陳里

摘 要：為了提高滑坡涌浪對內(nèi)河庫港影響程度的認(rèn)識，選取長江鏈子崖滑坡地質(zhì)災(zāi)害為研究對象，收集區(qū)域水文、河床形態(tài)、泥沙、通航情況及地質(zhì)等資料，分析其地質(zhì)構(gòu)成、滑動機(jī)理、運(yùn)動過程及涌浪的形態(tài)特征等。結(jié)合已有滑坡涌浪及爬高預(yù)測計(jì)算公式，進(jìn)行工程實(shí)例的驗(yàn)證，確定了滑坡涌浪對航道的影響程度。研究結(jié)果具有較高的實(shí)用價(jià)值，可應(yīng)用于水庫滑坡涌浪的對庫港影響的預(yù)防預(yù)報(bào)工作。

關(guān)鍵詞：鏈子崖 滑坡涌浪 衰減 爬高

近年來，受庫區(qū)長期高水位及水庫運(yùn)行調(diào)度的影響，庫區(qū)內(nèi)部大量的潛伏、隱藏及發(fā)生過滑坡災(zāi)害的地質(zhì)區(qū)域的邊坡都可能被誘發(fā)，最終造成較大體積和能量的邊坡滑塌及涌浪。隨著涌浪的不斷傳播，庫區(qū)港口碼頭、航道建筑物及附屬設(shè)施也會因?yàn)橛坷撕团栏叩木薮竽芰慷獾絿?yán)重的毀壞。

通過資料分析，滑坡涌浪對航道的影響主要有滑坡體附近區(qū)域?yàn)?zāi)害及傳播區(qū)域?yàn)?zāi)害?；麦w附近區(qū)域?yàn)?zāi)害包括了滑體附近區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害和附近水域的涌浪災(zāi)害。當(dāng)存在隱患或處于不穩(wěn)定狀態(tài)的滑坡體在暴雨、地震或其他外力作用下失穩(wěn)下滑，最先受到波及的就是滑坡體上和附近區(qū)域的人和建筑物。在外力的作用下，建筑物和人將會受到威脅，甚至一起滑入水中。當(dāng)滑坡入水后，激起涌浪就會造成附近水域的涌浪災(zāi)害。當(dāng)滑坡速度較大時(shí)，在滑坡兩側(cè)附近水域甚至可能形成紊流區(qū)域，這對附近水域的船舶和碼頭將帶來較大威脅，嚴(yán)重時(shí)，可以摧毀船舶或者碼頭等結(jié)構(gòu)建筑物。除此之外，當(dāng)滑坡體積足夠大時(shí)，甚至可以切斷河流，阻礙航道，引起斷航。

長江鏈子崖滑坡涌浪特征

1、地質(zhì)概況

鏈子崖危巖區(qū)位于長江宜昌上游73公里兵書寶劍峽出口處的右岸，危巖體主要由巨厚及中厚層的棲霞灰?guī)r構(gòu)成，南北長700余米，東西寬50—180余米，形成高百余米的陡崖，下部有1.6—4.0米厚的含煤巖層，構(gòu)成陡崖的軟弱基座。受鄰近活動斷裂的影響，巖體中構(gòu)造裂隙發(fā)育。本地區(qū)降雨量1000毫米以上，最大日降雨量391毫米。在上述自然地理和地質(zhì)環(huán)境下，高陡岸坡產(chǎn)生塑流—拉裂變形。由于長期采煤的影響、降雨滲入，使拉裂變形不斷延伸并向深部發(fā)展，形成30余條寬大的裂縫。危巖體可分南北、中三大區(qū)、北區(qū)T8-12縫段整體地持續(xù)地向長江方向位移，構(gòu)成對長江航道的嚴(yán)重威脅，總體積約250萬m3。其中T11-12縫段號稱5萬m3，實(shí)際方量18萬m3左右，其中約2萬m3可能率先崩塌墜入長江。T12縫南20米處，走向N60°—70°W的高8—12米的小陡壁，即所謂“七千m3危巖體”，它將以順層滑移活動方式為主，但不可避免有較大的塊體滾入長江，數(shù)量約幾百個(gè)。

從地質(zhì)資料分析，鏈子崖危巖崩滑有如下特點(diǎn)：危巖下滑以崩為主或以滑促崩，運(yùn)動方式擬以滾動，墜落或以彈跳方式為主； 危巖區(qū)存在三個(gè)不同量級的危巖體，它們的崩滑方向、位置都不完全相同；危巖體緣到江面的高差約五十余米。岸坡約40°左右的陡度與窄而深的河床底部相連。這一段裸露的岸坡是危巖入江的崩滑面。

2、航道及水文概況

本河段位于宜昌上游68—78公里，處于葛洲壩的回水區(qū)內(nèi)，枯水期本河段流速，一般在1.0米/秒以下，流態(tài)平穩(wěn)如湖，船舶航行條件較好。洪水期本河段基本不受回水的影響，加之長江流量變幅較大，滑坡區(qū)地處峽谷河段，洪水期流量增量大，而過水?dāng)嗝鎱s增量小。隨著流量的增大，河道流速急劇加大，流態(tài)不良，這一河段仍屬自然情況的特性，因此洪水期峽谷河段的航行水流條件較壞，上水船經(jīng)過鏈子崖河段時(shí)，航線必須靠近右岸，正處在危巖崩落的危險(xiǎn)區(qū)中。如鏈子崖危巖一旦崩滑入江，勢必對航道造成威脅。

3、滑坡涌浪特征

鏈子崖滑坡屬于典型的陡巖體滑坡，發(fā)生在1992年6月16號，滑坡體較大，入江方量較小，由于其距江面距離大，能量較高，所引起的涌浪傳播范圍廣，破壞性大。鏈子崖滑坡長約700m，寬約50m-180m，其物質(zhì)構(gòu)成主要有巨厚和中厚層的灰?guī)r，區(qū)域地質(zhì)較為發(fā)育，滑坡體后緣離江面高達(dá)50m，河寬約100m?；麦w體積約為250萬m3，其中入江量僅為75萬m3。此時(shí)由于下滑體積大，被擠壓的水體迅猛涌向?qū)Π?，最大涌浪可達(dá)37米，對岸山坡陡峭，涌浪直沖而上，最大爬高達(dá)63米。從滑坡區(qū)定點(diǎn)觀測的涌浪變化過程線，涌浪陡起陡落，最大涌浪在三分鐘左右就可衰減至0.5—0.6米以下。由于長期降雨和當(dāng)?shù)夭擅旱挠绊懀箮r體構(gòu)造裂隙發(fā)育區(qū)形成較大裂縫，巖體結(jié)構(gòu)被破壞?；掳l(fā)生較為突然，且散列塊體較大，岸坡較高，能量較大形成了巨大的涌浪?；掳l(fā)生后，由于其傳播范圍較廣，破壞了水流條件，致使嚴(yán)重礙航或斷航。

長江鏈子崖滑坡涌浪對航道影響的預(yù)測研究

1、初始涌浪的計(jì)算

選取水科院經(jīng)驗(yàn)公式法作為長江鏈子崖滑坡初始涌浪高的計(jì)算公式；水利水電科學(xué)研究院參考了加拿大麥卡壩、美國利貝壩（Libby）和奧地利吉帕施壩的涌浪試驗(yàn)資料并根據(jù)碧口、拓溪和費(fèi)爾澤壩（阿）涌浪試驗(yàn)資料，結(jié)合拓溪塘巖光滑坡的原型觀測成果發(fā)現(xiàn)，水庫滑坡的滑速和滑體的體積是影響涌浪高度的主要因素，并建立了三者間如下的關(guān)系。

入水點(diǎn)最大涌浪高度估算

由入江體積75萬m3，長約700m，寬約50m-180m取100m，計(jì)算出危巖體厚度為10.7m。滑坡發(fā)生在洪水季節(jié)，h=175m?；w以滾動或以蹦跳的形式入水，可近似處理為垂直下落。代入公式（1），計(jì)算得到：H=39.48m。

2、波高衰減的計(jì)算

選取天科院沿程涌浪計(jì)算公式作為長江鏈子崖滑坡涌浪沿程衰減計(jì)算公式。

涌浪沿程衰減的估式為：

向上游方向：

對于長江鏈子崖滑坡涌浪爬高的計(jì)算，選取混泥土護(hù)面KΔ的取值為0.9，波陡H/L取極限值0.142，斜坡坡度α取其垂直情況90°，代入公式（7），計(jì)算得到長江鏈子崖滑坡涌浪對岸爬高為：R=55.56m。

結(jié)論和建議

對長江鏈子崖滑坡涌浪特征及其對航道影響進(jìn)行了預(yù)測研究，但由于問題的復(fù)雜性，今后滑坡涌浪的特征及其對航道的影響可從以下方面進(jìn)一步研究：①應(yīng)進(jìn)一步研究滑坡涌浪的能量和能量衰減系數(shù)，確定滑坡涌浪對航道影響的程度。②進(jìn)一步研究如滑坡的運(yùn)動、其力場分布的變化、不同類型介質(zhì)的耦合、能量的富集、傳遞和交換等諸方面因素對涌浪產(chǎn)生的影響。③山區(qū)天然河流中水流是動態(tài)的，水流條件與涌浪特性之間是相互影響的，因此，今后可研究水流運(yùn)動與涌浪特性之間的相互影響。④爬高對岸坡的侵蝕是一個(gè)動態(tài)過程，建議實(shí)時(shí)觀測爬坡高度值，可作為涌浪對岸坡侵蝕作用的重要參考值。

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（作者單位：重慶交通大學(xué)）endprint