南水北調(diào)西線達曲—泥曲段地應(yīng)力場反演分析

在分析深埋隧洞巖爆破壞機制和地應(yīng)力條件的同時,詳細論述了南水北調(diào)西線工程主要引水線路區(qū)的現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場特征及主應(yīng)力的大小、相互關(guān)系;根據(jù)地應(yīng)力、巖性等特征初步評價主要引水線路區(qū)隧洞圍巖發(fā)生巖爆的可能性

南水北調(diào)西線工程是一項非常宏大的水利工程,工程建設(shè)對我國經(jīng)濟發(fā)展和社會進步具有十分重要意義。概述了南水北調(diào)西線一期工程從論證、超前期規(guī)劃研究到工程實施的發(fā)展過程,介紹了調(diào)水工程區(qū)地質(zhì)條件、主要活動斷裂及其組合特征,分析了可用水量、存在的主要地質(zhì)問題以及工程建設(shè)對環(huán)境和社會的影響,并提出了今后研究應(yīng)注意的幾個問題。

74歲的黃河水利委員會勘測規(guī)劃設(shè)計研究院(以下簡稱"黃委會規(guī)劃設(shè)計院")原副院長,南水北調(diào)西線工程設(shè)計總工程師談英武有些焦慮,盡管他已經(jīng)退休.2009年度南水北調(diào)工程5000萬元的研究經(jīng)費一直沒有下發(fā),相關(guān)研究人員不免感到慌張,尤其在東線和中線工程整體推遲的情況下,一些年輕人甚至萌生了退意.在南水北調(diào)項目上工作了一輩子的談英武非常清楚年度研究經(jīng)費暫停的可怕.57年的工作積累,還有堆積如山的資料,頃刻之間可能變得毫無用處,誰來最終為這件事情負責(zé)?

南水北調(diào)西線工程是改善西部地區(qū)缺水和改善大西北生態(tài)環(huán)境及確保工農(nóng)業(yè)牧業(yè)發(fā)展的工程。它不僅會使龍羊峽多年調(diào)節(jié)的大型水庫充分發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，提高黃河干流上各級電站的出力，還會推動青海省東南部經(jīng)濟發(fā)展建設(shè)，經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益都會十分明顯。

前期準備57年一波三折,工程投入太大,施工難度太高,預(yù)期效益難以確定,地方利益又打架……種種跡象顯示,南水北調(diào)西線工程要按計劃開工有些懸了!

利用30個站的1965—2000年日降水資料,分析了南水北調(diào)西線工程區(qū)的降水氣候特征、降水過程特征和降水極值特征.結(jié)果表明:該區(qū)多年平均降水量為520.5mm,年降水量等值線呈東北-西南向分布,由西北向東南遞增,半干旱區(qū)和濕潤地區(qū)年降水量的分界線在該區(qū)沿玉樹-清水河-大武-河南-合作-臨洮一線分布;降水過程大部分大于5d,降水集中在3d左右,過程降水量可分為緯向類和斜向類兩種,斜向類占大多數(shù),其中斜向類又可分為西北-東南向、東北-西南向兩種,以西北-東南向的發(fā)生較多.降水中心由西北向東南方向移動,或中心變動不大,但范圍先加大后減小.在所有降水過程中,一日最大雨量出現(xiàn)在壤塘的頻率最高,其次為若爾蓋和臨洮;3d最大降水量最頻繁發(fā)生在臨洮,其次為壤塘和若爾蓋.18次過程降水極值分布與多年的年降水量大值區(qū)相對應(yīng).1965年、1984年、1992年過程降水偏弱,1981年、1989年、1999年過程降水偏強.

以達曲為例,利用朱倭站1961~1996年的水文資料及東谷站的降水量資料,分析南水北調(diào)西線一期工程調(diào)水區(qū)徑流量與影響因子的關(guān)系,結(jié)果表明:年平均氣溫呈上升趨勢,其線性變率為0.24℃/10a,36年共上升了0.864℃,以20世紀80年代以后上升趨勢更為顯著;年蒸發(fā)量呈增加趨勢,其線性變率為+2.78mm/10a;年平均降水量及春、冬及非汛期降水逐年增加,其中年平均降水氣候傾向率達+5.2mm/10a;調(diào)水區(qū)達曲的年平均徑流及春、秋、汛期、非汛期流量呈逐年增加趨勢,其中以春季和非汛期尤為明顯。雖然氣溫升高、蒸發(fā)量增大,但這不是影響徑流的直接因素,其增量還不足以抵消降水對徑流的增加,降水是影響調(diào)水區(qū)徑流量多少的主要氣候因子。

南水北調(diào)西線工程調(diào)水入黃河，將優(yōu)化西部地區(qū)水土資源的配置，促進地區(qū)經(jīng)濟和社會發(fā)展。通過對不同調(diào)水方案受水地區(qū)的直接經(jīng)濟效益和社會效益初步分析，認為西線調(diào)水工程經(jīng)濟效益巨大，社會效益顯著。

南水北調(diào)西線工程處于相對穩(wěn)定區(qū),大壩、深埋長隧洞的施工技術(shù)可行;工程效益顯著,經(jīng)濟上合理,項目的經(jīng)濟內(nèi)部收益率為11.8%,經(jīng)濟凈現(xiàn)值為1083.95億元,經(jīng)濟效益費用比為1.7。該工程除了可以定量計算的效益外,更具有重要的社會、生態(tài)和環(huán)境效益,可促進黃河流域和西北地區(qū)乃至北方地區(qū)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展和和生態(tài)環(huán)境良性維持。該工程向黃河增補水資源,可全面緩解黃河水資源供需矛盾,保護和改善生態(tài)環(huán)境。通過黃河干流各水庫的調(diào)蓄作用,調(diào)水可有效增加黃河干流上水電站的梯級發(fā)電量。該工程對受水區(qū)的影響包括:1)供水范圍廣,影響大;2)維持黃河健康生命;3)改善受水區(qū)生態(tài)環(huán)境;4)維持國家生態(tài)安全。該工程對調(diào)出區(qū)社會經(jīng)濟的有利影響包括:1)為當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展帶來機遇;2)促進當?shù)亟?jīng)濟結(jié)構(gòu)的升級;3)推動當?shù)爻鞘谢倪M程;4)提高當?shù)鼐用竦目茖W(xué)文化素質(zhì)。對調(diào)出區(qū)社會經(jīng)濟的不利影響包括:1)對庫區(qū)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)活動產(chǎn)生不利影響;2)對移民安置及宗教設(shè)施處理產(chǎn)生不利影響;3)對推薦壩址下游的水電資源開發(fā)產(chǎn)生不利影響。

以調(diào)水區(qū)生態(tài)需水為研究對象,以可操作性為原則,從水循環(huán)角度,提煉調(diào)水區(qū)生態(tài)保護具體目標,構(gòu)建了河道生態(tài)建設(shè)中"水-生境"平衡系統(tǒng)及調(diào)控系統(tǒng),提出以目標生態(tài)需水閾值來確定生態(tài)水文調(diào)控方案。并用該方案對調(diào)水區(qū)各壩址進行生態(tài)水文調(diào)控計算,結(jié)果表明,調(diào)控后各控制斷面10—次年3月的生態(tài)基流基本在年均流量的10%以上;在繁殖期4—9月各控制斷面的生態(tài)基流基本在年均流量的30%以上,指標處于好的評價。

從距黃河上游較近的大渡河、雅礱江、通天河三條河調(diào)水，調(diào)水量１６０億～１７０億ｍ～3，基本上能夠滿足黃河流域２０５０年左右需水要求。但是緊臨黃河流域的廣大內(nèi)陸地區(qū)，對水資源的需求仍有較大增長。在三條河調(diào)水方案規(guī)劃的基礎(chǔ)上，對瀾滄江、怒江向黃河調(diào)水,進行了初步的方案研究，作為西線調(diào)水的后續(xù)水源。后續(xù)水源方案可調(diào)水量１６０億～２００億ｍ～3，相當于三條河總調(diào)水量,但是，調(diào)水工程規(guī)模浩大,應(yīng)在三條河調(diào)水工程實施后進行深入研究。

“在山西黎城縣，考察隊員周宇下去拍攝一個剛建成的城市水景觀，水面泛起的惡臭熏得他當場就吐起來?！睏钣轮钢掌f。照片中的水景觀造型很漂亮，可惜里面是一潭污黑死水，周圍行人寥寥。“人們沒事根本就不愿到這里來。”

金沙江、長江上游、雅礱江、大渡河是我國寶貴的水電基地,規(guī)劃69座電站裝機容量13000萬kw,年發(fā)電量7530億kwh,是我國21世紀永續(xù)利用的電力能源。而南水北調(diào)西線工程規(guī)劃自四大基地河源調(diào)水190億m3,即將減少保證出力1054.3萬kw、電量1099.3億kwh,分別損失15%、14%。西水北調(diào)分期建設(shè)方案,自雅魯藏布江及怒江調(diào)水近1000億m3,可濟黃補金。既可向黃河補水500多億m3,又可向金沙江補水近400多億m3。徹底解決黃河流域的缺水問題和增加黃河各梯級裝機容量,而不影響四大基地的保證出力與保證電量,又能增加金沙江的下泄流量,確保北方用水,還可增加金沙江和長江上游的裝機容量。

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南水北調(diào)西線工程地處地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū),崩塌、滑坡成為工程建設(shè)的重要危害。為解決這一問題,選取達曲庫區(qū)開展邊坡穩(wěn)定性研究。論文運用基于gis技術(shù)的因子指標疊加模型,實現(xiàn)了達曲庫區(qū)邊坡穩(wěn)定性分區(qū)。經(jīng)過與實際情況對比分析,分區(qū)結(jié)果可以指導(dǎo)庫區(qū)邊坡災(zāi)害管理。

通過對南水北調(diào)西線工程區(qū)的區(qū)域地質(zhì)背景的回顧,運用辯證的觀點,初步分析了西線工程區(qū)工程地質(zhì)的辯證特征:①地層簡單,構(gòu)造復(fù)雜;②總體構(gòu)造復(fù)雜,局部相對簡單;③總體活動強烈,局部相對穩(wěn)定;④巖體類型多樣,巖石強度差異性大;⑤巖性單一,巖石厚度巨大;⑥總體植被良好,外動力現(xiàn)象發(fā)育;⑦塊石料豐富,土料、礫石料缺乏;⑧復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造客觀上不可回避,主觀上可利用。認為在相對不利的總體地質(zhì)特征背景下,可以尋找出有利的建設(shè)場地,滿足工程建設(shè)的需要。

南水北調(diào)西線工程地處青藏高原東部,地質(zhì)條件復(fù)雜,新構(gòu)造活動強烈,崩塌、滑坡、泥石流等山地災(zāi)害較為發(fā)育.分析了工程區(qū)主要山地災(zāi)害的發(fā)生機制及其影響因素,深入研究了山地災(zāi)害存在和活動的時空分布規(guī)律.研究表明,泥石流的活動具有很強的季節(jié)性,崩塌、滑坡的發(fā)生也具有季節(jié)性,隨著人類工程活動加劇,崩塌、滑坡發(fā)生的頻度會更高,危害更大;在區(qū)域上,達曲、杜柯河崩塌、泥石流最為發(fā)育,其次是泥曲;杜柯河、瑪柯河滑坡最為發(fā)育.西線工程的建設(shè)可能誘發(fā)新的山地災(zāi)害,影響工程的正常運行.了解并掌握山地災(zāi)害的誘因及分布規(guī)律有助于采取相應(yīng)的防范措施,減少人為山地災(zāi)害的發(fā)生,降低山地災(zāi)害造成的損失.

在海拔數(shù)千米的青藏高原開渠鑿洞引水,如何將南水北調(diào)西線工程在施工時可能產(chǎn)生的生態(tài)影響降到最小?近日,由中國科學(xué)院青海鹽湖研究所、中國科學(xué)院成都生物研究所分別完成的《南水北調(diào)西線第一期工程前期招標項目調(diào)水影響區(qū)域生物本底調(diào)查及影響預(yù)測》和《南水北調(diào)西線第一期工程調(diào)水影響區(qū)域干旱河谷分布現(xiàn)狀與影響分析研究報告》項目通過了黃河水利委員會南水北調(diào)西線工程辦公室組織的驗收,專家們對工程施工和運行期可能產(chǎn)生的影響進行

對巖爆問題進行了探討,詳細分析了工程區(qū)各種因素對巖爆的影響,對巖爆區(qū)的臨界埋深進行了預(yù)測,并從改善預(yù)應(yīng)力條件、預(yù)注水、加固圍巖等方面提出了有關(guān)巖爆的防治措施,以減少巖爆的發(fā)生概率。

南水北調(diào)西線工程確定調(diào)水規(guī)模為170億立方米,這么大的調(diào)水量能否達到是個問題。西線工程對西部原始生態(tài)地區(qū)環(huán)境影響很大,不是“利大于弊”。

分析了南水北調(diào)西線一期的生態(tài)補償問題,討論了所涉及的補償主體、補償客體、補償依據(jù)、補償方式、補償標準等五大要素,初步提出了生態(tài)補償?shù)拇胧┖徒ㄗh,以期對工程的建設(shè)和運行有所借鑒。

本書由中山大學(xué)地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院劉希林教授和華北水利水電學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院黃志全教授合著,由地質(zhì)出版社于2012年7月出版。全書分上、下兩篇共12章30萬字,全面展示了南水北調(diào)西線一期工程區(qū)泥石流、滑坡和崩塌災(zāi)害的分布規(guī)律、基本特征、危險性評價、穩(wěn)定性評價、分區(qū)結(jié)果,以及對工程建設(shè)的可能影響,是論證半個多世紀以來,有