水库运行引进的地质环境变化对库岸再造的影响

聂衍钊，刘子杰

水库运行引进的地质环境变化对库岸再造的影响

聂衍钊1，刘子杰2

（1.中国电建成都勘测设计研究院有限公司，成都 610072；2.吉林省地矿勘察设计研究院，长春 130021）

分析溪洛渡水库蓄水后，岸坡岩土体遇水饱和，物理力学强度降低。水位下降过程中，在渗透压力及库岸涌浪的冲刷淘蚀作用下，容易引起库岸再造。水位的升降引起库岸坡稳定性的变化、浸没及泥石流对库岸再造有直接的影响。文中分析了岸坡岩土体水库蓄水后水岩作用下的变化及破坏机理，通过对重点影响区内的地灾点进行详细勘察，计算分析其变化发展趋势，为下一步的防治做好理论基础。

水库蓄水；库岸再造；水岩作用；库岸稳定

溪洛渡水电站是金沙江干流下游攀枝花市至宜宾市河段水电梯级开发中的第三个梯级水电站。电站坝址位于四川岸（左岸）雷波县和云南岸（右岸）永善县接壤的溪洛渡峡谷段。

2013年5月4日大坝导流底孔下闸、大坝挡水，到水库正常蓄水运行后，每年在死水位540m和600m高程正常蓄水位间循环变化。库水位变化引起水库区地质环境变化。本文研讨溪洛渡蓄水后引起地质条件变化对库岸再造的影响。

1 水库工程地质环境

溪洛渡水电站水库工程地质勘察研究中，属于库岸再造影响的工程地质内容：①库岸稳定；②泥石流；③水库渗漏和库岸浸没；④水库淤积和下游河道冲涮。

库岸再造是指在水库形成和运行阶段维持稳定状态的性能。由于水库库水作用所造成的库岸变形和破坏现象。水库周边岸坡在水库初次蓄水时，其自然环境和水文地质条件将发生强烈的改变，如岸坡岩（土）体浸水饱和，地下水压高，运行水位的升降导致岸坡内动、静水压力的变化，以及激浪的作用等，都将打破原有岸坡的稳定状态，引起的变形和破坏，即库岸再造过程。

溪洛渡水库运行期间，水位变化幅度较大，水库岸坡在库水长期浸泡和涨落作用下，强烈的水岩作用对岸坡岩体“改造”，影响后果就是对水库区地质环境的影响变化（刘垚，2017），导致局部库岸的变化——库岸再造。

2 水库蓄水后的地质环境影响

2.1 库岸稳定

溪洛渡水库蓄水运行后，库岸再造的影响主要集中在对库岸岸坡变形和冲涮。

1）水库蓄水前后库岸变化

表1 两岸灾害点分布统计表

溪洛渡水电站水库下闸蓄水以来，水位最高600m高程时回水至库尾白鹤滩，库首部位最大雍水高度230余米。受水库蓄水影响，库岸多处出现变形乃至垮塌，变化最为明显的为位于水库中下游的四川省雷波县所在库段和云南省永善县所在库段。

水库蓄水以来，每年库两岸地灾点均不同程度增加和范围扩大，尤以库水位消落期变化大。库区两岸现有影响区地质灾害点分布。四川（左岸）段各类地质灾害点共79处，占总量的54.5%；云南（右岸）段各类地质灾害点共有65处，点总量的45.5%。水库影响区地质灾害分布情况统计表见表1。

2）库岸稳定环境变化的原因分析

溪洛渡库区的志留系泥页岩、奥陶系下统红石崖组的粉砂岩、页岩为区域性易滑地层，此类岩土在饱水状态下，会出现软化、崩解、湿陷以及干裂和固结等。水库水位呈现出周期性水岩多次替变，容易使水库区地质环境出现剧烈变化，造成地质环境影响问题。

溪洛渡水库水位每年在540～600m高程间变化，水库岸坡边坡区域就会在时而干枯，时而饱和的状态下。地下水位也会随之不断起伏，水库水位较低时需要进行排出；水库水位较高时需要进行吸收。地下水位的涨落，渗透环境的变化都会对水一岩中的溶解沉淀产生影响，岩层在此过程中循环遭受物理、化学损伤，造成岩体强度的大大降低。这就是为什么在水库水位出现明显变化时，经常发生地质灾害的重要原因之一（吴敏杰，2012）。

2.2 泥石流

实地调查与不同时期遥感数据解译，溪洛渡水库区发育泥石流沟68条，其中主库64条，支库4条。根据库区泥石流沟流域面积、沟内物源的丰富程度、每次暴发的携出量和对河道的影响程度，库区68条泥石流沟中粘性31条，以中、小型为主，稀性31条，过渡型6条。

库区68条泥石流沟中，有23条处于发展期，16条处于活跃期，29条处于衰退期（已经消亡的泥石流沟未计入）。

在距坝30km的库段内，共发育有5条泥石流沟，无特大型泥石流沟发育。其中距坝址10km的油房沟，为一大型稀性泥石流沟，因处于衰退期，不会给工程带来影响。另一条硝滩沟距坝址26km，虽为一大型粘性泥石流沟，近几年较活跃，但所处河段河道较开阔，即使大规模活动也不会产生堵江断流事件，亦不会影响工程的施工和运行。对水库的影响主要是增加水库淤积，其方量相对库容量可以忽略，蓄水后，由于库水位的抬高，限制了泥石流高速冲入库中的可能，但会对局部岸坡有一定的冲刷作用，引起库岸岸坡的改变。

2.3 水库渗漏和库岸浸没

金沙江是区域内最低侵蚀基准面，支流大致垂直主流发育，库段范围内两岸山体雄厚，邻谷河水位高于库水位。库区碳酸盐岩溶发育微弱，无大的区域性导水结构面分布。

为了研究蓄水后是否存在库首向下游岩溶渗漏问题，与相关地质院校合作，进行了坝区外围1200km2的基础地质综合填图和水库岩溶渗漏可能性的专题研究。研究表明溪洛渡水库蓄水后不存在向邻谷产生永久性渗漏的可能，水库不存在沿库首阳新灰岩向下游新滩、撒水坝和下河坝的渗漏问题。

水库蓄水后，会引起库周地下水位壅高。对位于正常蓄水位附近的第四系松散堆积层，如洪积扇和阶地等，地下水位壅高后会产生浸没问题。

溪洛渡水电站库区位于高山、中山峡谷之中，库岸大部分由前震旦系至二叠系的基岩组成。第四系崩坡积层和地滑堆积以块碎石为主，内夹少量土，自然坡度一般17°～35°。松散层中的孔隙潜水分布不广，且地下水排泄条件较好。因此，从库区地形地质条件分析，产生浸没的条件较差。

库区产生浸没的地区为正常蓄水位附近的大片冲、洪积物分布区。据调查，库区金沙江河谷发育五级阶地，零星分布于金沙江两岸。其中Ⅰ级阶地、热水河以下河段的Ⅱ级阶地以及卡哈洛以下河段的Ⅳ级阶地，阶面高程低于600m，将被淹没；而Ⅴ级阶地及大兴以上的Ⅳ级阶地，阶面高程高于620m，不存在浸没问题。库区攀枝花、对坪、么米沱、大兴和水田坝5处阶面高程为600m左右，阶地堆积为砂卵砾石和砂壤土层，具有产生浸没的可能性。

库区5处冲洪积阶地，高程603～605m范围会产生浸没影响(其中高程600.5～601.5m为水库回水淹没区)，主要影响农田(旱田为主)和部分房舍。

2.4 水库淤积和下游河道冲涮

建坝兴库极大改变了原河流的水力动力条件，使河流的侵蚀、搬运和沉积作用出现大幅度的调整，在这一过程中达到新的平衡（刘才华，陈从新，冯夏庭，2005）。库内沉积作用加强，将影响水库寿命、航运（包括航道、港口）的通畅；库尾洪水位等，影响水库淤积的因素较多，主要上游入库泥沙量，库岸区的崩滑流发育情况，水库形状和水库运行特征，溪洛渡库容量大，泥沙淤积对库容影响很小。水库蓄水后，两岸岸坡土体内水分储量相对来说增加，有利于植被的生长，事实上也是如此。蓄水后七年，两岸植被生长较蓄水前茂盛，有利于两岸的水土保持，减少了对水库的淤积。

溢流冲涮指水库溢流、泄洪、放沙等大量放水时，水流对下游河道岸坡的冲蚀作用。这种冲蚀可造成岸坡失稳及相应的堆积，造成对下游两侧河岸附近建筑物及农田和村镇的影响。甚至有可能对大坝附近下游河道及河岸的冲涮形成深槽，影响大坝基础，进而威胁大坝安全，因此大坝建成后，需要进行下游河道整治，进行固坡、防波、防冲涮等相关工程处理（王明华，晏鄂川，2007）。

在水库的设计阶段，在查清各种影响因素的基础上，通过模拟试验、计算，对淤积和冲涮可能带来的危害性进行了评价和预测，提出了防治措施方案。

总的来说，水库蓄水后水库淤积和下游河道冲涮的对坝上、下游河道的影响很小。

3 结论

1）从四个方面分析了溪洛渡水库环境的变化引起的库岸再造，及其对水库和电站安全运行的影响；

2）岩土体在水岩作用的影响下，从失去平衡到再次平衡的过程中会出现很多地质环境问题，因此要把握水库地区的地质环境的变化必须从水岩作用预测做起（周世良等，2012）；

3）在上述作用影响作用下，水库环境会产生如下问题：滑坡、塌岸、水库渗漏和浸没、水库淤积与溢流冲刷。由此可见，水岩作用对水库地区的环境会造成影响，因此必须做好前期预测与治理工作。

溪洛渡水库蓄水后对水库两岸的环境影响较大，其造成的环境劣化现象主要集中在蓄水后库岸的变化，塌岸、基岩变形和滑坡。由此引起的自然地质灾害关系两岸人民的生命财产安全，结合已有的成果，有针对性的进行库区地质灾害的防治规划及各灾害点的风险评估。对库区内重点影响进行了工程测绘及详细勘察。对各滑坡点进行计算、分析其在各种工况下的安全性，预测其演化发展方向，为下一步的防治工作提供理论支持。

刘垚．2017．水库地区的水岩作用及其地质环境影响分析[J]． 陕西水利，6：96～97．

吴敏杰．2012．特大型水库运行期间岸坡地质环境劣化效应与防治对策[D]．重庆交通大学．

刘才华，陈从新，冯夏庭．2005．库水位上升诱发边坡失稳机理研究[J]．岩土力学，5：773．

王明华，晏鄂川．2007．水库蓄水对库岸滑坡的影响研究[J]．岩土力学，12：2723～2724．

周世良，刘小强，尚明芳，李 怡．2012．基于水—岩相互作用的泥岩库岸时变稳定性分析[J]．岩土力学，7：772．

Influence of Change of Geological Environment Introduced by the Xiluodu ReservoirImpoundment on Reservoir Bank Rebuilding

NIE Yan-zhao1LIU Zi-jie2

(1-Chengdu Survey Design & Research Institute Co. , Ltd.,China Power Construction Group, Chengdu 610072; 2-Jilin Design and Research Institute of Geology and Mineral Exploration, Changchun 130021)

Reservoir impoundment will make rock and soil of bank slope saturated with water which results in the decrease in physical and mechanical strength of rock and soilof bank slope. Thus, seepage pressure and scouring and erosion by swells on reservoir banks introduced by the water level dropping will result in reservoir bank rebuilding. Change of reservoir bank stability, immersion and debris flow resulting from rise and fall of water level will have a direct impact on reservoir bank rebuilding. This paper has a discussion on change and failure mechanism of rock and soil mass on bank slope after the Xiluodu Reservoir impoundment and calculates the change and development trend based on investigation of major geohazards in order to provide theoretical basis for control in the future.

reservoir impoundment; reservoir bank rebuilding; water-rock interaction; reservoir bank stability

2020-04-20

聂衍钊（1972— ），男，湖北潜江人，高级工程师，从事水电工程地质及水库地灾工作

P642.2

A

1006-0995（2021）01-0090-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.01.018