王自高，何 偉 ，王 昆

（1.成都理工大學環(huán)境與土木工程學院，四川 成 都 6 10059；2.中水顧問集團 昆 明勘測設(shè)計研究院，云南 昆 明 6 50041）

0 引言

水利水電工程環(huán)境地質(zhì)問題，一直是水利水電工程勘察、環(huán)境評價、設(shè)計、施工和運行監(jiān)測共同關(guān)心的一個重要課題。在人水和諧、維護河流健康的理念指導下，近年來，我國水利水電工程建設(shè)在協(xié)調(diào)開發(fā)與保護的關(guān)系上取得了突出進展，有關(guān)認識也得以不斷深化。至2011年，我國水電裝機容量已達2×108kW，穩(wěn)居世界第一，但我國水資源、能源資源緊缺以及西部欠發(fā)達地區(qū)需要快速發(fā)展等一系列尖銳矛盾，決定了21世紀仍將面臨著繁重的水利水電建設(shè)任務(wù)。

隨著國家“西部大開發(fā)”及“西電東送”戰(zhàn)略的實施，一大批水利水電工程相繼開工建設(shè)。同時由于水資源分布的不平衡，跨流域、跨地區(qū)引水（調(diào)水）工程越來越多，水利水電工程建設(shè)規(guī)模越來越大。在復雜的地質(zhì)背景下，高壩大庫、深埋隧洞、大跨度地下洞室、長引水工程、高邊坡不斷涌現(xiàn)，地質(zhì)災害問題越來越突出。工程建設(shè)活動誘發(fā)或加劇了地質(zhì)災害的發(fā)生和發(fā)展，不少地質(zhì)災害不僅使工程建設(shè)工期拖延，投資增加，生態(tài)環(huán)境受到一定影響，而且對人民生命財產(chǎn)造成危害。因此，加強水利水電工程地質(zhì)災害預防措施研究，做好地質(zhì)環(huán)境保護工作，目前顯得非常必要。

1 地質(zhì)災害成災特點分析

水利水電工程地質(zhì)災害的發(fā)生具有時空分布規(guī)律，主要表現(xiàn)在以下方面：

（1）前期：主要是在一定范圍內(nèi)開展勘測設(shè)計和科研工作，對地質(zhì)環(huán)境影響較小，但是工程場址主要受自然地質(zhì)災害（包括滑坡、崩塌、泥石流等）的危害。

（2）建設(shè)期：是工程地質(zhì)災害集中發(fā)育期，特別是建設(shè)初期，是工程地質(zhì)災害（包括邊坡工程和地下工程地質(zhì)災害）高發(fā)期，其中尤以臨建工程（如導流工程、進場道路工程、臨時營地、堆棄渣場等）地質(zhì)災害發(fā)生頻率最高，同時還受到自然地質(zhì)災害的影響，地質(zhì)災害對人身財產(chǎn)安全、建設(shè)工期和工程投資直接或間接產(chǎn)生影響（如1989年1月漫灣電站施工期左壩肩滑坡）。

（3）運行期：是工程與自然的磨合期，尤其是運行初期，是水庫工程與地基工程地質(zhì)災害高發(fā)期，地質(zhì)災害直接威脅工程安全（如地基滲漏與變形、水庫誘發(fā)地震及滑坡涌浪等。眾多大型水利水電工程建成后存在的工程地質(zhì)問題主要就是水庫庫岸穩(wěn)定問題。如2003年7月13日，三峽工程蓄水初期，湖北省秭歸縣千將坪村山體突然下滑1542×104m3，造成15人死亡，9人失蹤，經(jīng)濟損失嚴重。

由于地質(zhì)災害的產(chǎn)生在時間上具有突發(fā)性，在空間上具有隱蔽性，在機制上具有復雜性，不管是建設(shè)期，還是運行期，地質(zhì)災害一旦發(fā)生，其對水電工程建設(shè)與運行危害都是比較嚴重的，影響也是比較深遠的。大量工程實例證明，工程地質(zhì)災害的危害具體表現(xiàn)在以下幾個方面：①對人身財產(chǎn)安全的影響；②對工程進度的影響；③對工程投資和效益的影響；④對工程質(zhì)量和安全的影響；⑤對生態(tài)環(huán)境的影響。

根據(jù)工程建設(shè)特點、主要工程地質(zhì)問題的性質(zhì)特征及成災對象，可將水利水電工程地質(zhì)災害問題劃分為水庫工程地質(zhì)災害（包括由水庫大流量滲漏、庫岸再造、水庫滑坡涌浪、水庫淤積、水庫浸沒、庫岸巖溶塌陷及采空區(qū)塌陷、水庫誘發(fā)地震及其它工程地質(zhì)問題等引發(fā)的災害）、邊坡工程地質(zhì)災害（包括崩塌、滑坡、巖土體大變形、潛在不穩(wěn)定巖體、坡面泥石流等）、地基工程地質(zhì)災害（包括地基巖土體大變形與滲透破壞、地基大流量滲漏、地基塌陷及地基失效等）、地下工程地質(zhì)災害（包括坍塌、片幫和冒頂、巖爆、圍巖大變形、流沙、涌水、地下泥石流及地下水侵蝕等）、移民工程地質(zhì)災害五大類型。

水庫工程地質(zhì)災害的產(chǎn)生主要與庫水作用密切相關(guān)，受客觀因素的影響較大，多半是難以避免的，但是其危害程度是可以控制的。一方面是對因為水庫蓄水改變庫區(qū)特定的水文地質(zhì)條件，在水重力荷載、孔隙水壓力、毛細水壓力及滲流作用下，產(chǎn)生的水庫大流量滲漏、浸沒、塌岸、滑坡復活、巖溶塌陷、誘發(fā)地震等可以預測，但難以避免；另一方面，對水庫調(diào)度運行不當或工程失事導致庫水位驟降，動水壓力加大，加重庫岸再造的產(chǎn)生，以及庫區(qū)人類活動，加劇水土流失，加之暴雨產(chǎn)生滑坡、泥石流，增加水庫泥沙淤積等災害，則可以通過加強管理來減輕危害。

邊坡工程、地基工程及地下工程地質(zhì)災害的產(chǎn)生是自然因素與人為因素共同作用的結(jié)果，與環(huán)境地質(zhì)條件、設(shè)計水平、施工技術(shù)和組織管理等多方面因素有關(guān)，受主觀因素的影響較大，除地下工程不可預見因素較多，部分地質(zhì)災害（如涌水、放射性物質(zhì)、有害氣體等）難以避免外，多半是可以避免和進行控制的。

移民工程選址不當、規(guī)劃設(shè)計不合理、在庫岸影響區(qū)后靠安置等，均會產(chǎn)生地質(zhì)災害。另外山洪地質(zhì)災害及遠程地質(zhì)災害對移民工程也會造成危害。如2010年7月27日，受暴雨的影響，四川省漢源縣萬工鄉(xiāng)雙合村一組二蠻山突發(fā)大型覆蓋層滑坡，滑坡順山谷而下，運動過程中轉(zhuǎn)化為碎屑流，沿溝堆積長約1720 m，高差682 m，體積240×104m3，造成萬工移民集鎮(zhèn)重大人員傷亡及財產(chǎn)損失。

水利水電工程是一項系統(tǒng)工程，涉及面廣，影響范圍大，地質(zhì)災害與地質(zhì)環(huán)境及工程建設(shè)活動密切相關(guān)，既相互依存，相互作用，又相互影響，地質(zhì)災害的發(fā)生多為綜合因素引起，是自然因素（包括地形地貌、巖土體類型、降雨、地質(zhì)構(gòu)造、地震及水文地質(zhì)條件等）與人為因素（包括勘測設(shè)計、施工處理及建設(shè)管理等方面）共同作用的結(jié)果，既有自然災害，也有人為災害。巖（土）體結(jié)構(gòu)特征控制巖體穩(wěn)定，同時也控制了地質(zhì)災害的成因類型、規(guī)模大小及其危害程度。人類工程活動（如開挖、堆載、爆破等）誘發(fā)或加劇地質(zhì)災害。

2 地質(zhì)災害預防與地質(zhì)環(huán)境保護措施探討

水電工程是一項系統(tǒng)工程，歷經(jīng)規(guī)劃、勘測、設(shè)計、施工建設(shè)到運營管理等過程，與參建各方密切相關(guān)，地質(zhì)災害問題涉及工程規(guī)劃設(shè)計及建設(shè)的全過程，與移民安置、生態(tài)環(huán)境保護及工程安全等重大問題均有關(guān)系。由于人類還不可能完全通過工程措施解決所有的地質(zhì)災害，所以進行有效的預防顯得尤為重要。根據(jù)水電工程建設(shè)特點及地質(zhì)災害成因機制與成災特點，宜采取綜合預防措施，能避免的要盡量避免，對引起地質(zhì)災害的人為因素要加以有效控制，不能避免的要進行有效預防，防患于未然。實踐證明，只要采取有效的預防措施，許多地質(zhì)災害是可以避免的，這就要求項目建設(shè)的各個階段和環(huán)節(jié)均應(yīng)充分重視地質(zhì)災害的防治工作，從源頭上控制地質(zhì)災害的產(chǎn)生和最大限度地避免地質(zhì)災害造成的損失。根據(jù)水電工程特點，筆者認為水利水電工程地質(zhì)災害的綜合預防措施應(yīng)包括以下幾方面：

2.1 做好地質(zhì)勘察，因地制宜設(shè)計

水利水電工程前期勘測設(shè)計工作是水電項目建設(shè)各階段中關(guān)鍵的一項工作，扎實的前期工作是工程順利建設(shè)、達標投產(chǎn)、安全運行，并取得效益的前提和保證。水利水電工程地質(zhì)災害大部分與人為因素有關(guān)，其中最直接的原因就是勘測不到位、設(shè)計不合理。實踐證明，工程地質(zhì)勘察工作是水利水電工程規(guī)劃、設(shè)計、施工等極為重要的前期基礎(chǔ)工作之一。如果前期不首先對工程地質(zhì)條件進行全面、深入的研究，就無法選定最佳的工程場址，更無法確定適合地形地質(zhì)特點的建筑物類型、樞紐布置和科學的施工方法，地質(zhì)災害就在所難免。設(shè)計是工程建設(shè)的靈魂，脫離實際地質(zhì)環(huán)境的不良設(shè)計，會誘發(fā)和加重地質(zhì)災害，并留下安全隱患。因此做好前期地質(zhì)勘察，依靠科技進步，提高勘察設(shè)計水平，科學合理、因地制宜地進行水利水電工程設(shè)計，是預防地質(zhì)災害最直接、最有效的手段。不少工程（特別是中小型工程）因勘察設(shè)計工作不到位，選址不當，導致業(yè)主決策失誤，形成“騎虎難下”的建設(shè)局面，既拖延工期，又增加投資，造成重大經(jīng)濟損失。

2.2 開展地質(zhì)災害評估，落實防治措施

進行地質(zhì)災害危險性評估是為水利水電工程建設(shè)相關(guān)的立項、征地、投資決策、合理確定開發(fā)方案及地質(zhì)災害防治工程設(shè)計等工作，提供科學依據(jù)，防止工程建設(shè)遭受地質(zhì)災害的危害，使國家、企業(yè)或人民群眾的生命、財產(chǎn)受到損失，避免由于預防和治理地質(zhì)災害失策，不合理地增加工程建設(shè)投資，或者影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。

根據(jù)《地質(zhì)災害防治條例》（國務(wù)院令第394號），水利水電工程地質(zhì)災害危險性評估工作應(yīng)在可行性研究階段進行，且地質(zhì)災害危險性評估不替代建設(shè)工程各階段工程地質(zhì)勘察或有關(guān)的評價工作。對地質(zhì)災害危險性要做出正確的評價，必須與工程緊密結(jié)合，既要進行科學的預測與評估，又要提出有針對性的預防措施，并在水利水電工程建設(shè)全過程中加以認真落實。金沙江阿海水電站即因業(yè)主重視，防治措施落實到位，施工期未發(fā)生大的地質(zhì)災害，確保了工程建設(shè)又好又快地進行，實現(xiàn)了提前發(fā)電目標。

2.3 強化施工管理，確保質(zhì)量安全

不少工程邊坡變形破壞、地下洞室坍塌冒頂、臨時圍堰潰決或被沖毀均與施工質(zhì)量有關(guān)，包括施工方法不當、施工質(zhì)量差及工程搶險留下隱患等等，導致了很多可以避免的災害發(fā)生。施工質(zhì)量是工程質(zhì)量與安全的基礎(chǔ)和保障，是工程產(chǎn)生經(jīng)濟社會效益的前提。水利水電工程建設(shè)是綜合性的實施過程，在注重勘察設(shè)計質(zhì)量的同時，要重視工程建設(shè)質(zhì)量，強化施工管理，發(fā)揮好建設(shè)監(jiān)理的作用，切實加強施工質(zhì)量控制，確保工程質(zhì)量安全。

2.4 加強預測預報，及時有效處理

地質(zhì)災害難以避免，但可以預防。加強施工地質(zhì)，對地質(zhì)災害進行超前預測預報，是水電工程施工中不可缺少的環(huán)節(jié)，是一道至關(guān)重要的工序，對于指導施工，確保巖（土）體穩(wěn)定是必不可少的，尤其是地下工程。大量的工程實踐證明，對巖（土）體穩(wěn)定性加強超前預測預報（如地下工程采用地質(zhì)雷達與地質(zhì)分析相結(jié)合的超前預測預報，地基與邊坡工程采用變形監(jiān)測預報等），對有安全隱患或已變形開裂甚至局部失穩(wěn)破壞的巖土體進行及時有效處理，是有效防治地質(zhì)災害發(fā)生或發(fā)展、減小危害程度、降低工程建設(shè)風險的重要手段。

小灣水電站壩前2#山梁飲水溝堆積體邊坡開挖過程中，監(jiān)測發(fā)現(xiàn)堆積體邊坡出現(xiàn)了變形，及時采用邊坡監(jiān)測數(shù)據(jù)庫分析處理系統(tǒng)，對表面變形資料、典型測斜孔資料進行統(tǒng)計回歸分析，跟蹤監(jiān)測的變化速度及加速度，并進行預報。通過及時有效的綜合治理，使得已整體變形的邊坡穩(wěn)定了下來，避免了災害的發(fā)生。

2.5 明確責任主體，完善管理體系

（1）水利水電工程地質(zhì)災害的產(chǎn)生與人為因素密切相關(guān)，根據(jù)《地質(zhì)災害防治條例》（第三十五條）規(guī)定，因工程建設(shè)等人為活動引發(fā)的地質(zhì)災害，按照誰引發(fā)誰治理的原則，由責任單位承擔治理責任。

（2）認真貫徹建設(shè)項目“三同時”的規(guī)定，切實保證安全設(shè)施與主題工程同時設(shè)計、同時施工、同時投入生產(chǎn)和使用，嚴格按照國家有關(guān)規(guī)定實行工程建設(shè)招標投標制、工程監(jiān)理制、業(yè)主負責制和設(shè)計責任終生制。

（3）切實搞好水庫區(qū)的全面管理工作。如水位控制與科學調(diào)度、開發(fā)性移民與合理安置規(guī)劃、庫岸綠化與水土保持等。許多地質(zhì)災害問題直接影響著移民生活環(huán)境，做好水庫移民區(qū)的建設(shè)規(guī)劃和移民安置工程的減災防災工作，對水利水電工程建設(shè)的持續(xù)發(fā)展都是至關(guān)重要的。

2.6 重視水情預報，采取防汛措施

汛期，是水利水電工程地質(zhì)災害的多發(fā)期，據(jù)統(tǒng)計70％ ～90％的崩塌、滑坡、泥石流發(fā)生在汛期。由于降雨形成的洪水導致圍堰潰決、河岸沖刷及泄洪霧化等對水利水電工程建設(shè)造成危害。不少大、中型水電工程施工期都曾經(jīng)發(fā)生山洪引發(fā)的泥石流及滑坡造成重大人員傷亡，以及發(fā)生圍堰潰決、河岸沖刷導致設(shè)備損失和工期拖延的事故。

水利水電工程抗洪能力相對較弱，安全度汛工作是防汛工作的重點和難點。汛前應(yīng)對工程建設(shè)區(qū)的地質(zhì)災害隱患點進行排查，將隱患點的監(jiān)測和地質(zhì)災害易發(fā)區(qū)的巡查任務(wù)落實到具體責任人，建立和完善群測群防體系，確保人民生命財產(chǎn)與建設(shè)工程的安全。汛期應(yīng)加強水情預報，及時采取防范措施。

2.7 進行長期監(jiān)測，建立預警系統(tǒng)

監(jiān)測資料能反映各種自然和人為因素的綜合影響和各種環(huán)境地質(zhì)問題的動態(tài)變化。由于巖（土）體變形與破壞是一個漸進的、由量變到質(zhì)變的變化過程，加之客觀地質(zhì)條件的復雜多樣性，要準確預測預報變形與破壞發(fā)生的時空關(guān)系是較為困難的，因此應(yīng)采取巡視檢查與長期監(jiān)測相結(jié)合的因地制宜的預防措施。

對樞紐工程區(qū)的高邊坡、危巖體、所有建筑物邊坡（特別是曾經(jīng)產(chǎn)生過變形或破壞但已經(jīng)過綜合處理的邊坡），除施工期要加強監(jiān)測外，運行期應(yīng)視具體情況進行長期監(jiān)測。通過運行期監(jiān)測，特別是水庫運行初期的監(jiān)測，可以正確地預測其發(fā)展趨勢，以便發(fā)現(xiàn)問題，及時采取補救措施。新疆開都河柳樹溝水電站泄洪洞進口邊坡施工期產(chǎn)生大塌方（邊坡高差150余m，塌方150×104m3），由于監(jiān)測到位，預報準確，及時采取應(yīng)急措施，撤離現(xiàn)場工作人員，避免了傷亡事故發(fā)生。大渡河瀘定水電站2號泄洪洞出口邊坡塌方也因為進行了成功的監(jiān)測預報，避免了人員傷亡。瑞麗江一級水電站右岸進水口邊坡因未及時支護產(chǎn)生了大范圍變形，由于及時建立了穩(wěn)定監(jiān)測系統(tǒng)，對局部失穩(wěn)邊坡進行了成功預報，確保了工程安全。

對于水庫工程區(qū)，按照“檢測預報、群測群防、搬遷避讓”的原則，對現(xiàn)在還沒有變形失穩(wěn)跡象、但預計將來可能失穩(wěn)的有移（居）民點的庫岸邊坡，應(yīng)加強觀察并進行必要的監(jiān)測，對邊坡穩(wěn)定性進行預測預報；對可能誘發(fā)地震的水利水電工程，應(yīng)設(shè)立地震監(jiān)測網(wǎng)站，適時監(jiān)控蓄水后地震情況，發(fā)現(xiàn)新的隱患或災情，及時通報，并進行妥善安置處理。

2.8 保護地質(zhì)環(huán)境，促進和諧發(fā)展

在保護生態(tài)的基礎(chǔ)上有序開發(fā)水電，做到促進經(jīng)濟建設(shè)和保護生態(tài)環(huán)境并重。水利水電工程是系統(tǒng)工程，涉及工程建設(shè)區(qū)和影響區(qū)的地質(zhì)環(huán)境、生態(tài)環(huán)境及人文環(huán)境等問題。如工程區(qū)域穩(wěn)定性（包括地震安全性及誘發(fā)地震可能性）、開發(fā)建設(shè)必要性、方案技術(shù)可行性與經(jīng)濟合理性、地質(zhì)災害危險性與建設(shè)場地適宜性、工程建設(shè)對陸生生態(tài)與水生生態(tài)及自然景觀（或保護區(qū)）的影響、文物古跡及民俗文化的保護、土地與礦產(chǎn)資源淹沒、移民安置規(guī)劃與生產(chǎn)資源恢復重建等，依據(jù)國家的法律法規(guī)及相關(guān)規(guī)程規(guī)范，均要進行專門的評價和論證，并需要經(jīng)過有關(guān)部門的審查和批準。其中生態(tài)環(huán)境是較為敏感的話題，從工程規(guī)劃、勘測設(shè)計到開發(fā)建設(shè)，越來越受到社會各界的關(guān)注。生態(tài)環(huán)境是地質(zhì)環(huán)境的“屏障”，對地質(zhì)環(huán)境起著巨大的保護作用，而地質(zhì)環(huán)境是生態(tài)環(huán)境及人文環(huán)境的“載體”，也是地質(zhì)災害產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ)，它們相互作用，相互影響，相互制約，又相對統(tǒng)一，形成完整的生態(tài)—地質(zhì)—人文環(huán)境系統(tǒng)。水利水電工程建設(shè)涉及面廣、影響范圍大，要獲得持續(xù)、健康、穩(wěn)定的發(fā)展，實現(xiàn)工程建設(shè)與自然環(huán)境的和諧，必須更加重視地質(zhì)環(huán)境保護，做好地質(zhì)環(huán)境影響評價工作，包括地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測，地質(zhì)災害防治，地質(zhì)環(huán)境治理，地質(zhì)遺跡、景觀和古生物化石保護等。

西部自然地質(zhì)災害較發(fā)育，地質(zhì)環(huán)境脆弱，而很多地區(qū)吃水難、用電難和發(fā)展難等問題非常突出，建設(shè)水利水電工程是不可替代的選擇。由于工程活動會進一步誘發(fā)或加劇地質(zhì)災害，并對地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生影響，因此，在水利水電資源開發(fā)建設(shè)中，加強地質(zhì)環(huán)境保護顯得更為重要。

3 結(jié)論

（1）水利水電工程是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，它給國民經(jīng)濟建設(shè)和人民生活帶來巨大利益的同時，也會對環(huán)境產(chǎn)生許多不利的影響，形成特有的環(huán)境地質(zhì)問題。我們應(yīng)當充分估計到可能產(chǎn)生的危害，能避免的要盡量避免，不能避免的主動采取預防措施，防患于未然，使水利水電工程更好地、更長久地發(fā)揮作用。做好地質(zhì)災害預防工作，不僅具有巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，還具有潛在的環(huán)境效益。

（2）水利水電工程開發(fā)建設(shè)是認識自然、改造自然、利用自然的過程，只有充分地認識自然，才能有效地利用和改造自然。地質(zhì)災害總是受所在自然地質(zhì)環(huán)境控制，由于地質(zhì)環(huán)境的復雜多變性，地質(zhì)災害是不以人們主觀意志為轉(zhuǎn)移客觀存在的，但是，只要對地質(zhì)環(huán)境有充分的認識和了解，做好地質(zhì)勘察與地質(zhì)災害評估、設(shè)計、加強預測預報并采取防汛措施，地質(zhì)災害是可預防的。和諧與可持續(xù)發(fā)展的社會應(yīng)當具備適度承受災害風險的能力及科學地應(yīng)對災害和主動防災減災行為。

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