小浪底水库塌岸特征与基于工程措施的移民避险安置策略研究

常志兵，赵元

（南水北调中线干线工程建设管理局，河南 郑州 450003）

1 前言

黄河小浪底水库建成并投入运营以来，在防洪、防凌、供水灌溉、发电，尤其是在减少黄河下游河道淤积、保护黄河生态环境、维持黄河健康生命等方面发挥了巨大作用。然而，由于降雨、洪水、地表及地下水文地质条件改变等不可控的自然因素以及库区水位升降变化等触发因素的综合作用影响，库区岸坡的稳定也会发生改变，在一定条件下有的库岸有可能会产生塌岸问题。处于有可能产生塌岸区域的村民需要进行塌岸避险搬迁，以确保人民群众生命及财产安全。塌岸避险搬迁问题不仅涉及到移民数量、财产、土地资源等方面，还关系到当地社会稳定与发展，因此，如何科学地认识塌岸避险搬迁范围，有效解决移民避险安置问题，以有限的移民资金投入换取最大的综合效益是值得研究的课题。

2 塌岸特征

为研究黄河小浪底水库库周地质灾害问题，开展了涉及小浪底库周2省7县58个行政村的地质灾害调查工作。其中，库区塌岸最为严重的河流主要分布在河南省渑池县及山西省垣曲县境内。

2.1 塌岸影响因素

水库塌岸与库岸再造是复杂的工程地质问题，影响塌岸的因素很多，结合小浪底库区具体特点，将其归纳为5 大类，即自然地理条件、气象条件、地质条件、水库运用条件、人为作用条件。

自然地理条件，小浪底库区地跨晋、豫2 省，涉及2 省7 县（市），地处内陆，属暖温带半湿润、半干旱的大陆性季风气候。小浪底水库位于豫西山地和山西高原的接壤部位，西部和北部属太行山系，南部属于秦岭余脉的崤山山系。区内地势由西北向东南倾斜，西北部山峰海拔一般在1 000～1 500 m，东南部丘陵区一般为250～450 m。区内最低点为横穿该区的黄河河谷地区，小浪底坝址附近高程130 m左右。小浪底库区位于中低山区峡谷型山区大型水库，黄河两岸岸坡大多呈V 型，岸坡坡度在400以上，还有部分坡段为陡立状，河流以侵蚀-冲刷为主，库周发育有四级阶地，小浪底水库属于典型的峡谷型水库，通过现场调查和对比可以发现，小浪底水库塌岸问题相比于小浪底大坝下游的西霞院平原型水库塌岸问题要严重。

气象条件，近几年小浪底库区区域，大雨、暴雨、洪水出现频次远高于气象历史记载频次，特别是大雨和暴雨频繁出现及其引发的坡面径流冲刷加强，是引起库区岸坡坍塌的重要因素。

地质条件，库区岸坡出露地层岩性主要为二叠纪灰白色石英砂岩、粉砂质泥岩（页岩）夹黄绿色砂岩、砂岩与泥岩互层以及三叠纪紫红色粉砂岩、粉砂质泥岩与细粒石英砂岩互层、砖红色泥质粉砂岩夹紫红色砂岩、黄绿色石英长石砂岩与灰红色粉砂质泥岩互层等，岸坡表部覆盖第四纪冲积层、洪积层、坡积层。此外，除了上述基岩岸坡外，库区还存在大量黄土岸坡。基岩地层呈层状发育，倾角较缓，小断层、节理、裂隙发育，岸坡地下水不发育。调查结果表明，岸坡节理、裂隙越发育则塌岸越容易发生，岩土体中矿物成份对塌岸也有很大影响，与水崩解矿物含量越多，岸坡坍塌也愈严重。

水库运用条件，小浪底水库蓄水后，水面开阔，水深加大，浪蚀作用增强，对岸坡会带来侵蚀和淘刷效应，特别是水库运用过程中的库水位升降变化，加剧了岸坡的坍塌与库岸再造，引起库岸线后撤。

人为作用条件，小浪底库区右岸存在多处较大的煤矿，煤矿开采加剧了地下采空区发展，进而引发地表及库坡塌陷，此外，库坡耕作加剧地表水入渗以及库岸岸坡简易道路开挖也是造成小浪底库区岸坡失稳坍塌的重要因素。

2.2 塌岸机理分析

小浪底水库塌岸主要是黄土塌岸，黄土塌岸所表现出来的形态可分为剥落、崩塌、座落和滑塌4种基本类型。其发生、发展过程，大致可分为4个阶段：①库岸土体性质的弱化；②岸壁的坍塌和库岸线后退；③坍塌物质的搬运和堆积；④浅滩的形成和发展。以上过程随着库水位的频繁变化，呈反复性和累进性地进行，见图1。

图1 土质岸坡塌岸及再造示意图

因此，塌岸的发生机理可概括为：水库蓄水到一定高度时，库岸上部由于浸水和岸边拉张裂隙发育而开始塌落；由于风及波浪掏蚀作用使库水位高程附近的岸坡出现浪蚀龛以及塌落物在水下斜坡初步形成浅滩的雏形；由于水库放水而形成水位消落到低水位时，使水下浅滩在较缓斜坡处形成；水库蓄水再次到高水位时继续掏蚀库岸，使岸壁后退，并到第二次消落水位时使浅滩继续扩大；由于水库高低水位不断轮回使库岸不断改造，直到水下浅滩及斜坡形成稳定坡角为止，此时库岸边坡稳定，浅滩扩大终止。

2.3 塌岸类型

对小浪底库区黄河干流及重要支流开展了野外塌岸调查，其中，调查沄河塌岸河段4.50 km，亳清河塌岸河段7.50 km，西阳河塌岸河段6.80 km、闫家河塌岸河段3.20 km、板涧河塌岸河段4.60 km、黄河岸坡塌岸河段10.80 km。

根据调查结果，按照岸坡地层岩性特征，总体上，将小浪底库岸岸坡划分为基岩岸坡、基岩-松散覆盖层岸坡、砂砾石岸坡、土-砂砾石岸坡、土质岸坡，相比较而言，库区塌岸程度依次增大。

结合小浪底库岸岸坡地质条件和地层岩性组合特征，可将小浪底库岸塌岸类型划分为冲磨-蚀型塌岸、坍塌性塌岸、滑移型塌岸等，其中，冲磨-蚀型塌岸约占70%、坍塌性塌岸约占25%、滑移型塌岸约占5%。

3 基于工程措施的移民避险策略

工程移民问题涉及面广，具有高度的复杂性，它不仅是一个工程问题、经济问题和资源问题，更是一个社会问题。因此，对于移民搬迁范围的划定需要慎之又慎，切不可简单化和教条化，建议塌岸避险搬迁范围划定时，在确保人民群众生命和财产安全的前提下，采取慎重对待、实事求是、分门别类、区别处理、保护土地、人员迁出避险与工程治理相结合、迁出异地安置与原地后靠安置相结合的原则，确定水库塌岸避险搬迁范围。考虑到村民传统认识、当地习俗、生活习惯、耕作方式、土地资源保护等因素，特别是迁入安置区社会经济发展水平、移民融合、就业问题等，通过对库岸岸坡工程处理，尽可能地保护珍贵土地资源的同时，解决好工程治理与原地后靠安置问题，为此，提出如下基于工程措施的移民避险安置对策。

通过对塌岸库段不同类型的岸坡加固与防护等工程措施，见表1，消除库岸岸坡破坏，保持库岸岸坡稳定，起到保护土地资源、保护环境、降低库区边岸线后撤，减少塌岸带来的库区淤积等作用的同时，可以核减因水库塌岸避险移民的人数。在此基础上提出如下建议。①小浪底库区内以基岩为主的岸坡的崩塌，不具规模，范围小且影响小，不用大规模治理，不用大规模避险搬迁。②对于下伏基岩上覆松散堆积层的土-岩混合型岸坡，且覆盖层底面与基岩顶面高程在正常库水位275 m附近的库岸，一旦发生塌岸则多属于坍塌型、浅层滑移型破坏，塌岸规模小，影响有限，可以采取工程治理措施，以库岸保护为主，少数搬迁，少量需要避险搬迁人员则采取原地后靠安置为主。③对于土质库岸，通过外业调查和内业计算分析证明，年代老的黄土岸坡水库塌岸，塌岸宽度多在百米以下，规模小，影响有限，可以采取工程治理措施加少量搬迁的策略开展移民避险安置工作。④对于新近堆积黄土的土质库岸，一旦发生塌岸则多属于冲磨蚀型，这类塌岸则规模大，范围大，塌岸宽度在百米以上，塌岸对岸坡的破坏影响大，需要避险搬迁的人数多，这类灾害避险搬迁安置除了原地后靠安置外，还需要异地安置。⑤基于库岸岸坡工程措施保护治理的移民避险搬迁安置策略，必须在开展全面地工程地质内外业工作的基础上，选取适宜的库段，开展详细地技术可行性论证、经济指标对比、移民安置意愿调查、移民后续发展方式研究、当地就业条件分析、当地社会经济发展前景研究等工作，最后做出库岸岸坡工程措施保护治理的移民避险搬迁安置决策。

表1 水库塌岸防护工程措施表

4 结语

水库塌岸是水库建成蓄水及运营期不可避免的地质灾害问题，为了避免简单化的移民大搬迁大安置问题，在工程地质勘察和塌岸分类的基础上，可以采取差异化和精细化的处理方式，通过对塌岸库岸适宜的岸坡采取工程措施保护治理，避险搬迁原地后靠安置，可以达到核减因水库塌岸避险异地搬迁与安置的移民人数，减少土地资源损失，保护环境的多重目的。