西藏DG水电站鱼道工程地质勘察及方案比选

韦志远，孙兴伟，张德强，秦 波，罗 文

(华东勘测设计院(福建)有限公司，福建 福州 350003)

我国现处于经济高速增长阶段，水利水电事业蓬勃发展，但同时流域生态问题日渐突出，妥善协调好两者之间的关系并实现可持续发展具有重要意义。鱼道作为连接拦河闸坝上下游的“桥梁”，可适当减缓闸坝对鱼类洄游的阻隔，增强河流连通性。与国外相比，我国鱼道建设起步较晚，鱼道的设计建设及运营效果监测等相关研究仍显粗浅[1-2]。在鱼道布置场地地质勘察方面，评价系统尚不完善，目前国内没有与之相对应的规程规范要求，且从地域上来看，国内鱼道建设多分布在西南地区，尤其以四川省为主[3]，西藏高寒高海拔地区鱼道建设数量少，可参考模型少。

本文以西藏雅鲁藏布江中游DG水电站鱼道工程地质勘察为例，结合下游梯级ZM水电站[4-5]已建运行鱼道实例，总结列明西藏高山峡谷特殊地质环境[6]下鱼道工程勘察的任务与方法，对鱼道布置场地工程地质分析、评价及优势方案比选过程进行了阐述，为后续梯级电站鱼道建设及类似工程提供参考与依据。

1 工程概述

DG水电站位于西藏雅鲁藏布江干流藏木峡谷河段，开发任务为发电，为二等大(2)型工程，主要建筑物由挡水建筑物、泄洪消能建筑物及引水发电系统等组成。鱼道为次要建筑物，属永久设施，与大坝结合段建筑物为2级建筑物，其余为3级建筑物，相应水工建筑物结构安全级别均为Ⅱ级。

DG鱼道上下游最大运行水位差达80 m，枢纽区两岸均具备修建鱼道的场地条件，初步拟定左岸鱼道方案和右岸鱼道方案：左岸鱼道方案进口段布置在导流洞出口与下游永久交通桥之间，之后在上坝道路至消力池边坡间连续绕弯上升，穿过大坝至坝前，出口段布置在上游围堰与导流洞进水口间区域；右岸鱼道方案进口段布置在尾水渠内，在尾水渠边坡连续绕弯上升至马道高程并水平通过马道，之后穿过大坝至坝前，出口段布置在大坝与上游围堰间。各鱼道方案布置形式见图1、图2。

图1 右岸鱼道方案布置形式

图2 左岸鱼道方案布置形式

2 勘察任务与方法

2.1 勘察任务

现阶段鱼道工程勘察暂无相应规程规范明确任务内容，根据DG水电站鱼道建设任务要求，结合ZM水电站勘察成果和类似工程规范要求，提出鱼道工程勘察的主要任务为：查明场地所处区域地质条件；查明场地的地形地貌、地层岩性、地质构造、水文、不良物理地质现象等基本地质条件；查明地层结构并提供其主要物理力学参数；评价场地地震效应、稳定性及适宜性；分析边坡结构特征并进行稳定性评价；提出构筑物基础持力层选择和地质承载力建议值；分析不良地质体工程影响并提出处理建议；提出天然建筑材料料源。

2.2 勘察方法

目前各类工程勘探手段丰富，鱼道工程勘察可选择常规的地质测绘、钻探、坑槽探等方法，必要时辅以井探或物探方法查明场地内基本地质条件，同时采用原位测试与室内试验相互结合的方法给出场地内各岩土体物理力学参数，一般即可满足勘察要求并保证勘察质量。

在内业整理分析评价方面，可考虑应用三维建模软件，建立鱼道勘察数据库和三维地质模型，便于地质条件的快速识别和合理分析，准确编制报告及图纸。

3 地质分析与评价

根据勘察任务要求，通过各类勘察方法，建立了DG水电站鱼道地质三维模型(图3、图4)，查明了各鱼道方案布置场地地质条件，并进行了工程所需各项评价简要叙述如下。

图3 DG水电站鱼道地质三维模型(左岸视角)

图4 DG水电站鱼道地质三维模型(右岸视角)

3.1 区域地质及地震

DG水电站鱼道场地所在区域为青藏高原南部，位于拉萨地块南部边缘，靠近雅鲁藏布江缝合带。区域构造稳定性分级属稳定性较差区，但场址区无区域性活动断裂通过，也无中强地震记录，其地震危险性主要为来自近场区及外围的影响。拟建场地基岩50年超越概率10%地震动峰值加速度值为0.179g，基本地震烈度为Ⅷ度。

3.2 基本地质条件

3.2.1 地形地貌

DG水电站左、右岸鱼道方案场地地形地貌(图3、图4)：左岸地形较缓，高程3 515 m以下边坡一般20°～40°，主要发育路垄沟，切割较浅；右岸地形较陡，高程3 510 m以下边坡地形起伏较大，总体坡度40°～50°，主要发育右上沟、右下沟，切割浅。

3.2.2 地层岩性

两岸出露出露岩性为喜山期黑云母花岗闪长岩，局部夹黑云母角闪石英闪长岩条带状岩脉；第四系主要由人工堆积、冲洪积、崩坡积、泥石流堆积物组成，左岸鱼道沿线分布多处覆盖层，鱼道进口及连续绕弯梯身段岸坡覆盖层深厚，右岸鱼道沿线覆盖层经工程开挖已基本清除，仅鱼道进口段分布少量覆盖层。

3.2.3 地质构造

左岸场地发育断层共23条：Ⅱ级结构面3条，Ⅲ级结构面13条，Ⅳ级结构面7条。右岸发育断层共15条：Ⅱ级结构面3条，Ⅲ级结构面3条，Ⅳ级结构面9条。两岸节理发育，主要为顺坡陡倾坡内节理、顺坡缓倾坡外节理及与边坡相交陡倾坡外节理共计3组。

3.2.4 水文地质条件

两岸地下水均埋藏较深，未见地下水出露点。地表江水对混凝土无腐蚀，左岸场地内路垄沟为季节性冲沟，沟水对混凝土具分解类弱溶出型腐蚀；右岸场地内右上沟、右下沟为季节性冲沟，沟水对混凝土具分解类中等溶出型腐蚀性。

3.2.5 不良物理地质现象

两岸不良物理地质现象主要包括泥石流、危岩体、崩坡积体、冰水堆积体。

左岸场地中部发育路垄沟，为低频稀性小型泥石流沟谷，处于发展～衰退期，属于轻度易发，泥石流活动危险性等级为中等，鱼道梯身段从路垄沟下部经过；发育危岩体11处，其中3处治理完成，其余8处危岩体暂未治理；C9崩坡积体位于鱼道上游侧，整体基本稳定，但其前缘位于水位变幅区，水库正常蓄水后，局部稳定性差；冰水堆积体整体稳定性较好，但雨季在地表流水冲刷下，存在堆积体前缘及沟壁发生局部坍塌的可能。

右岸场地内发育右上沟、右下沟，沟内可动物源少，很难暴发泥石流，汛期多以夹砂洪流的形式出现，鱼道池室未经过冲沟；发育危岩体12处，其中6处治理完成，3处正在治理，3处暂未治理；C12崩坡积位于鱼道下游侧，稳定性较好，且已完成框格梁支护；冰水堆积体整体稳定性较好，但雨季在地表流水冲刷下，存在堆积体前缘及沟壁发生局部坍塌的可能。

3.2.6 岩土体物理力学性质

根据野外鉴定、超重型圆锥动力触探试验、颗分试验成果及工程经验，采用综合分析及类比法，提出鱼道场地内土层、岩层的主要物理力学性质参数(表1)。

3.3 工程地质评价

根据场地基本地质条件及三维模型分析，对左、右岸鱼道方案场地进行工程地质评价：

1)地震效应评价，两岸场地土类型为中硬土，建筑场地类别为Ⅱ类，为可进行建设的一般场地，无地震液化影响，属抗震一般地段；

2)场地稳定性及适宜性评价，两岸场地经判别场地稳定性为较稳定，适宜性为较适宜；

表1 鱼道场地岩土层物理力学参数建议值一览表

3)两岸边坡稳定性经分析计算，整体基本稳定～稳定性较好，局部稳定性较差；

4)建筑物地基评价，左岸鱼道沿线分布多处覆盖层，进口及连续绕弯段岸坡覆盖层深厚采取桩基，路垄断段建议以桥梁形式跨过，其余部位局部浅层岩体卸荷松弛，需采取支护措施加固基础，右岸鱼道沿线覆盖层经工程开挖基本清除，可直接利用开挖后弱风化岩质边坡作为基础，进口段少量覆盖层采取桩基；

5)不良地质体影响，左岸主要存在路垄沟泥石流沟、未治理危岩体、C9崩坡积体、冰水堆积体，右岸主要存在未治理危岩体、冰水堆积体，对鱼道结构安全有影响；

6)天然建筑材料，两岸鱼道建设所需骨料预估各约26万t，实施阶段应优先利用工程开挖料和拉林铁路洞挖料，不足部分由JC水电站工程开挖砂砾料采购补充。

4 优势方案比选

DG水电站左、右岸均具备修建鱼道的地形地质条件，但从左、右岸全鱼道方案的基本地质条件和工程地质评价等方面进行比较(表2)，两方案仍有一定的区别。经比选，右岸鱼道方案优于左岸鱼道方案。

表2 左、右岸鱼道方案工程地质条件比选一览表

5 结 语

综合西藏DG水电站鱼道工程地质勘察及ZM水电站鱼道建设成果进行总结：在西藏高山峡谷地段鱼道工程勘察过程中，首先要明确勘察任务，选择合适的勘察方法，查明基本地质条件后利用三维建模软件辅助进行合理分析与评价，选择在地震效应、场地稳定性及适宜性、边坡稳定性、建筑物地基、不良地质体影响、天然建筑材料等方面具有工程优势的方案进行推荐，为后续更好的设计施工打下夯实的基础。