西藏朋曲某规划水电站坝址古河槽特征及成因分析

2015-02-11甘东科

水电站设计 2015年4期

关键词：河槽冲沟台地

甘东科，田雄

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072）

西藏朋曲某规划水电站坝址古河槽特征及成因分析

甘东科，田雄

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072）

西藏朋曲某规划水电站坝址左岸发育古河槽。为了查明古河槽形态特征及沉积物质，进行了钻孔勘探工作。勘探结果表明：古河槽形态呈深宽“V”型；沉积物质主要有冰川冰水堆积的含孤块碎石，堰塞湖积的黏土层、淤泥质土层，河流冲积的砂层、圆砾石层等。成因分析表明：河流改道主要由坝址左岸冲沟冰川冰水物质堆积堰塞形成。勘察结果可为大坝防渗设计提供地质依据。

朋曲；古河槽；冰川；堰塞

0 前言

古河槽是原河流改道后废弃形成。河流改道有由内因引起，也有由外因引起。外因包括构造运动使某一河段地面抬升或下降，或冰川、崩塌、滑坡等物质将河道堰塞，或人工另劈河道等［1-4］。

朋曲位于西藏日喀则地区，是西藏较大的外流河之一。河流发源于希夏邦马峰北坡，切过喜马拉雅山主脉，在定结县陈塘镇流入尼泊尔。国境内河流全长376 km，河床海拔高程5 400～2 120 m，河道平均比降8.7‰。

朋曲某规划水电站初拟采用堆石坝，坝高约70 m，坝址左岸发育古河槽。为了查明古河槽形态特征和沉积物质组成结构，对古河槽进行了勘探和成因分析工作。勘察成果可为大坝防渗设计提供地质依据，同时对青藏高原河流地貌演变历史及新构造运动研究具有一定的参考意义［1、5］。

1 坝址区地质概况

1.1 区域地质

坝址位于青藏高原西南部，在大地构造位置上属于喜马拉雅造山带中段北翼，区域地质构造背景复杂，断裂构造发育，晚新生代构造隆升显著。

坝址河谷左岸山前发育一条近南北向（与河谷近平行）大规模断裂—康工—卡达断层（见图1），延伸长度约100 km，正断性质，以70°倾向河谷，与坝址距离约3.6 km。右岸发育一条上述断裂的派生断裂—赤村断层，规模较小，延伸长度约5 km，正断性质，以55°倾向河谷右岸偏下游侧，与坝址距离约0.7 km。

1.2 基本地质条件

坝址河谷狭窄，河床水面高程约4 104 m，覆盖层厚约20 m。右岸山体完整，边坡高陡，基岩裸露。左岸为平缓开阔的冰川冰水堆积台地，横河宽度约1～2 km。台地前缘临河岸坡拔河高度约150 m，坡度约15°～35°，仅中下部（4 170 m高程以下）基岩裸露。台地后缘及下游发育多条较大规模冲沟（见图1）。

基岩地层岩性为喜马拉雅地层区一套元古界结晶基底深变质岩系，主要岩性为黑云斜长片麻岩。

2 古河槽形态特征

古河槽在横河剖面上布置有4个钻孔。

台地前缘临河钻孔ZK211、ZZK03揭穿覆盖层，厚度分别为23.6 m、90.5 m，相应基岩顶板高程分别为4 152 m、4 101 m。台地中部钻孔ZK212、ZK213在孔深188 m、321 m时均未揭穿覆盖层，相应孔底高程分别为4 064 m、3 944 m。

根据钻孔揭示及推测，古河槽在横河剖面上形态呈深宽“V”型（见图2），在临河基岩出露顶部，即4 170 m高程宽度约880 m，与现代河床之间基岩宽度约30～150 m，古河槽底部基岩顶板高程至少3 944 m，较现代河床水面高程低约170 m。

3 古河槽沉积物质

古河槽沉积物质组成较复杂，从上之下主要可分为4段：

图1 坝址区地质平面示意（据Google）

图2 古河槽剖面示意

表部上段厚20～35 m，主要由冰川冰水堆积的含孤块碎石组成，块碎石粒径一般5～30 cm，磨圆较差，多呈棱角～次棱状，成分为花岗片麻岩、黑云斜长片麻岩等。

中上段厚150～185 m，主要由堰塞湖积的灰黄色粘土层、青灰色淤泥质土层和河流冲积的灰黄色砂层、圆砾石层（粒径一般1～3 cm）多次互层组成，共计约近15层，一般层厚5～15 m，最大约40 m，最小仅0.5 m。4 150 m高程以下多具弱胶结。

中下段厚约110 m，主要由冰川冰水堆积的含孤块碎石组成。块碎石粒径一般5～40 cm，磨圆较差，多呈棱角～次棱状，成分为花岗片麻岩、黑云斜长片麻岩等，多具弱胶结。其中部夹有一层厚约16 m的堰塞湖积淤泥质土层。

底部为河流冲积的砂层、圆砾石层，具弱～强胶结。仅由最深钻孔ZK213揭示约1 m。

4 古河道走向分析

坝址右岸山体雄厚完整，基岩裸露。左岸多为第四系覆盖。基岩主要出露于坝址上游800 m的条形山脊，坝轴线附近，下游2.1 km、4.0 km的3号冲沟、都普沟沟谷两侧，在2号和3号冲沟之间4 140 m高程也有零星出露（见图1）。

坝址下游700～2 700 m右岸发育平缓台地，拔河高度约50～60 m（见图3）。其靠山侧为基岩，靠河侧为冲积的砂砾石层、砂层和堰塞湖积的粘土层。沿基覆界线显现出一条顺河向的、由差异沉降形成的破裂线。

坝址下游1 000～1 500 m左岸台地前缘块碎石岸坡分布十余处残留冲积物（见图4），分布高程与右岸台地台面高程近一致，呈直线断续发育，单处规模一般几十方至几百方，主要由砂卵砾石层组成，多具水平状分选层理。据初步调查，都普沟以下河段两侧岸坡未发现堰塞湖积或冲积残留物。

根据上述坝址下游右岸台地和左岸岸坡冲积残留物发育情况以及两岸基岩出露情况，经综合分析，古河道进口位于坝轴线左岸基岩与上游条形基岩山脊之间，绕坝址左岸，在1号、2号、3号冲沟段以左岸岸坡冲积残留物为左边界、以右岸台地破裂线为右边界发育，该段基本与朋曲现代河道重叠，至3号冲沟与都普沟之间、赤村断层跨朋曲处与朋曲现代河道合并，总长约3.5 km。其走向如图1所示。

图3 坝址下游右岸台地破裂线

图4 坝址下游左岸岸坡冲积残留物

5 河流改道成因分析

根据坝址河段地形地质条件及古河槽沉积物质初步分析，河流改道主要由坝址左岸冲沟冰川冰水物质堆积堰塞形成。

坝址左岸发育多条较大规模冲沟，受左岸山前康工—卡达断层和高海拔气候影响，冰川活动发育，冰川冰水堆积物丰富。推测坝址左岸台地后缘冲沟、3号冲沟、都普沟沟口附近为3处主要堰塞点，并经历多次堰塞。

古河槽底部砂层、圆砾石层为正常的古河道河流冲积物。中下段的含孤块碎石显示当时古河道在该处经历过堰塞，为左岸台地后缘冲沟较早时期的一次冰川冰水活动堆积。

古河槽中上段沉积物由堰塞湖积的粘土层、淤泥质土层和冲积的砂层、圆砾石层多次互层组成，显示在该段历史时期经历了多次冲积—堰塞—冲积—堰塞堆积，堰塞位置推测在下游3号冲沟、都普沟附近，当时现代河道尚未形成。在形态上，中部ZK213钻孔处堆积的砂层、圆砾石层相对临河侧钻孔层次较多、较厚。据此推测，ZK213钻孔处为原古河道中心，由于水流的冲刷，原堆积较厚的堰塞湖相沉积被侵蚀变薄，并堆积较厚的河流冲积物。

古河槽表部上段厚约20～35 m的含孤块碎石为台地后缘冲沟最近历史时期的一次冰川冰水活动堆积，造成古河道最新一次堰塞。根据临河侧基岩出露高程等情况，正是该次堰塞促使古河流改道至现代河道。