万家寨库区库岸滑塌原因及治理

周艳松

（黄河万家寨库区有限公司，030002，太原）

万家寨水利枢纽位于黄河流域中游，是黄河中游八个梯级规划的第一个，主要任务为供水、发电，兼有防汛防凌、高效节水灌溉、水土流失治理、调水调沙、城乡供水节水等作用。同时还肩负着保护和改善黄河流域及周边区域生态环境保护的重任。 工程于1998 年10 月下闸蓄水。 枢纽年供水量 14 亿 m3， 枢纽电站装机 108万kW。 工程枢纽规模为Ⅰ等大（1）型工程。水库正常蓄水位977.00 m，最高蓄水位980.00 m。 万家寨库区两岸沟壑纵横， 左岸属黄土丘陵沟壑区，右岸是黄土丘陵沟壑区和部分盖沙区，以水力和风力侵蚀为主，是我国乃至世界水土流失最严重的地区之一，经过多年的治理，区域生态环境变化明显， 呈现良好态势。 但万家寨库区黄土塌岸一直是库区重要的工程地质问题之一，随着时间推移，万家寨库区部分库岸出现比较严重的塌岸和滑坡区域，危害水库安全。 对万家寨库区部分库岸出现的黄土塌岸和滑坡区域进行综合治理， 实现山水林田湖草系统修复和防治，保障万家寨库区生态安全，是水库工程管理的一项迫切任务。

一、造成滑塌问题的原因

1.地层结构与岩性

库岸的地层结构及岩性是影响塌岸的内在因素。 碎石土质岸坡或砂砾石质岸坡塌岸速度最为缓慢，土夹碎石或砂砾石夹土质岸坡次之，土质岸坡塌岸最为强烈。 碎石、砂砾石等粗碎屑物质抗冲刷能力较强，塌落后不易被库岸流搬运，容易形成与所处环境相适应的稳定浅滩， 对库岸稳定有利。 但冲洪积黄土状土及湖积沙壤土、粉砂等抗冲刷能力差，遇水易崩解。本项目库岸以易崩解的硬黄土和沙壤土等为主，是产生塌岸的主要原因。

2.库水的作用

水库蓄水，使水位抬高、水面加宽、水深加大，波浪作用强烈，同时也使得库岸土体的力学性质变差。 高水位运行时，塌岸最为严重。 万家寨库区最高蓄水位980.00 m， 运行水位在966.00 m～978.00 m 之间，对库岸黄土产生长时间浸泡， 改变土体力学性质，造成塌岸和滑坡现象产生。

3.波浪作用

波浪对塌岸的影响主要表现为击岸波浪对岸壁土体的淘刷、磨蚀和对塌落物质的搬运作用，从而加速塌岸的过程。 击岸波浪的浪高与风速、风向、风在自由水面的吹程及水深等因素有关。 对于同一种类型的库岸来说，水面越宽，水深越大，击岸波浪的波能就越大，塌岸作用就越强烈。

4.其他因素

①库岸形态。 冲沟发育、岸线曲折地段，塌岸现象较为发育，尤以凸岸地带为甚；岸前水深大的地区，库岸流活跃，不利于浅滩的形成，塌岸现象就严重。

②土体冻融作用。 冻融作用破坏土层结构， 使土体发生裂缝或坍塌；解冻时冻结土层的冰融化，造成土层松散而塌落。

③冰的作用。 结冰及解冻时浮冰在风的作用下，撞击岸壁对库岸起着破坏作用；封冻期间，冰体产生的冰压力，对库岸也有较强的破坏作用。

④库尾水流的冲刷作用。 洪水期，库尾水流速较高，对库岸也有破坏作用。

二、治理原则及措施

1.治理原则

本着“预防为主，防治结合”的原则，有针对性地采用不同的治理措施。

①因地制宜，因害设防。 工程措施应具有针对性，经实地调研滑坡塌岸现状，综合考虑不同区域的治理范围和治理需求，合理确定治理方案。

②技术可行，经济合理。 依据当地经济发展状况和治理需求，遵循技术可行，经济合理原则。综合考虑工程措施的取材成本、 长效运行管理费用和养护费用等因素， 同时以方便为目的，明确工程措施防护形式和类型。

③维护主体，注重生态。 以安全为导向，工程措施在确保岸坡结构安全性和稳定性前提下， 兼顾工程的生态性，工程措施多采用自然材料，减少化学材料对河岸土壤和水体的污染。

2.治理措施

（1） 预防保护区

预防保护区主要采用植物措施防治方案，根据不同水湿条件变化和库水冲刷程度采取不同的治理措施，划分水生植物拦水带、灌草护坡带两个措施布置带。

①水生植物拦水带。 水生植物拦水带位于水库正常蓄水位至978.00 m高程处，该区域每年有3 个月是在水下淹没区，其余时段不受水淹，是库岸边坡水位变化最大的区域，植物措施以湿生和水生植物为主，多选择湿生和耐一定时间水淹的植物，在全面整地的基础上，通过深水段（977.00～977.80 m）种植芦苇，浅水段（977.80～978.00m）种植千屈菜对边坡进行防护。

②灌草护坡带。 灌草护坡带位于978.00～981.00 m 坡顶岸坡，该区段没有水淹风险，边坡稳定性好。 在原坡面上栽植灌木并撒播草籽进行护坡。

（2）重点治理区

重点治理区主要采用工程措施和植物措施相结合的综合防治方案。

①工程措施。 对该区域进行压坡并对高程 977.00 m 以下采用干砌石防护，以提高边坡稳定性。 压坡坡比为 1∶2， 在高程 981.00 m 处设置一级马道，马道宽3 m，压坡坡顶设置1 m宽平台。 高程 977.00 m 以下采用30 cm 厚干砌石护坡， 下设 10cm 砂垫层； 护脚采用 （宽×高）50 cm×100 cm浆砌石齿墙，下设10 cm 砂垫层。高程977.00 m 以上边坡、马道和平台表层覆土，覆土厚度50 cm。 压坡材料采用碎石土，回填前应将边坡整理成台阶状，回填碎石土土石比为8∶2，分层碾压密实，压实度不小于0.9。

②植物措施。 根据不同水湿条件变化和库水冲刷程度划分水生植物拦水带、灌草护坡带和乔灌护岸带三个植物措施防护带。

水生植物拦水带位于水库正常蓄水位至978.00m 高程处， 植物措施以湿生和水生植物为主，多选择水生和耐一定时间水淹的植物，在土地平整的基础上， 通过深水段 （977.00～977.80 m）种植芦苇，浅水段（977.80～978.00m）种植千屈菜对边坡进行防护。

灌草护坡带位于978.00～981.00 m和981.00 m 至坡顶岸坡， 该区段基本没有水淹风险，但是边坡稳定性差。 为了稳定边坡，首先在981.00 m 高程处采用立式柳梢捆进行护脚， 防止洪水水流冲刷坡脚以及维持边坡稳定；然后对978.00～981.00 m 坡面采用密植灌草进行护坡，防止坡面水流冲刷，植物措施以中生、稍耐湿、茎干低矮、覆盖力强的植物为主；981.00 m 至坡顶段坡面立地条件较为干旱，植物措施以中生、耐旱茎干低矮、覆盖力强的植物为主。

乔灌护岸带位于981.00 m 马道及压坡坡顶平台， 该区域土壤干燥，肥力较差。 针对 3 m 宽的马道，主要采用乔灌结合方式的植物措施对库岸进行保护； 针对 1 m 宽的坡顶平台，主要采用灌草结合的方式对库岸进行保护。

三、治理后达到的效果

滑坡塌岸治理后的生态效益、社会效益和经济效益十分显著， 将有力地促进当地生态、 经济和社会的可持续协调发展。 通过滑坡塌岸治理，万家寨库区生态环境将得到明显改善和提升。 可以新增治理滑坡塌岸面积7.26 hm2，能有效拦蓄径流泥沙、减轻水土流失、防治滑坡塌岸。 通过压坡、护脚、护坡植物种植等各项措施的实施，将有效提高水库库岸的稳定性， 减轻地表径流冲刷及土壤侵蚀度， 改善环境小气候环境，形成生态清洁、山水和谐、环境优美的水库环境。对于保护滑坡塌岸区域生态环境，基础设施、防止水土流失， 对社会稳定以及相关产业建设的可持续发展有着十分重要意义，其减灾效益明显，社会效益巨大。