚更新世以来有过活动,且规模和运动强度远小于地块边界断裂。晚第四纪以来地块边界断裂的位移速率大多在7mm/a以上,最大达18mm/a,最小为1～2mm/a,而输水隧洞附近最主要的活断层顺河断裂的位移速率仅为0.18mm/a,相对地块边界断裂小1～2个数量级,可以认为工程场地处于构造相对稳定的地区。给出了阿坝盆地北缘断裂、顺河断裂等活断裂在工程使用期内最大设防的倾滑位移量,分别为0.67和2.62m。