楊炳良

（中國(guó)華電集團(tuán)公司福建分公司，福建 福州，350013）

0 前言

地質(zhì)災(zāi)害是指由自然因素或人為活動(dòng)引發(fā)的山體崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等與地質(zhì)作用有關(guān)的災(zāi)害，往往給國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重危害。由于水電站多位于深山峽谷，地質(zhì)災(zāi)害更是易發(fā)、多發(fā)。分析水電站地質(zhì)災(zāi)害成因并探討防范策略，彌補(bǔ)水電站普遍存在的現(xiàn)場(chǎng)人員偏少、未配置地質(zhì)人員等不足，具有一定的實(shí)際意義。

1 福建省地形和地質(zhì)構(gòu)造特征

福建省位于華南褶皺系東部，總面積12萬(wàn)km2，其中山地丘陵面積約10.6萬(wàn)km2，占全省陸地面積的87%，境內(nèi)峰巒疊嶂、山嶺聳峙、丘陵起伏，河谷與盆地錯(cuò)落相間，地表覆蓋層厚，屬典型的沿海山地丘陵地區(qū)。地勢(shì)總體為西北高、東南低，主要有武夷山和戴云山兩大山系。水系主要有閩江、九龍江、汀江、晉江、木蘭溪、岱溪、交溪、霍童溪等。

2 福建省降雨特征

福建地處中亞熱帶，臨近東海，氣候暖濕，兼具內(nèi)陸和海洋氣候特征。年降雨量為1100～2000mm，年內(nèi)暴雨場(chǎng)次多、強(qiáng)度大，主要集中在5～6月，是我國(guó)暴雨高頻區(qū)之一。暴雨中心主要分布在鷲峰山脈、戴云山脈和武夷山脈。多雨中心為西北部武夷山、泰寧、長(zhǎng)汀、連城及東北部寧德、南部的德化等地，年降水量分別在1 900 mm和1 700 mm左右。

6月份甚至5月份已有臺(tái)風(fēng)影響，平均每年影響（登陸）福建的臺(tái)風(fēng)6.7個(gè)，最多的年份達(dá)12個(gè)。臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的暴雨區(qū)分布復(fù)雜，在臺(tái)風(fēng)發(fā)展階段、衰弱階段、臺(tái)風(fēng)經(jīng)過(guò)的地方、遠(yuǎn)離臺(tái)風(fēng)的地方都可能產(chǎn)生暴雨。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，影響福建暴雨的臺(tái)風(fēng)路徑主要見表1。

3 水電站地質(zhì)災(zāi)害的類型和誘發(fā)因素

3.1 福建省地質(zhì)災(zāi)害規(guī)律

多山的地形和頻發(fā)的暴雨決定了福建省地質(zhì)災(zāi)害的多發(fā)性和易發(fā)性。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年5月下旬～7月上旬為福建省地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)時(shí)間段，頻發(fā)時(shí)間間隔約為4～7年。以崩塌、滑坡、泥石流居多，主要發(fā)生在房前屋后高陡邊坡、低洼地帶、山邊、河邊、溝口、低等級(jí)公路以及毛竹、杉木幼林等經(jīng)濟(jì)林部位。

表1 福建省臺(tái)風(fēng)登陸地點(diǎn)及降雨規(guī)律Table 1 Landing location and rainfall pattern of typhoon in Fujian province

3.2 水電站地質(zhì)災(zāi)害特點(diǎn)

福建省境內(nèi)水系密度大，地表徑流量大，水力資源豐富，多發(fā)源于福建省西部、中部和北部，河中多峽谷險(xiǎn)灘，水流湍急。目前，福建省水力資源已開發(fā)93%以上，建成的各類水電站近6 000座，其中大型水庫(kù)11座、中型水庫(kù)182座。

由于水電站大都位于深山峽谷，辦公區(qū)、住宿區(qū)和生產(chǎn)區(qū)往往建設(shè)在山腳河邊甚至沖溝口，既受到房前屋后近程崩塌滑坡災(zāi)害的威脅，又受到遠(yuǎn)程崩塌滑坡形成的泥石流災(zāi)害鏈影響，常見的地質(zhì)災(zāi)害有：崩塌、滑坡、泥石流、水土流失、水電站土地沙漠化及沼澤化以及誘發(fā)地震等。

3.3 水電站地質(zhì)災(zāi)害的誘發(fā)因素

根據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，誘發(fā)水電站地質(zhì)災(zāi)害的主要因素有降雨、工程擾動(dòng)、庫(kù)水位驟升驟降、斜坡堆填加載、亂砍濫伐、地震等。其中由暴雨誘發(fā)的崩塌、滑坡災(zāi)害占其總數(shù)的90%以上。

根據(jù)中國(guó)華電集團(tuán)公司福建分公司對(duì)福建省內(nèi)水電站地質(zhì)災(zāi)害的統(tǒng)計(jì)分析，當(dāng)日降雨量超過(guò)120 mm或3 h降雨量超過(guò)50 mm，電站周邊基本上都會(huì)發(fā)生不同程度的滑坡災(zāi)害；當(dāng)日降雨量超過(guò)200 mm或3 h雨量超過(guò)100 mm，發(fā)生大范圍滑坡和泥石流的概率相當(dāng)大。

3.4 水電站地質(zhì)災(zāi)害的危害性

水電站大壩失事將致使庫(kù)水無(wú)控制泄放，可能產(chǎn)生進(jìn)一步的次生災(zāi)害，而且次生災(zāi)害的損失往往遠(yuǎn)高于災(zāi)害本身的直接損失。

1963年10月9日，意大利瓦依昂（Vajont）水庫(kù)突發(fā)滑坡，使庫(kù)水產(chǎn)生巨大涌浪翻壩，席卷Longarone小鎮(zhèn)及幾個(gè)鄰近村莊，共造成2 500人死亡；1985年6月12日，長(zhǎng)江干流新灘滑坡使整個(gè)新灘鎮(zhèn)頃刻毀于一旦，涌浪使香溪（滑坡上游7 km）和新灘鎮(zhèn)之間?？吭诮叺?0余艘船只被擊毀；2003年7月13日，長(zhǎng)江支流青干河的秭歸縣沙鎮(zhèn)溪鎮(zhèn)千將坪村發(fā)生巨大山體滑坡，將青干河攔腰截?cái)?，?0多棟農(nóng)舍和4家企業(yè)廠房化為廢墟，同時(shí)掀起超過(guò)20 m高的巨浪，打翻船舶22艘，造成14人死亡、10人失蹤；2016年5月8日，福建省泰寧縣因強(qiáng)降雨引發(fā)的泥石流沖毀了池潭水電廠擴(kuò)建工程施工生活營(yíng)地，造成35人死亡、1人失蹤。

4 當(dāng)前水電站地質(zhì)災(zāi)害防治存在的主要問題

4.1 工程建設(shè)和設(shè)計(jì)存在的問題

福建省目前已建成各類水電站近6 000座，分布于全省各地，電站開發(fā)時(shí)間跨度大（1956～2016年），早期建設(shè)的電站由于國(guó)家經(jīng)濟(jì)落后，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的治理要求低，實(shí)施的治理措施少且簡(jiǎn)單，留有隱患。

4.2 水電站現(xiàn)地普遍缺乏地質(zhì)專業(yè)人員

根據(jù)調(diào)研，大部分水電站現(xiàn)場(chǎng)配置人員的專業(yè)主要以機(jī)械、電氣人員為主，普遍缺乏地質(zhì)專業(yè)?，F(xiàn)場(chǎng)人員難以準(zhǔn)確辨識(shí)地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)和災(zāi)害類型，影響地質(zhì)災(zāi)害的正確預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)和防控。

4.3 早期建設(shè)的工程普遍存在重工程、輕管理用房的現(xiàn)象

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研表明，在2005年之前建設(shè)的水電工程中，有2/3以上的電站對(duì)廠房、升壓站等生產(chǎn)場(chǎng)所的后邊坡做了噴錨等工程措施，但對(duì)電站職工宿舍、辦公樓等設(shè)施基本保留原有山坡，有的甚至生活區(qū)后山體的排水系統(tǒng)都未建立。近年來(lái)，發(fā)生的水電站滑坡有較大數(shù)量屬于工程遺留的隱患。

5 水電站地質(zhì)災(zāi)害防范策略

5.1 做好地質(zhì)隱患排查和日常巡查，建立水電站地質(zhì)隱患臺(tái)賬

組織專業(yè)人員開展地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)，全面排查工程區(qū)域的滑坡、泥石流、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害隱患，并建立水電站地質(zhì)隱患臺(tái)賬，定期復(fù)查。對(duì)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)域，由地質(zhì)災(zāi)害防治專家進(jìn)行復(fù)查。發(fā)現(xiàn)重大地質(zhì)災(zāi)害隱患，或地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)生突變，或附近地區(qū)發(fā)生地震等重大自然災(zāi)害后，需對(duì)水電站生產(chǎn)生活設(shè)施及周邊的邊坡進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析和評(píng)價(jià)。

根據(jù)了解，水電站在建設(shè)期或多或少存在開挖棄渣（如基礎(chǔ)開挖、引水隧洞開挖等），檢查時(shí)應(yīng)特別注意檢查堆渣體的穩(wěn)定性。

5.2 加強(qiáng)對(duì)潛在滑坡體的監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析

5.2.1 潛在滑坡體的監(jiān)測(cè)

（1）地表位移觀測(cè)。為了掌握滑坡表面各部分的動(dòng)態(tài)變化，需要進(jìn)行位移觀測(cè)，主要包括坡面位移與沉降監(jiān)測(cè)、坡面裂縫長(zhǎng)度與開度監(jiān)測(cè)。

（2）深部位移觀測(cè)。為了全面掌握滑坡體各個(gè)部位的位移情況，應(yīng)進(jìn)行深部位移觀測(cè)?？刹捎勉@孔打穿滑動(dòng)面直到穩(wěn)定地層，下套管，采用測(cè)斜儀法、放射性同位素法等手段觀測(cè)。

（3）水文地質(zhì)觀測(cè)。每隔一定時(shí)間測(cè)一次鉆孔或井中的水位、水溫，并取水樣進(jìn)行化驗(yàn)，查看異常變化。

（4）地表水文觀測(cè)。對(duì)于處在河流、湖泊（水庫(kù)）和海洋附近的斜坡，需要進(jìn)行水位、波浪、沖刷作用等觀測(cè)。

5.2.2 做好監(jiān)測(cè)資料的定性分析

定性方法通常根據(jù)地形地質(zhì)條件和特點(diǎn)，分析地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)度并進(jìn)行等級(jí)區(qū)劃。對(duì)潛在滑坡體，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的定性分析常包含以下幾個(gè)方面：

（1）作圖法。畫出相應(yīng)的過(guò)程線圖、相關(guān)圖、分布圖以及綜合過(guò)程線圖（如將水位、降雨、氣溫、監(jiān)控指標(biāo)以及同部位的滲透壓力和滲漏量等畫在同一張圖上）等，直觀地了解和分析觀測(cè)值的大小、變化和其規(guī)律，以及影響觀測(cè)值的荷載因素和其對(duì)觀測(cè)值的影響程度。

（2）特征值統(tǒng)計(jì)法。統(tǒng)計(jì)各物理量歷年的最大值和最小值（包括出現(xiàn)時(shí)間和空間位置）、變幅、周期、年平均值及年變化趨勢(shì)等。通過(guò)特征值的統(tǒng)計(jì)分析，可以看出監(jiān)測(cè)物理量之間在數(shù)值變化方面是否具有一致性和合理性。

（3）比較法。包括監(jiān)測(cè)值與監(jiān)控指標(biāo)相比較、監(jiān)測(cè)物理量的相互對(duì)比、監(jiān)測(cè)成果與理論（試驗(yàn)）成果對(duì)照比較等。

5.3 建立滑坡體預(yù)警值

5.3.1 建立雨量預(yù)警值

在充分分析誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害氣象條件的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)強(qiáng)化持續(xù)強(qiáng)降雨、局部暴雨以及其他惡劣天氣發(fā)生期間的監(jiān)測(cè)預(yù)警工作，在生產(chǎn)區(qū)、生活辦公營(yíng)地及周邊設(shè)置雨量站，觀測(cè)降雨強(qiáng)度和雨量，并結(jié)合工程特點(diǎn)和歷史地質(zhì)災(zāi)害情況，制訂雨量預(yù)警值。可供參考的雨量預(yù)警指標(biāo)有：日本累積雨量超過(guò)150～200 mm，或每小時(shí)降雨強(qiáng)度超過(guò)20～30 mm時(shí)，大量滑坡體將發(fā)生滑動(dòng)；美國(guó)滑坡發(fā)生的臨界值為過(guò)程降水量累積值為180～250 mm之間；加拿大滑坡發(fā)生的臨界累積雨量值為超過(guò)250 mm；中國(guó)香港為超過(guò)350 mm，且日雨量大于100 mm，小時(shí)雨量大于40 mm。

5.3.2 定期修正潛在滑坡體變形的預(yù)警值

水電站勘測(cè)設(shè)計(jì)階段通常對(duì)庫(kù)區(qū)和水電站區(qū)域的地質(zhì)情況進(jìn)行了較為詳細(xì)的勘察設(shè)計(jì)，給出了可能發(fā)生崩塌、滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域，對(duì)不穩(wěn)定邊坡一般都進(jìn)行了相應(yīng)的處理并布置有監(jiān)測(cè)設(shè)施進(jìn)行觀測(cè)。

由于水電站工程區(qū)域地形地質(zhì)條件復(fù)雜，區(qū)域國(guó)民經(jīng)濟(jì)和交通水利等基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展，設(shè)計(jì)階段標(biāo)定的地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域、易發(fā)區(qū)域?qū)⒂兴兓?。工程運(yùn)行一定時(shí)期后，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域、易發(fā)區(qū)域應(yīng)進(jìn)行重新排查，制訂水電站工程區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害分布圖，并采取針對(duì)性措施。

5.4 制訂應(yīng)急預(yù)案并定期演練

水電站應(yīng)編制切合自身情況的應(yīng)急預(yù)案，并定期演練，同時(shí)應(yīng)當(dāng)建設(shè)完善應(yīng)急避難場(chǎng)所和逃生通道，儲(chǔ)備必要的生活物資和醫(yī)療用品。

2013年6月27日下午，四川映秀灣水電總廠開展了水淹廠房應(yīng)急演練。7月9日，岷江流域發(fā)生洪災(zāi)，電廠對(duì)外交通中斷，一度成為“孤島”。由于事先應(yīng)急準(zhǔn)備充分、物資儲(chǔ)備充足、搶險(xiǎn)救災(zāi)人員保障到位，不但確保了本廠人員、設(shè)備安全，還在7月10日積極接納、救助300余名臥龍?zhí)貐^(qū)施工人員到耿站避險(xiǎn)，并第一時(shí)間在災(zāi)后恢復(fù)發(fā)電，為阿壩電網(wǎng)提供有力的電源支撐。

5.5 開展降雨型地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估主要包括易發(fā)性評(píng)價(jià)、危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)、危害性評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

5.5.1 易發(fā)性評(píng)價(jià)

易發(fā)性評(píng)價(jià)是解決研究區(qū)域發(fā)生滑坡的“空間概率”問題，即“什么地方容易發(fā)生滑坡災(zāi)害”，是研究分析地質(zhì)環(huán)境中的每一地質(zhì)因子（地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、水文地質(zhì)等）在何處容易發(fā)生滑坡，并同時(shí)考慮各因子的權(quán)重，綜合確定滑坡災(zāi)害可能發(fā)生的空間位置及難易程度。易發(fā)性評(píng)價(jià)一般選取地形地貌、基礎(chǔ)地質(zhì)、水文因素、誘發(fā)因素和人類工程活動(dòng)等5類致災(zāi)因子作為易發(fā)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

5.5.2 危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)是分析評(píng)價(jià)某一地區(qū)在一定期限內(nèi)某種特定規(guī)模和類型的滑坡所發(fā)生的概率。綜合考慮了區(qū)域滑坡空間概率、時(shí)間概率和滑坡強(qiáng)度（體積、速度等），其關(guān)鍵和難點(diǎn)是估計(jì)各種強(qiáng)度的滑坡在某一或多重誘發(fā)因素下發(fā)生的概率或重現(xiàn)期（即時(shí)間概率）和滑坡強(qiáng)度。

5.5.3 危害性評(píng)價(jià)

危害性評(píng)價(jià)是指對(duì)滑坡發(fā)生可能導(dǎo)致的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失等后果進(jìn)行定性或定量分析的計(jì)算過(guò)程。

5.5.4 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是指在一定期限內(nèi)，一定強(qiáng)度的滑坡對(duì)承載體所造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失的度量?；驴傦L(fēng)險(xiǎn)值為滑坡災(zāi)害對(duì)生命、財(cái)產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)等所造成的損失，它等于滑坡危險(xiǎn)性結(jié)果與危害性結(jié)果的乘積。

有條件的單位應(yīng)充分利用科技手段進(jìn)行所在區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及防控對(duì)策研究，主要包括近程地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查評(píng)價(jià)、遠(yuǎn)程地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查評(píng)價(jià)、地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)、降雨與地質(zhì)災(zāi)害的相關(guān)性研究、考慮降雨誘發(fā)因素的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警信息系統(tǒng)建立、近程和遠(yuǎn)程地質(zhì)災(zāi)害鏈的風(fēng)險(xiǎn)管理和防控對(duì)策體系建立等。

6 結(jié)語(yǔ)

水電站地質(zhì)災(zāi)害防范與治理是安全生產(chǎn)的重要內(nèi)容之一，地質(zhì)災(zāi)害造成的后果往往十分嚴(yán)重。由于地質(zhì)災(zāi)害具有隱蔽性和不確定性，如何有效地進(jìn)行災(zāi)害的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，并采取有針對(duì)性的防治措施是相關(guān)學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)之一。筆者在歸納近年來(lái)福建省內(nèi)外典型地質(zhì)災(zāi)害案例的基礎(chǔ)上，分析福建地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害成因，對(duì)如何開展水電站地質(zhì)隱患排查、監(jiān)測(cè)以及在建立地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)控指標(biāo)等方面提出了看法，希望對(duì)已建水電站地質(zhì)災(zāi)害的防范有所幫助。