某水电站土地复垦区塌岸预测分析

王广巍

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072）

0 前 言

某水电站位于西藏自治区，总装机容量360 MW；2020年8月首台机组顺利完成72 h试运行，正式并网发电。水电站正常运行后，考虑生态、环保及地方经济发展要求，施工临时用地需进行土地复垦。复垦区位于库首段临江左岸平台，面积约47.2万m2；水库蓄水后随着库水位周期性涨落，在库水冲刷、淘蚀、磨蚀等作用下，复垦区临江侧覆盖层岸坡发生渐进式、牵引式、不规则塌岸变形破坏现象；同时岸坡已建排水渠多处发生拉裂、鼓包、下错等变形破坏现象［1］。为了保证设计治理方案合理可行，工程质量安全可靠，必须对复垦区临江侧岸坡进行塌岸预测。2020年9月，成都院设计人员与业主、地方政府有关部门对复垦区详细进行了地质调查、测绘，并收集水电站已有的勘察成果，并在此基础上选取了6个剖面，采用“两段法”对复垦区临江侧岸坡塌岸宽度、塌岸后缘高度进行了预测，结合岸坡塌岸变形现状设计治理难度、费用，提出了岸坡治理措施建议［2］。

1 工程地质条件

复垦区位于该水电站库首段临江左岸平台，河谷深切但开阔，为“U”型宽谷，现代河床偏右岸，流向由S8°E转为N75°E；枯水期水位约3 203 m，水面宽约60～120 m，现库水位高程约3 243.5 m。复垦区平台地表坡度约2°～4°，高程约3 257～3 280 m，顺河长度约1 500 m，横河宽约140～200 m，临江侧岸坡坡度约24°～35°，平台与现水位高差约16～36 m。

复垦区地下水类型主要为基岩裂隙水、第四系松散堆积层孔隙水。基岩裂隙水，接受大气降水补给，赋存、运移于裂隙岩体中，向河谷排泄；据前期钻孔压水试验成果，河床基岩透水率1.64＜q≤6.12 Lu，属于弱透水性岩体。松散堆积层孔隙水，主要赋存于第四系冲积含漂砂卵砾石层，接受大气降水、地表水补给，向下游或河谷排泄，复垦区未见泉点出露，未见承压水；据钻孔资料，坝区两岸Ⅱ级阶地含漂砂卵砾石层渗透系数K=10-2～10-4cm/s，具中等透水性。

该水电站地处特提斯造山系（带）东段，雅鲁藏布江缝合带内，紧邻冈底斯-腾冲微陆块南部，区域构造背景复杂。复垦区地震危险性主要来自于坝址所在的加查7.0级潜在震源区以及琼结7.5级潜在震源区的影响，场地5 km范围以内无活动断层分布。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015），工程区50年超越概率10%的地震动峰值加速度0.15 g，地震动加速度反应谱特征周期为0.45 s，地震基本烈度为Ⅶ度。综合分析，区域构造稳定性较好［3］。

2 主要工程地质问题

复垦区位于库首段临江左岸平台，表部为人工堆积层，厚度约14～21 m，由漂卵石、块碎石、砖块、混凝土块等组成，结构松散；临江侧岸坡主要为冲积含漂砂卵砾石厚度一般为50～90 m，临江侧水平厚度约5～10 m，结构松散，向岸坡内结构稍密。

该水电站正常蓄水位3 246 m，水电站蓄水后，库周岸坡的天然平衡条件被破坏，随着库水位周期性涨落，在库水冲刷、淘蚀、磨蚀等作用下，复垦区临江侧岸坡发生严重塌岸变形现象。岸坡变形破坏主要表现为：①临江侧岸坡普遍发生渐进式、牵引式、不规则塌岸变形现象，岸坡临江顶部出现多条顺江裂缝，长度一般1～2 m，张开一般0.5～1.0 cm，弯曲延伸，现场测绘时塌岸仍在继续，可听见块碎石滚落入水声音；②临江侧岸坡已建排水渠多处发生拉裂、鼓包、下错等变形破坏现象，拉裂缝长一般0.5～1.5 m，张开一般0.5～1.0 cm，最大张开可达2.0 cm。③临江侧混凝土护坡局部发生垮塌破坏［4］。

根据现场地质调查、测绘，并对水电站已有的勘察成果分析研究，复垦区临江侧岸坡变形破坏主要受两方面因素控制。①复垦区平台表部为人工堆积层，由漂卵石、块碎石、砖块、混凝土块等组成，结构松散；临江侧岸坡主要为冲积含漂砂卵砾石（Qal3），临江侧水平厚度约5～10 m，结构松散；临江侧岸坡坡度约24°～35°，斜坡遇水或在水的作用下稳定性差，易变形失稳，这是岸坡塌岸变形的内在地质原因。②库水作用是岸坡产生塌岸变形的主要外在原因，一方面水的浸泡作用使岸坡土层软化，力学强度降低；另一方面库水冲刷、淘蚀、磨蚀，消落静、动水压力等作用，导致岸坡产生受库水影响的塌岸变形。

3 塌岸预测

复垦区受库水冲刷、淘蚀、磨蚀，消落静、动水压力等作用，临江侧岸坡普遍发生渐进式、牵引式、不规则塌岸变形现象。水库正常蓄水位3 246 m，根据临江侧岸坡地层岩性、及其水上、水下稳定坡角，并结合地形，采用“两段法”对复垦区临江侧岸坡进行塌岸预测。调查统计各类土体水上稳定坡角、水下稳定坡角，并与其他水电工程库区类似土层类比，复垦区覆盖层稳定坡角建议值见表1。塌岸预测沿江共计选取6条剖面，编号分别为1-1至6-6，间距约250～300 m，经预测复垦区临江岸坡塌岸宽度一般为25.0～64.0 m，塌岸后缘高程一般为3 258～3 274 m，统计见表2。典型地质剖面示意见图1，复垦区地质平面示意见图2。

图1 复垦区6-6地质剖面示意（单位：m）

图2 复垦区地质平面示意

表1 复垦区覆盖层稳定坡角建议值

表2 复垦区临江侧岸坡塌岸变形统计

该水电站2020年8月首台机组顺利完成72 h试运行，正式并网发电。截至目前电站已经正常运行了1年多，经现场巡视，复垦区临江侧岸坡垮塌宽度、塌岸后缘高程与塌岸变形预测成果基本一致。

4 治理措施

水库蓄水后，在库水冲刷、淘蚀、磨蚀，消落静、动水压力等作用下，复垦区临江侧岸坡普遍发生渐进式、牵引式、不规则塌岸变形现象。经预测临江侧岸坡塌岸宽度一般为25.0～64.0 m，塌岸后缘高程一般为3 258～3 274 m。结合岸坡塌岸变形现状，设计治理难度、费用，提出了四条岸坡设计治理措施建议。

（1）2020年8月水电站首台机组顺利完成72 h试运行，正式并网发电。现库水位高程约3 243.5 m，与天然河床高差约33.0～39.0 m，复垦区临江侧岸坡支护处理施工难度大，且工程费用较高；其次复垦区没有企业、厂矿、居民生活建筑物等设施，建议不再对复垦区临江侧岸坡进行支护处理。

（2）经预测复垦区临江侧岸坡塌岸宽度一般为25.0～64.0 m，塌岸后缘高程一般为3 258～3 274 m。建议复垦区临江侧留有一定安全距离，并设置防护栏杆、安全警示标志，并定期对上述设施进行检查、维修。

（3）复垦区表部设置充足排水渠，将农田灌溉用水合理利用、排放，防止地表水过度下渗。

（4）在水库运行期间，对复垦区临江侧岸坡加强巡视，必要时设置监测仪器，发现岸坡变形异常，及时采取相应处理措施，并向有关部门报告。

5 结 论

（1）沿江与岸坡垂直选取了6条剖面，采用“两段法”对复垦区临江侧岸坡塌岸宽度、塌岸后缘高度进行了预测，经预测复垦区临江侧岸坡塌岸宽度一般为25.0～64.0 m，塌岸后缘高程一般为3 258～3 274 m。

（2）复垦区临江侧岸坡支护处理施工难度大，且工程费用较高；其次复垦区没有企业、厂矿、居民生活建筑物等设施，建议不再对复垦区临江侧岸坡进行支护处理。建议复垦区临江侧留有一定安全距离，并设置防护栏杆、安全警示标志；表部设置充足排水渠，将农田灌溉用水合理利用、排放，防止地表水过度下渗；在水库运行期间，对复垦区临江侧岸坡加强巡视，必要时设置监测仪器，发现岸坡变形异常及时采取相应处理措施。