南水北调西线一期工程滑坡崩塌体稳定性评价

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在海拔数千米的青藏高原开渠凿洞引水,如何将南水北调西线工程在施工时可能产生的生态影响降到最小?近日,由中国科学院青海盐湖研究所、中国科学院成都生物研究所分别完成的《南水北调西线第一期工程前期招标项目调水影响区域生物本底调查及影响预测》和《南水北调西线第一期工程调水影响区域干旱河谷分布现状与影响分析研究报告》项目通过了黄河水利委员会南水北调西线工程办公室组织的验收,专家们对工程施工和运行期可能产生的影响进行

分析了南水北调西线一期的生态补偿问题,讨论了所涉及的补偿主体、补偿客体、补偿依据、补偿方式、补偿标准等五大要素,初步提出了生态补偿的措施和建议,以期对工程的建设和运行有所借鉴。

南水北调西线工程是一项特大型跨流域调水工程,安全、高效的通信系统是保证工程安全、可靠运行的重要因素之一。文章结合南水北调西线一期工程的布置情况及工程管理的初步设想,比较了数字微波通信、卫星通信、光纤通信几种通信方式,提出了利用opgw、基于mstp技术建设南水北调西线一期工程专用光纤通信网的初步方案。

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。

南水北调西线一期工程位于青藏高原东部的边缘地带,海拔3500m以上,地质条件复杂,断层密集分布,褶皱强烈发育,构造活动频繁。通过etm卫星影像和野外考察分析了工程引水隧洞线路区断层的空间分布及活动特征。工程区以桑日麻断裂、鲜水河断裂和甘德南断裂等对工程的影响最大,是潜在的发震断裂。深埋长引水隧洞在较高地应力作用下,软弱围岩及宽大断层带物质易产生大变形和长期流变。引水线路区褶皱、断层构造发育,有利于地下水富集、运移。在静、动水压力下,引水隧洞穿过断层及破碎带时易发生涌水、碎屑流和坍塌等地质灾害。

针对南水北调西线一期工程区地形、地质、地貌和气候条件复杂,及工作条件差、工期短、基础资料缺乏等特点,建立了以遥感水文地质判释为主,结合野外地面调查、现场钻孔地下水流速流向测试、现场钻孔压水试验资料分析、水化学分析、环境同位素测试分析等多手段多方法的水文地质条件综合评价方法,研究了该工程区的地下水类型、地下水化学特征及其形成条件、主要含水层的分布,主要水文地质单元及其地下水运动和补径排条件。结合水利工程勘探的特点,充分利用钻孔压水试验成果,分析探讨水文地质参数及其变化特征,对沿线隧洞涌水量进行初步估算。探讨了主要的水文地质问题。为高山覆盖地区的水文地质条件研究提供了一种新思路。

通过对研究区103条泥石流沟发育状况统计显示,泥石流沟的数目、发育密度及规模在不同流域表现出不同特点;综合分析表明,泥石流沟的流域面积、主沟长度及平均沟床比降存在明显的分维特征,泥石流堆积物粒度组成具有很好的分形结构,这种良好的非线性关系在一定程度上揭示了研究区泥石流发育的非均一性和自相似性;分析得出了在沟谷流域面积<5km2,主沟长度<5km及主沟平均沟床比降10%～60%时研究区内泥石流最易暴发的结论。

对南水北调西线一期工程投入产出的定量分析显示,现实施的《规划》中的投资可能被低估,效益可能被高估。在国民经济主要评价指标中,经济净现值为负,经济效益费用比小于1,经济内部收益率小于具有公益性的低社会折现率7%。这说明其经济可行性仍待进一步研究。此外,敏感性分析也表明,该项目不具备最基本的经济抗风险能力。因此,南水北调西线一期工程方案在经济上是否合理,建议慎重研究。

南水北调西线一期工程从雅砻江支流鲜水河的达曲、泥曲和大渡河支流的色曲、杜柯河、玛柯河和阿柯河等6条河流通过“六坝七洞一渠”,将40亿m3/a水调到黄河的支流贾曲。这一水量约占引水坝址河川径流的65%~70%,剩余30%~35%的水量能否满足河道内的生态需水,需要进一步研究。本文通过分析该调水区河道内的生态需水主要是满足水生生物栖息地的需水要求,讨论了水生生物产量与水体水量之间的关系,利用河道内径流50%保证率的河道径流的30%作为最小生态径流量的方法,估算了达曲、泥曲、绰斯甲河、足木足河的水文站断面的最小生态径流量,并利用tennant方法对估算结果进行了评价。结果表明:4~9月采用最小生态径流量可以使河道的流量状态处于中等水平,10~3月若河道内流淌着最小生态径流,可以使河道内水生生物及河道的正常功能处于非常好的状态,只要工程建成后采用计算的最小生态径流为河道内下泄流量,就可以保证同时满足调水河流的资源水和生态水。

基于对南水北调西线一期工程区活动断层及其工程效应和遥感解译的2次现场考察工作,提出如下初步认识:(1)工程区nw向断层的活动方式以左旋走滑为主;近sn向的横向断层较为发育,并多为右旋运动。(2)由于马尔康基底隆起和年保花岗岩体的遏制作用,断层的活动性表现出自nw向se减弱的趋势。清水河北断层等区域性断层活动性及其对工程的影响为向区内减弱或趋于终止。(3)断层活动性对工程的影响主要表现为断层及断层带的变形、断层活动构造应力场对深埋长隧洞的影响,以及对水库诱发地震的影响。

南水北调工程是缓解我国北方水资源严重短缺问题的重大战略性水利基础设施。南水北调西线工程从长江上游调水入黄河上游,以缓解我国西北地区水资源严重短缺的紧迫形势。一期工程从长江支流雅砻江、大渡河两流域上游调水80亿m3,根据调水区实测的水文、气象资料,分析调水流域降雨、地表水、地下水变化规律及发展趋势,为南水北调西线调水的影响研究提供基础支撑。

南水北调西线一期工程从雅砻江、大渡河上游7条河流调水80亿m3,调水河流下游的水文情势将发生变化。根据雅砻江、大渡河现有水文站网收集的水文资料,主要从径流、水位两方面研究西线一期工程调水后对下游河流的影响。参照国际惯例和现行规范标准,将调水对水文情势的影响分为3类研究区。西线一期工程调水对径流影响较大的时段主要为连续枯水年和每年的丰水期,调水使得一类研究区水文过程均一化,小流量常态化。调水对水位的影响主要集中在一类水文情势研究分区的近坝河段。

区域地壳活动性受区域构造应力场控制。通过南水北调西线区域及邻区34个中强地震的震源机制解,对区域内现代构造应力场进行了分析。结合地球物理资料,对西线区域的边界断裂及其活动性进行了评估。将测区青康滇楔状地壳断块体,划分为鄂陵湖—龙门山和西金乌兰湖—贡嘎山两个次级断块,分析了它们的块断作用。

在识别诸多风险因素的基础上,通过深入探讨调水量和调水区当地水资源利用的行为规律与反应机制,以及缺水风险行为和性态,建立了包括供水风险率、供水可靠性、供水恢复性以及事故周期等指标在内的风险评价指标体系,然后应用蒙特卡洛方法,对南水北调西线一期工程各引水枢纽在不同下泄流量方案下的供水风险状况进行了统计和分析。结果表明,各枢纽的风险指标值都很理想,南水北调西线一期工程的供水效率和效益是可以得到保证的。

　〔收稿日期〕　2002-07-25 南水北调西线一期工程区 活动断裂及其对工程的影响 伍法权 (中国科学院地质与地球物理研究所) 　　南水北调工程是从长江引水至黄河的跨流域调 水工程,是缓解我国北部地区缺水问题的重要战略 措施。南水北调西线工程引长江上游通天河、雅砻 江、大渡河之水至黄河上游,旨在缓解西北青海等6 省区水资源匮乏问题,是南水北调工程的有机组成 部分。西线调水工程将分期实施。一期工程规划自 雅砻江支流达曲河阿安枢纽,向北东至黄河支流贾 曲河,引水线路全长260km。工程由“五坝七洞一 渠”组成。5座枢纽的坝高分别为115m、108m、104 m、123m、63m。7条引水隧洞共计长244km,占全 长的93.8%,其中最长的洞段为泥曲至杜柯河段, 长达73km;洞线埋深一般为300～600m,最大埋深 达11

膨胀土渠坡由于膨胀土的胀缩性、裂隙性、超固结性,渠坡滑动破坏模式与一般土质边坡有很大差别。膨胀土渠坡的滑动通常沿结构面发生,并且大多为浅层滑动,采用常规的土质渠坡稳定分析方法不能完全反映膨胀土渠坡破坏的特性。根据膨胀土的工程特性,并针对南水北调中线工程膨胀土渠坡的8种典型工况,分析了其破坏模式。对常规分析方法进行改进,提出了适合膨胀土渠坡稳定分析的方法,计算结果有助于南水北调中线工程膨胀土渠段的边坡设计。

通过对南水北调西线一期工程6座水库淹没实物特点分析,提出移民初步规划建议,库区移民均以后靠安置为主,居民点布局采用依山就势,生产安置以牧业为主,班玛县城规划在县城中心地带莫巴沟宽阔地带,专项设施按原标准、原功能规划恢复,寺院迁建尊重当地寺院活佛、僧侣和周边广大信徒意见选址规划。

南水北调西线工程调水方案基本确定,一期工程调水40亿m3,受水区为青海、甘肃等6省(区)。主要介绍了甘肃省受水区规划的思路与方法,受水区的选定原则,初步规划的成果以及调水水资源配置所需的配套工程情况,分析了南水北调工程在甘肃省经济社会发展及生态建设中的地位和作用。

对南水北调西线一期工程水质的鉴定性试验和环境水对混凝土腐蚀性进行了研究,结果表明,南水北调西线一期工程调水河流、引水线路地表水和地下水水质以淡水为主,对工程性质有影响的成分na++k+、ca2+、mg2+、so42-、hco3-、侵蚀性co2、ph值等都基本满足工程用水要求,水样不具有溶出型、分解结晶复合型和结晶型腐蚀,大多数水样也不具有一般酸性型、碳酸型腐蚀。

根据水利部和黄河水利委员会对南水北调西线一期工程的部署要求,甘肃省对全省受水区进行了总体规划,论证了工程的必要性。提出了全省的供水对象,及对应的高线、中线、低线供水方案,并对配水方案的整体效益进行了分析。南水北调西线一期工程将为甘肃受水区提供有力的水资源保障,促进当地的经济发展,其社会效益、生态效益是十分显著的。

采用历年天然径流系列对南水北调西线一期工程水源区河流进行丰枯遭遇分析,结果表明:当水源区两个流域处于同丰、同平和丰枯异步时,不会影响正常的调水,其频率为73.7%。当两个流域同时处于枯水状态时,则不利于调水,其频率为26.3%。这说明通过南水北调西线工程向黄河相机补水是可能的。