基于GIS南水北調(diào)西線工程達曲庫區(qū)邊坡穩(wěn)定性

74歲的黃河水利委員會勘測規(guī)劃設計研究院(以下簡稱"黃委會規(guī)劃設計院")原副院長,南水北調(diào)西線工程設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?

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，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.1965年、1984年、1992年過程降水偏弱,1981年、1989年、1999年過程降水偏強.

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)造復雜;②總體構(gòu)造復雜,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場地,滿足工程建設的需要。

南水北調(diào)西線工程地處青藏高原東部,地質(zhì)條件復雜,新構(gòu)造活動強烈,崩塌、滑坡、泥石流等山地災害較為發(fā)育.分析了工程區(qū)主要山地災害的發(fā)生機制及其影響因素,深入研究了山地災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.西線工程的建設可能誘發(fā)新的山地災害,影響工程的正常運行.了解并掌握山地災害的誘因及分布規(guī)律有助于采取相應的防范措施,減少人為山地災害的發(fā)生,降低山地災害造成的損失.

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。

從20世紀50年代開始,我國水利工作者對南水北調(diào)工程進行研究,到目前為止,逐漸形成了東、中、西三條規(guī)劃線路,并與長江、淮河、黃河、海河四大流域相互聯(lián)結(jié),構(gòu)成我國水資源開發(fā)、配置、利用"四橫三縱"的總體戰(zhàn)略格局.

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?！叭藗儧]事根本就不愿到這里來?！?/p>

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。

本文主要通過geostudio軟件分析a排土場邊坡穩(wěn)定性,為該排土場在生產(chǎn)上提供理論上的技術基礎,通過技術分析研究了該排土場的安全性,降低了安全事故發(fā)生的概率。

南水北調(diào)西線工程區(qū)活動斷裂不發(fā)育,地震活動水平低;地球物理資料證實,工程區(qū)具有穩(wěn)定型地殼;構(gòu)造穩(wěn)定性分析顯示,工程區(qū)不發(fā)育突發(fā)活動地段,屬于構(gòu)造穩(wěn)定型地區(qū)。

該文設想構(gòu)建南水北調(diào)西線工程數(shù)字化平臺和虛擬環(huán)境,以完成多比例尺、多數(shù)據(jù)類型的水資源利用、生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟社會與國土狀況信息的數(shù)字集成;通過西線調(diào)水區(qū)、輸水沿線、受水區(qū)和后備水源區(qū)的數(shù)字仿真手段,對不同現(xiàn)有及存在的可能調(diào)水方案的工程可行性、有效性等予以綜合分析和比選,并制定受水區(qū)水資源可持續(xù)利用與優(yōu)化配置方案。

西線調(diào)水是否可行,調(diào)水對生態(tài)環(huán)境的影響重大,必須進行系統(tǒng)、深入、科學的研究。能否從西線調(diào)水、能調(diào)多少水,必須在認真深入研究長江源頭大自然的變化趨勢并順應其變化規(guī)律的基礎上做出科學的決策,否則,人類會因調(diào)水破壞自然,影響生態(tài),而最終受到大自然的懲罰。西線工程水源區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)就決定了其地質(zhì)環(huán)境復雜和脆弱,同時難免將使長江上游生態(tài)環(huán)境惡化,寧可采取“保守”一點的態(tài)度,也不要釀成無法挽回和無法彌補的后果。西線調(diào)水是否必要?黃河缺水除了黃河水源的自然減少外。最根本的原因是黃河承載了過多的供水任務。解決黃河缺水的治本之策,是在建立合理的水權(quán)制度和防污節(jié)水機制的前提下,以短缺的水資源為基礎,調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),實施生態(tài)移民,減少水的需求總量,實現(xiàn)黃河水新的供求平衡。

南水北調(diào)西線工程是對我國大自然最大的改造工程,有三大挑戰(zhàn)性的問題:對自然規(guī)律的挑戰(zhàn)、對生態(tài)地質(zhì)環(huán)境的挑戰(zhàn)、對社會協(xié)調(diào)發(fā)展的挑戰(zhàn)。對自然的改造和索取不是無止境的,南水北調(diào)西線工程不能搞“只爭朝夕,”而應“慎之又慎,”要形成應對三大挑戰(zhàn)的戰(zhàn)略規(guī)劃。水資源開發(fā)利用應換一種思維,實現(xiàn)三個跨越:告別改造、征服自然的幻想,實現(xiàn)順應和尊重自然的跨越;從單一水利部門的規(guī)劃決策向公共規(guī)劃論證體系的跨越;從追求單純的截流調(diào)水到追求國家安全,人與社會自然環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的跨越。

南水北調(diào)西線工程規(guī)劃于2010年開工,然而,論證尚不充分。相關領域的許多專家,特別是長期在該區(qū)域工作生活的四川學者,從地質(zhì)、生態(tài)、水利、經(jīng)濟、社會、宗教、替代方案、科學決策機制等方面進行了廣泛探討,匯集為《南水北調(diào)西線工程備忘錄》,其中尤其對是否存在“安全島”和“避讓”可能、調(diào)水量是否可靠、投資預算和運作方式、超乎尋常的移民難度和文物保護難度、西線調(diào)水與國家能源戰(zhàn)略和生態(tài)安全、全局利益和替代方案、公平性和科學決策機制等問題,提出了令人震撼的質(zhì)疑和結(jié)論,專家們還提出應從源頭治理生態(tài)、恢復若爾蓋濕地功能、調(diào)整工業(yè)布局、加大中線調(diào)水(重慶開縣小江調(diào)水方案)、長江黃河水電互濟等多方面來緩解北方缺水,并認為,西線工程不僅僅是技術工程,而且是社會工程,科學決策應包括廣泛征求各界專家和老百姓意見。本文的作者作為《南水北調(diào)西線工程備忘錄》編者之一,就該書對南水北調(diào)西線工程涉及的這些重大問題進行綜述和探討,希望西線工程論證和決策能夠更加科學,盡可能避免和降低風險。

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測,并從改善預應力條件、預注水、加固圍巖等方面提出了有關巖爆的防治措施,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”。

在分析深埋隧洞巖爆破壞機制和地應力條件的同時,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)造應力場特征及主應力的大小、相互關系;根據(jù)地應力、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)西線工程處于相對穩(wěn)定區(qū),大壩、深埋長隧洞的施工技術可行;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。

本書由中山大學地理科學與規(guī)劃學院劉希林教授和華北水利水電學院資源與環(huán)境學院黃志全教授合著,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,以及對工程建設的可能影響,是論證半個多世紀以來,有