本文是一篇工程管理论文,本文以金沙江上游干流区为研究区,在泥石流特征和成因分析的基础上,对研究区泥石流危险性进行了评价;在此基础上,分析了泥石流对已建、在建和待建水电工程的影响,提出了相应的防治对策。本文研究成果对研究区梯级水电工程防灾减灾具有重要意义。
1绪论
1.1选题背景及依据
泥石流是一种常见的山地灾害,具有暴发突然、危害范围广、破坏性极强等特点[1],严重威胁人民生命财产和工程设施的安全[2],一旦暴发往往造成重大损失。譬如,2010年8月7日发生在舟曲的特大泥石流,直穿过县城并堵塞白龙江形成堰塞湖。此次泥石流灾害共造成1492人死亡,多达2万余人受灾,5000余间房屋被毁,造成了严重的经济损失[3];同年8月13日四川省绵竹市清平乡文家沟发生特大泥石流,防治工程被摧毁,造成7人遇难,379余户房屋受损,直接经济损失高达6亿元[4]。
泥石流对水电工程的危害也极其严重,2007~2021年共有9个水电工程受灾,造成52人死亡,102人失踪,多个施工营地和水电站被冲毁,详见表1-1。
1.2国内外研究现状
1.2.1金沙江上游地质灾害研究现状
金沙江上游位于青藏高原东南部、横断山区西北部,属于一二级阶梯的过渡地带。地质构造复杂,新构造运动活跃,生态环境脆弱,崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害发育。金沙江上游区域是川藏公路和川藏铁路必经之地,也是重要的水电开发基地。地质灾害严重影响这些基础设施的建设和运行安全。
金沙江上游地质灾害以滑坡、崩塌、泥石流和不稳定斜坡为主。直门达-石鼓段共有87处堵江滑坡隐患点,其中有9处已发生滑坡堵江,造成金沙江主河堵断的6处、金沙江支流堵断的3处[16]。巴塘县共有地质灾害486处[17],其中泥石流115处,以暴雨型、黏性泥石流为主,主要分布在金沙江、巴曲和莫曲两岸;不稳定斜坡133处,规模以中小型为主,分布在巴曲、金沙江主河两岸及南巴得公路沿线;滑坡93处,规模以中小型为主,分布在区内地形宽缓的斜坡地带;崩塌109处,分布在区内地形急陡的斜坡地带。奔子栏-昌波河段金沙江干流和支流共发育91条泥石流,其中沟谷型泥石流66条,坡面泥石流25条[18]。
因川藏公路的开通和川藏铁路规划建设,金沙江上游区域的地质灾害研究得到了丰富。学者们对川藏公路沿线地质灾害进行了全面调查,分析了地质灾害发育特征和分布规律[19-21],并对地质灾害进行了危险性评价、风险评价等工作[22,23],对各类灾害提出了相应的防治对策[24],以保证道路的正常通行。拟建川藏铁路沿线地质环境复杂,地质灾害发育,通过对地质灾害的特征分析、易发性和危险性评价等工作,为建设选线提供参考[25,26]。
2研究区概况
2.1环境背景概况
2.1.1位置交通
金沙江从青海省玉树巴塘河口至云南省丽江石鼓段称为金沙江上游。本文以金沙江上游干流为研究区,以主河两岸一级支沟为主要研究对象。研究区位于青藏高原东缘的横断山区,介于北纬26o52′至32o58′,东经97o7′至99o8′之间(图2-1);整体呈南北向展布,行政区划上跨越青海、四川、西藏和云南四省,涉及13个市县,面积达13134 km2。
研究区交通网络纵横,G317和G318贯穿东西,连接四川与西藏;G214和G215贯穿南北,连通云南与西藏(图2-1)。金沙江主河大部分区段均有沿江公路,其余路段也有便道可到达流域沟口。流域内多通村公路,交通较便利。
2.1.2气象水文
1、气象
研究区属典型的季风气候,夏季降水充沛,冬季降水稀少。降水一般集中于6~8月,占全年降水量的85%以上,有的地区甚至超过90%,为湿季。10月过后降水明显减少,到翌年5月期间蒸发量大、空气干燥,为干季。研究区纬度和海拔跨度大、地形复杂,气候呈垂直变化。各地年平均降雨量差异大(图2-2),北部年平均降雨量最低为520 mm,而南部年平均降雨量高达900 mm以上,总体上呈南湿北干分布。各地年平均气温差异也较大,整体上北低南高(图2-3);高原面年均气温最低至-2℃,谷地年均气温最高可达14℃。
根据区内气温和降水条件的差异,研究区可划分为三个气候分区:(1)川西高原气候区,属高原型季风气候,主要分布在白玉县及以北区域。区内海拔落差大,气候差异明显,从河谷至山脊由亚热带气候跨越至寒带气候,整体气候特征为河谷干暖,山地湿冷。流域上游多积雪覆盖植被稀少,流域下游植被主要以草地为主。(2)横断山地干旱河谷区气候区,主要分布在巴塘县至德钦县托顶乡段。区内降雨量整体偏少,气温偏高,蒸发量大,常产生强烈的焚风效应,出现干旱河谷。区内植被较差,流域上游以草地为主,下游以矮灌木为主。(3)低纬高原山地季风气候区,主要分布在德钦县托顶乡以南区域。降水量较以上两气候区偏大,四季气温变化幅度较小,干湿两季分明;区内植被较好,以乔木为主。
2.2水电工程概况
金沙江上游拥有丰富的水能资源,是水电开发的重要基地。2012年7月20日,国家发改委同意金沙江上游“一库十三级”梯级布局及资源规划方案,即从上游至下游依次为西绒、晒拉、果通、岗托、岩比、波罗、叶巴滩、拉哇、巴塘、苏洼龙、昌波、旭龙和奔子栏,总装机容量1500万kw,年均发电量642亿千瓦时。上游13级梯级水电站中,目前1座水电站已完工投产,5座水电站正在修建,7座水电站待建。
本章主要就研究区的位置交通、气象水文、地质环境条件、水文地质条件、人类工程活动和水电工程概况进行了介绍,为后文分析泥石流特征和成因提供基础。
研究区位于青藏高原东缘的横断山区,整体呈南北向展布,海拔和纬度跨度较大,气候和地形地貌差异明显。气候上北部干冷,南部湿热,中部为典型的横断山区干旱河谷气候。地貌上由北至南为高山高原、高山峡谷和中高山山原地貌,岭谷落差大,有利于泥石流活动。区内地质构造复杂,新构造运动强烈,河流下切严重;地层自元古界至第四系均有出露,岩性以变质岩为主,岩体破碎,为泥石流提供丰富的松散物源。研究区人类活动以农牧业、修房筑路和水电资源开发为主,其中后两者对地质环境影响较大。金沙江上游13级梯级水电站已完工投产1座,在建5座,待建7座。
3 泥石流特征及形成条件分析 ........................... 20
3.1 泥石流特征分析 ............................. 20
3.1.1 流域发育特征 ................................... 20
3.1.2 泥石流分布特征 ................................ 25
4 泥石流危险性评价 ............................. 39
4.1 评价方法的确定 ............................. 39
4.2 评价单元 ................................... 39
5 泥石流对水电工程的影响及防治对策 ......................... 59
5.1 泥石流对水电工程的影响分析 ........................... 59
5.1.1 泥石流对已建水电工程的影响 ..................... 59
5.1.2 泥石流对在建水电工程的影响 ............................. 60
5泥石流对水电工程的影响及防治对策
5.1泥石流对水电工程的影响分析
金沙江上游13级梯级水电站中,已建水电站1座,在建水电站5座,待建水电站7座。因各水电工程所处状态不同,泥石流对其影响也有所不同。泥石流对已建水电工程的主要影响为泥沙入库、淤积有效库容,对在建水电工程的主要影响为威胁施工营地、道路等设施的安全,对待建水电工程的主要影响为影响施工营地、道路等工程场址的选择。因此,针对已建、在建和待建水电工程,分别分析泥石流对水电工程的影响。
5.1.1泥石流对已建水电工程的影响
泥石流对已建水电工程的影响主要可归为两个方面:
一是位于水电站库区的泥石流大量泥沙入库,淤积有效库容,影响水电工程的水机运行安全、调洪和发电能力。譬如,乌东德水电站库区的糯鲊沟为过渡性高频泥石流沟,每年都会暴发泥石流,大量的泥石流物质直接进入金沙江主河,且堆积扇严重挤压主河(图5-1(a)),淤积库区的有效库容。
二是位于水电站坝址下游区的泥石流堵断主河形成堰塞湖,危害水电站、建设管理营地等设施的安全。例如,甘孜州丹巴县的梅龙沟,2020年暴发泥石流,堵断小金川河形成堰塞湖,回水到达梅龙水电站坝址区,水电站、建设管理营地、工程区道路被淹没(图5-1(b)),造成重大损失。
结论与展望
结论
金沙江上游规划“一库十三级”梯级水电站,水电开发密集;泥石流是威胁水电工程的建设和运行的主要地质灾害之一。本文以金沙江上游干流区为研究区,在泥石流特征和成因分析的基础上,对研究区泥石流危险性进行了评价;在此基础上,分析了泥石流对已建、在建和待建水电工程的影响,提出了相应的防治对策。本文研究成果对研究区梯级水电工程防灾减灾具有重要意义。取得主要成果如下:
1、查清了研究区泥石流灾害本底
通过遥感解译、资料收集、野外调查等手段,查明研究区共发育各类泥石流沟328条。其中,黏性泥石流沟9条,过渡性泥石流37条,稀性泥石流沟282条。高频泥石流沟32条,中频泥石流沟61条,低频泥石流沟235条。
2、分析了泥石流的特征和形成条件
研究区泥石流以稀性、低频为主,中小型流域较多;大部分流域地形较陡,沟床纵比降大,流域形态呈长条形。研究区中段属高山峡谷地貌区,地形条件和物源条件更有利于泥石流的形成与运动,泥石流分布密度大、活动性强。各水电站的泥石流分布密度由大到小依次为:岩比>