第1章　绪论

1.1　研究意义

随着国民经济持续快速发展,对清洁可再生能源的需求也不断增大,我国对水电资源的开发利用进入了前所未有的发展时期。近20年我国修建许多大中型水电站,水库蓄水后在库周产生岸坡变形破坏现象,成为水库环境工程地质问题研究的主要课题。

水库塌岸是一个复杂的环境地质和工程地质问题,它对水库的安全运行和库周环境地质条件产生重要影响。水库塌岸是指由于水库蓄水后,库岸岸坡岩土体受库水浸泡、浪蚀、冲刷以及水位消落等因素综合作用,结构弱化,强度降低,导致一定范围的岸坡变形破坏现象,如加剧或诱发新发生岸坡变形、坍塌和滑移等。如蓄水可能导致古老滑坡的整体或者大部分复活,则应按滑坡稳定性进行研究。

据初步统计我国已建成水库8.4万座,其中大型水库412座、中型水库2634座,总库容4500多亿m3,水库数量跃居世界之首。目前,仅长江流域就已建成水库近5万座,加上在建的大中型水库,总库容将超过2113亿m3;其中单库库容大于1亿m3的就有143座。水库塌岸是水库蓄水运行期间在所难免的问题,特别是山区河流水库,其库岸往往跨越不同地貌、地质单元,甚至大地构造单元,岸坡地质结构类型复杂,库水动力作用强烈,塌岸模式多种多样,塌岸点多面广,危害严重。

在我国已建的正式蓄水运行的水库大多数都存在着塌岸和库岸再造现象。其中山区河流水库塌岸现象尤为突出,如建设于20世纪90年代以前且在运行的代表性水库有:湖南柘溪水库、新安江水库、龚咀水库、黄龙滩水库、龙羊峡水库、福建水口水库、三门峡水库等;从本世纪初期至今在运行的代表性水库有:三峡水库、二滩水库、天生桥一级水库、宝珠寺水库、紫坪铺水库、大朝山水库、漫湾水库、小湾水库、硗碛水库、狮子坪水库及水牛家水库等。位于岷江流域杂古脑河狮子坪水库自2009年年底运行以来,库区出现各种规模的塌岸达到10余处,直接导致改线后的G317国道局部中断,其中又以小丘地松散堆积体部位最为突出。

塌岸的严重后果主要表现在以下几个方面。

(1)加剧或诱发新的变形、坍塌和滑移。

(2)在土质岸坡[崩坡积、冰积(碛)、冲洪积、泥石流堆积等]、岩土混合岸坡(上覆土体下伏岩体)、软岩、强风化强卸荷基岩岸坡等的库水位变动带,都会产生一定宽度的塌岸。

若易塌岸坡上人口集中、公共设施纵横交错,塌岸将会威胁库区两岸人民的生命财产和公共设施安全、毁坏良田。同时库岸塌岸又是造成水库淤积的主要物质来源之一。目前,我国现正在大兴水利水电工程,其建设速度之快、规模之大,可谓前所未有,因此,水库塌岸问题是水利水电工程中必须考虑的重要环境地质问题。

水库塌岸是一个十分复杂的动力地质演化过程,与海岸、湖岸、江河岸的演化基本相似,但其库水位的变化幅度、变化频率较大,受诸多因素的控制与影响,至今还无法用较准确的数学物理方程来描述,现今的塌岸预测方法很多都是针对平原区水库均质、类均质土质岸坡研究较多,而对于西南高山峡谷地区水库地质条件和岸坡结构都较复杂的库岸塌岸预测方法的研究则较少。在当前的工程实践中,大多采用图解法、工程地质类比法、计算法等进行评价预测,大多塌岸实例表明,与预测结果存在较大差异。

总体而言,目前国内外对山区河流水库岸坡岩土体地质结构、塌岸机理、塌岸模式、塌岸参数等的研究还不够系统、不够深入,以至于塌岸预测缺乏基础理论的指导。现阶段在山区河流水库塌岸预测与防治工程中,也还没有形成用于指导生产实践的、有效的方法和技术标准。这些问题致使水库塌岸的勘察评价和预测不尽科学合理,与蓄水后实际发生的情况存在较大差异,导致工程安全隐患和工程投资浪费。