金沙江上游旭龙水电站库区滑坡堵江及涌浪风险研究_王周萼.pdf

第 40 卷 第 1 期2023 年 1 月长江科学院院报Journal of Changjiang iver Scientific esearch InstituteVol 40No 1Jan 2023收稿日期:2022 08 15;修回日期:2022 11 03基金项目:国家重点研发计划项目(2018YFC1508605);中国电力建设股份有限公司重大科技专项(DJ-ZDXM-2019-3)作者简介:王周萼(1974 )，男，湖南洞口人，高级工程师，主要从事水利水电工程地质及岩土工程工作。E-mail:25154860 qq comdoi:10 11988/ckyyb 202209812023，40(1):81 86金沙江上游旭龙水电站库区滑坡堵江及涌浪风险研究王周萼1，蔡耀军1，2(1 水利部长江勘测技术研究所，武汉430011;2 长江设计集团有限公司，武汉430010)摘要:旭龙水电站库区岸坡陡峻，不良地质体发育，为确保水电站正常运行，准确评价不良地质体稳定性和滑坡堵江及涌浪风险至关重要。经工程地质测绘确定库区分布 18 处不良地质体，均为第四系堆积体，蓄水前稳定，不存在堵江风险。蓄水后有 8 处堆积体可能存在变形破坏，其中 7 处堆积体可能发生塌岸，规模小，不会堵江;16#堆积体可能发生滑坡，规模较大，可能堵江和产生涌浪。利用 GeoStudio 软件对 16#堆积体进行了稳定性分析，采用分析模拟法和潘家铮法对滑坡堵江风险进行了预测，并利用滑坡涌浪经验公式分析了涌浪对滑坡区、水库上下游岸坡和大坝的影响。结果表明，16#堆积体失稳不会造成堵江，滑坡涌浪不会影响大坝安全。研究思路与方法可为金沙江上游相关工程的风险预测提供借鉴。关键词:堵江风险;涌浪风险;稳定性评价;滑速预测;旭龙水电站中图分类号:TV2212文献标志码:A文章编号:1001 5485(2023)01 0081 06isks of Landslide Dam and Surge in Xulong Hydropower Stationeservoir Area in Upstream Jinsha iverWANG Zhou-e1，CAI Yao-jun1，2(1.Changjiang Institute of Survey Technical esearch，Ministry of Water esources，Wuhan430011，China;2.CISPD Corporation，Wuhan430010，China)Abstract:The reservoir area of Xulong hydropower station is featured with steep bank slope and unfavorable geo-logical bodies To ensure the normal operation of Xulong hydropower station，it is essential to accurately evaluatethe stability of unfavorable geological bodies and the risks of landslide dam and surge wave According to engineer-ing geological mapping，18 unfavorable geological bodies were found in the reservoir area，which belong to Quater-nary accumulation bodies and were stable before impoundment with no risk of landslide dam However，eight of theunfavorable geological bodies may be deformed and damaged after impoundment，and seven may collapse，whichis small in scale and will not block the river;accumulation body 16#may be subject to large-scale landslide whichmay block the river and generate surges The stability of accumulation body 16#was analyzed by using GeoStudiosoftware，and the landslide dam risk was predicted by analytical simulation method and Pan Jiazheng s methodBesides，the influences of surge wave on landslide area，reservoir bank slope and dam were analyzed by empiricalformula of landslide surge waves In conclusion，the instability of accumulation body 16#will not block the riverand landslide surge will not affect the safety of the dam The research ideas and methods can provide reference forthe risk prediction of related projects in the upper reaches of Jinsha iverKey words:landslide dam risk;landslide surge risk;stability evaluation;landslide speed prediction;Xulonghydropower station长江科学院院报2023 年1研究背景旭龙水电站位于金沙江上游，电站正常蓄水位 2 302 m，死水位 2 294 m，最大坝高 213 m，装机容量 2 400 MW，为等大(1)型工程。库区为高山峡谷地形，岸坡陡峻，河谷深切。电站蓄水后，岸坡上分布的滑坡体、变形体和堆积体等不良地质体可能发生滑坡造成堵江，也可能产生涌浪影响水库上下游库岸稳定。如果滑坡发生于近坝地段，涌浪可能威胁大坝安全，如果浪高超过坝顶高程，库水涌向下游，可能造成巨大损失。这方面的著名事例为意大利瓦依昂水库，该水库左岸近坝地段发生巨型滑坡1 2，岩土体滑入水库，致使坝前约 1 8 km 长的库段成为“石库”，水库功能丧失，库水越过大坝冲向下游，损失巨大;2018 年金沙江上游发生山体滑坡形成堰塞湖3，其后堰塞湖自然溃决，洪水迅速下泄对下游造成严重损失;唐家山堰塞湖为地震导致山体滑坡的典型事例，“512”汶川大地震发生后，唐家山山体滑坡堵塞坡底河道形成堰塞坝，其上游形成巨大的堰塞湖4 5，一旦溃决，损失无法估量，经全力排险，消除了隐患。因此，对库区不良地质体进行稳定性分析，对可能滑坡的不良地质体进行堵江和涌浪风险预测，对保证工程正常运行意义重大。国内学者广泛采用瑞典圆弧法、简化毕肖普法、不平衡推力法等基于刚体极限平衡理论的计算方法开展滑坡稳定性分析6 7，采用潘家铮法8 9对滑速及滑坡后的堆积形态进行预测。近年来研究者越来越重视数值模拟法，如蔡耀军等10采用离散元颗粒流软件模拟了白格滑坡残留体失稳堵江过程。滑坡涌浪十分复杂，目前涌浪计算的常用方法主要有潘家铮法和中国水利水电科学研究院经验公式法，对涌浪特征的研究多集中于数值模拟和物理试验等方面。谭海等11 以 DEM-SPH 耦合模型为基础，研究了松散堆积体滑坡的涌浪特点;丁军浩等12 在滑坡涌浪物理试验的基础上，提出了滑坡初始浪高的计算方法;黄筱云等13 采用计算仿真工具Flow 3D，探究了“V”型河道的涌浪特征;韩林峰等14 基于浅水滑坡淹没率条件，提出了岩质滑坡最大波幅的计算方法。本文在对旭龙水电站库区不良地质体开展详细工程地质测绘的基础上，基于基本地质特征和稳定条件对不良地质体的破坏模式进行了分析。库区不良地质体均为第四系堆积体，目前没有变形和破坏迹象，处于稳定状态，不会堵江。水库蓄水后，不受蓄水影响的堆积体不会失稳入库;受库水影响的堆积体有8 处，其中7 处堆积体的破坏模式以塌岸为主，不会发生堵江，16#堆积体的破坏模式为滑坡，存在堵江及涌浪风险。利用 GeoStu-dio 软件的 SLOPE/W 边坡稳定性计算模块对 16#堆积体进行了稳定分析，并采用分析模拟法和潘家铮法对滑坡堵江风险进行了预测，最后利用滑坡涌浪经验公式分析了涌浪对滑坡对岸、水库上下游岸坡和大坝的影响。2库区地质概况与堆积体基本特征21库区地质概况库区为干热河谷气候，降水量小、蒸发量大，年降水量多在 380 mm 以内，年蒸发量1 600 mm 以上。库区地形陡峻，河谷深切(图 1)，岸坡平均坡度 30以上，部分地段可达 40 60，少数地段形成悬崖峭壁。基岩多出露，岩性主要为变质岩，其次为岩浆岩。变质岩以云母石英片岩为主，部分地段有石英千枚岩分布;岩浆岩成分复杂，以蛇绿混杂岩为主，岸坡外围出露有石英闪长岩及花岗闪长岩。第四系厚度小，分布零散，主要成因类型有冰积、崩坡积及滑坡堆积。库区构造复杂，南北向断裂构造十分发育。库区地震基本烈度为度，水平向地震动峰值加速度为 0 20g。岸坡稳定性方面，无论是岩质岸坡还是土质岸坡，整体均稳定，局部岩质岸坡存在小规模崩塌、掉块现象。图 1库区典型地貌形态Fig1Typical landform of reservoir area22堆积体基本特征通过工程地质测绘，库区不良地质体类型均为第四系堆积体，共 18 处，分布情况如图 2 所示，主要沿金沙江干流两岸零散分布，格亚顶地段相对集中，基本地质特征见表 1。28第 1 期王周萼 等金沙江上游旭龙水电站库区滑坡堵江及涌浪风险研究图 2堆积体分布Fig2Distribution of accumulation bodies表 1库区堆积体基本地质特征Table 1Basic characteristics of accumulation bodiesin reservoir area堆积体编号距坝距离/km方量/(万 m3)高程/m前缘后缘成因稳定性现状蓄水后1#6058402 3502 700冰积稳定稳定2#6054102 2902 395冲洪积稳定塌岸3#5733352 4002 775崩坡积稳定稳定4#4864 6502 3023 240冰积稳定塌岸5#3164252 9903 220崩坡积稳定稳定6#2598652 4103 085崩坡积稳定稳定7#2393252 2302 620崩坡积稳定塌岸8#1853402 5102 750崩积稳定稳定9#1783002 3202 530崩坡积稳定稳定10#1768402 2202 410冲积稳定塌岸11#1124702 2602 445洪积稳定塌岸12#577252 1882 610冰积稳定塌岸13#511 6352 3402 810冰积稳定稳定14#484602 2952 500洪积稳定塌岸15#444502 4402 650崩坡积稳定稳定16#391 0002 1862 650崩坡积稳定滑坡17#379602 3202 640滑坡堆积稳定稳定18#211402 4252 700崩坡积稳定稳定堆积体成因类型多样，主要有崩坡积、冰积、滑坡堆积等。据堆积体地质特征分析，目前均没有变形破坏迹象，处于稳定状态，不会堵江。工程运行期间，水位抬升，位于库水位以上的堆积体不受蓄水影响，稳定状态不会变化，不会堵