- 三峡工程试验性蓄水阶段评估报告
- 中国工程院三峡工程试验性蓄水阶段评估项目组编著
- 3683字
- 2021-04-16 19:30:42
四、地质灾害与水库地震课题评估意见
(一)地质灾害评价
1.蓄水前库区为地质灾害多发区
三峡地区地形地质条件复杂,加之受暴雨等因素的影响,历史上就是地质灾害的多发区。其地质灾害类型主要是滑坡、崩塌泥石流。历史记载的大型崩塌滑坡就有10余处之多。
从1982年以来,库区两岸发生严重的滑坡、崩塌、泥石流近百处,规模较大的有数十处,主要如下。
1982年7月18日,云阳宝塔滑坡西侧发生的鸡扒子滑坡,体积约2000万m3,其中约230万m3进入长江,使长江水面宽度由120m减至40m,严重碍航。
1985年6月12日,秭归县新滩滑坡再次复活,体积3000万m3,其中约340万m3进入长江。高速下滑的土体,将400余年的新滩古镇全部推入长江。江中涌浪高达39m,造成长江断航12天。
1998年,重庆巴南区麻柳嘴滑坡,体积3000万m3,500余人的家园、田地被摧毁。
2.库区地质灾害防治初见成效
2001年以来,近300个勘察、设计、施工队伍约3万多名工程技术人员参加了二期、三期地质灾害防治工程。已经实施完成了430个滑坡、崩塌治理工程项目、21个县级以上城市和69座乡镇302段库岸防护工程项目,初步经受住了三峡水库175m试验性蓄水和2010年特大暴雨洪水(最大入库流量70000m3/s)的考验,保障了库区移民迁建工程安全和枢纽工程的运行。
自2003年135m蓄水以来,三峡库区建成了专业监测和群测群防相结合的监测预警体系,完成了28个县(区)级监测站的专业能力建设和县(区)、乡、村组三级群测群防监测体系建设。通过控制全库区的三级GPS控制网、综合立体监测和遥感监测,开展了255处重大地质灾害点的专业监测,并对3049处地质灾害隐患点进行群测群防监测,覆盖人口达59.5万。
2008年175m试验性蓄水以来,三峡库区加强了专业监测队伍的建设,近300名专家驻守库区现场,及时指导当地开展地质灾害巡查、勘察和应急处置。已成功预报和处置了湖北秭归卧沙溪滑坡等300多起地质灾害险情。
以三峡移民县、区为重点的地质灾害综合防治,确保了新建移民小区的地质环境安全,且将防灾与兴利结合,通过开发性治理将滑坡体改造成可建设的用地,在一定程度上缓解了当地对用地需求的矛盾。库区2008年175m试验性蓄水以来地质灾害为“零伤亡”。
3.2008年175m试验性蓄水以来地质灾害状况
(1)试验性蓄水期间地质灾害发生率与蓄水位关系。
2008年9月175m试验性蓄水以来,截至2012年8月31日,三峡工程库区共发生新生地质灾害灾险情405起(表1),其中,湖北库区112起,重庆库区293起。滑坡崩塌总体积约3.5亿m3(并非都是由蓄水引起的),塌岸约60段总长约25km。紧急转移群众10561人,其中湖北转移4661人,重庆转移5900人。表1表明试验性蓄水第一年新生滑坡地质灾害与蓄水关系非常明显,但第二年开始地质灾害频次锐减,渐趋平缓,且主要发生在每年水位上升和下降期。
表1 2008 年试验性蓄水以来新生地质灾害次数统计
(2)2008—2011年三次175m试验性蓄水期间地质灾害与水位变幅度关系。
2008年首次175m试验性蓄水期间,水位平均升幅为0.744m/d,为滑坡高发阶段。2009年(平均0.322m/d)和2010年(平均0.311m/d)的水位升幅降低了50%,滑坡明显减少,显示地质灾害与水位变幅度的相关性。通过研究2009—2011年两次175m试验性蓄水期间5日最大上升幅度和最大下降幅度,以及对应10天之内发生的滑坡关系表明,每天水位上升幅度小于1.5m时,滑坡相对较少;每天水位下降幅度小于1.15m时,滑坡较少,但发生规律不明显。
表2给出试验性蓄水期间多次实测的库水位在单日、5日和10日3个时间窗工况下最大的升降变幅。从中可见,2012年的5日时间窗工况下,库水位升降的最大变幅均比2009年和2010年大,而库区地质灾害的发生率却减小。因此,可以初步推断,经过4年来试验性蓄水的库岸再造过程,库区新生地质灾害的发生已渐趋平缓。
表2 试验性蓄水期水位升降日均最大变幅和新生地质灾害次数统计
4.2008年175m试验性蓄水以来的评估结论
(1)2008年开始175m试验性蓄水以来,库岸再造过程诱发了约400处滑坡等灾情险情,第一年新生滑坡地质灾害与蓄水关系非常明显,但第二年开始地质灾害发生率锐减,并渐趋平缓,主要发生在每年水位上升和下降期,属于可控的范围。
(2)库区地质灾害防治初见成效并建立了群专结合的地质灾害全天候监测预警体系,通过灾险情应急处置、工程治理和避让搬迁等手段,库区无因蓄水滑坡导致人员的伤亡。
(3)水库正常蓄水运的后,仍有一个较长时间的库岸再造过程。鉴于地质勘察精度有限、防治标准偏低;地质灾害具有隐蔽性和突发性。两岸高陡岸坡危岩崩塌险情难以发现预测,治理难度大,崩塌后果可能严重威胁长江航运安全;特别是库区近年来城镇规模和人口过度扩张,土地开发建设致灾危险性不容忽视。因此,对地质灾害防治仍需高度重视。水位骤然升降叠加暴雨期,是地质灾害防范重点。
5.建议
(1)建立水库调度与库区地质灾害预警联动制度。
进一步健全水库调度与库区地质灾害预警行政主管部门和专业队伍定期与不定期沟通机制,尽快建立信息平台,实现库区监测信息实时共享,进行蓄水前趋势会商,圈定重点加强防范的地段。并根据需要,可对重大地质灾害险情开展联合现场会商。开展水位变化与库岸变形失稳关系研究。
(2)制定三峡工程库区城镇发展相关法规,合理限制建设规模。
库区应列为“控制性”、“保护性”发展区域,制定严格限制库区城镇规模无序盲目扩张的条例,并与库区生态屏障的建设、库区城市规划和市政建设、消落带治理等有机结合,适当提高城镇的防治标准和治理安全等级,在治理的基础上,稳妥利用滑坡体,并将防灾与兴利相结合,确保库区地质安全。
(3)以坐落在顺向坡上的城镇作为防治的重点,加强峡谷区高陡滑坡涌浪灾害监测预警。
加大对三叠系巴东组、须家河组,侏罗系红层分布区,特别是发育有堆积层的顺向坡地段的巡查力度,开展大型堆积体局部失稳的研究,科学判断滑坡的复活特征和危险程度。设立专门研究课题,总结三峡和国内外已有经验,科学合理评估涌浪及所造成的灾害损失。
(二)水库地震评价
1.初步设计阶段三峡水库地震论证基本结论
(1)三峡工程水库蓄水后有诱发地震的可能,可能的主要发震地段为庙河至奉节白帝城的第二库段。
(2)从坝前至庙河的第一库段为结晶岩库段,段内无区域性大断裂通过,历史及现今地震活动微弱,岩体完整坚硬,透水性弱,地应力水平不高,预计只能发生浅表微破裂型地震,最大震级3级左右。
(3)奉节以上为第三库段,主要分布侏罗、白垩系砂页岩红层,除干流局部灰岩峡谷段和乌江、嘉陵江碳酸盐岩河谷段有可能发生岩溶型水库地震外,一般不会发生水库地震。
(4)从庙河至奉节白帝城的第二库段,有大面积碳酸盐岩出露,有仙女山、九湾溪、高桥等地区性断裂分布,有渔阳关—秭归和黔江—兴山两个弱震带横穿库区。1979年秭归龙会观5.1级地震就处于黔江—兴山地震带内。初步设计阶段分析认为,该库段有发生构造型和岩溶型水库地震的可能。最可能发生构造型水库地震的地段为九湾溪—仙女山两断裂展布区和高桥断裂沿线一带,最大震级5.5级左右;而干流巫峡、瞿塘峡和支流神农溪、大宁河等大面积碳酸盐岩分布区,则会发生岩溶型水库地震,最大震级在4级左右。
2.175m试验性蓄水水库地震状况
三峡工程水库诱发地震问题的分析研究,依据对库区坚实的基础地质工作及从1958年开始在预计主要发震段建立的工程专用地震台网及2001年启用的高精度遥测数字台网监测数据。
监测数据表明,三峡水库蓄水后确实引发了水库地震,水库地震发生率随各个蓄水期水位的升高而增大。2008年试验性蓄水第一年至172.8m水位后,水库地震的发生率达最高峰,其后逐年明显下降。自2011年8月—2012年7月期间,即使在2011年10月水库蓄水到达175m时,水库地震活动并没有增加,地震的月频次值仍持续保持低值,且与库水位的升降涨落无明显相关性,显示水库地震活动已渐趋平缓。
蓄水期间水库地震活动以微震和极微震为主,蓄水后记录到的地震以初期2008年11月的M4.1级(相当于ML4.6级)为最大,远小于初步设计论证报告中给出的“可按M5.5级考虑”的预测值。库区水库地震大多属震源深度小于1km的浅震,主要由岩溶、矿洞浸水引发。
整个蓄水期间绝大多数水库地震均发生在庙河至白帝城的水库中段,基本验证了三峡工程初步设计论证中关于发震库段的结论。
2011年7月在库段水库地震已渐趋平息、且其发生频次与水位不再相关约一年后,在库水位并不高的2012年8月开始出现频次升高现象。2012年10月30日—11月4日间在秭归县郭家坝镇连续出现7次ML3.1~3.8级的地震,后再未记录到3级以上的地震,且至2013年初频次已明显下降。这些地震震中分布范围已超出库区范围,且其规律也有别于已有的水库地震。远在三峡工程兴建前的1979年,水库中段曾发生过龙会观M5.1级的天然地震。因此,初步判断,此次在库段水库地震已渐趋平缓后短暂频发的地震似属有别于水库地震的本底天然地震的波动,目前正继续监测和分析中。
3.地震监测成果主要结论
175m蓄水后,地震活动与库水位变化具有明显的相关性;蓄水期间水库地震以微震和极微震为主,均小于初步设计论证报告中的预测值;水库地震发生主要地段与初步设计中预测的位置基本一致。
三峡水库地震总体趋势渐趋平缓,不会出现超过“论证”期间预测的震级。虽仍可能有在本底天然地震范围内的一定波动,但不影响175m水位正常蓄水运行。
4.建议
在正常运行期需继续监测,为正常运行管理提供科学保障。三峡工程水库地震监测的成功经验和技术可推广应用。