韋志遠(yuǎn)，孫興偉，張德強(qiáng)，秦 波，羅 文

(華東勘測(cè)設(shè)計(jì)院(福建)有限公司，福建 福州 350003)

我國(guó)現(xiàn)處于經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)階段，水利水電事業(yè)蓬勃發(fā)展，但同時(shí)流域生態(tài)問題日漸突出，妥善協(xié)調(diào)好兩者之間的關(guān)系并實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。魚道作為連接攔河閘壩上下游的“橋梁”，可適當(dāng)減緩閘壩對(duì)魚類洄游的阻隔，增強(qiáng)河流連通性。與國(guó)外相比，我國(guó)魚道建設(shè)起步較晚，魚道的設(shè)計(jì)建設(shè)及運(yùn)營(yíng)效果監(jiān)測(cè)等相關(guān)研究仍顯粗淺[1-2]。在魚道布置場(chǎng)地地質(zhì)勘察方面，評(píng)價(jià)系統(tǒng)尚不完善，目前國(guó)內(nèi)沒有與之相對(duì)應(yīng)的規(guī)程規(guī)范要求，且從地域上來看，國(guó)內(nèi)魚道建設(shè)多分布在西南地區(qū)，尤其以四川省為主[3]，西藏高寒高海拔地區(qū)魚道建設(shè)數(shù)量少，可參考模型少。

本文以西藏雅魯藏布江中游DG水電站魚道工程地質(zhì)勘察為例，結(jié)合下游梯級(jí)ZM水電站[4-5]已建運(yùn)行魚道實(shí)例，總結(jié)列明西藏高山峽谷特殊地質(zhì)環(huán)境[6]下魚道工程勘察的任務(wù)與方法，對(duì)魚道布置場(chǎng)地工程地質(zhì)分析、評(píng)價(jià)及優(yōu)勢(shì)方案比選過程進(jìn)行了闡述，為后續(xù)梯級(jí)電站魚道建設(shè)及類似工程提供參考與依據(jù)。

1 工程概述

DG水電站位于西藏雅魯藏布江干流藏木峽谷河段，開發(fā)任務(wù)為發(fā)電，為二等大(2)型工程，主要建筑物由擋水建筑物、泄洪消能建筑物及引水發(fā)電系統(tǒng)等組成。魚道為次要建筑物，屬永久設(shè)施，與大壩結(jié)合段建筑物為2級(jí)建筑物，其余為3級(jí)建筑物，相應(yīng)水工建筑物結(jié)構(gòu)安全級(jí)別均為Ⅱ級(jí)。

DG魚道上下游最大運(yùn)行水位差達(dá)80 m，樞紐區(qū)兩岸均具備修建魚道的場(chǎng)地條件，初步擬定左岸魚道方案和右岸魚道方案：左岸魚道方案進(jìn)口段布置在導(dǎo)流洞出口與下游永久交通橋之間，之后在上壩道路至消力池邊坡間連續(xù)繞彎上升，穿過大壩至壩前，出口段布置在上游圍堰與導(dǎo)流洞進(jìn)水口間區(qū)域；右岸魚道方案進(jìn)口段布置在尾水渠內(nèi)，在尾水渠邊坡連續(xù)繞彎上升至馬道高程并水平通過馬道，之后穿過大壩至壩前，出口段布置在大壩與上游圍堰間。各魚道方案布置形式見圖1、圖2。

圖1 右岸魚道方案布置形式

圖2 左岸魚道方案布置形式

2 勘察任務(wù)與方法

2.1 勘察任務(wù)

現(xiàn)階段魚道工程勘察暫無相應(yīng)規(guī)程規(guī)范明確任務(wù)內(nèi)容，根據(jù)DG水電站魚道建設(shè)任務(wù)要求，結(jié)合ZM水電站勘察成果和類似工程規(guī)范要求，提出魚道工程勘察的主要任務(wù)為：查明場(chǎng)地所處區(qū)域地質(zhì)條件；查明場(chǎng)地的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文、不良物理地質(zhì)現(xiàn)象等基本地質(zhì)條件；查明地層結(jié)構(gòu)并提供其主要物理力學(xué)參數(shù)；評(píng)價(jià)場(chǎng)地地震效應(yīng)、穩(wěn)定性及適宜性；分析邊坡結(jié)構(gòu)特征并進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)；提出構(gòu)筑物基礎(chǔ)持力層選擇和地質(zhì)承載力建議值；分析不良地質(zhì)體工程影響并提出處理建議；提出天然建筑材料料源。

2.2 勘察方法

目前各類工程勘探手段豐富，魚道工程勘察可選擇常規(guī)的地質(zhì)測(cè)繪、鉆探、坑槽探等方法，必要時(shí)輔以井探或物探方法查明場(chǎng)地內(nèi)基本地質(zhì)條件，同時(shí)采用原位測(cè)試與室內(nèi)試驗(yàn)相互結(jié)合的方法給出場(chǎng)地內(nèi)各巖土體物理力學(xué)參數(shù)，一般即可滿足勘察要求并保證勘察質(zhì)量。

在內(nèi)業(yè)整理分析評(píng)價(jià)方面，可考慮應(yīng)用三維建模軟件，建立魚道勘察數(shù)據(jù)庫(kù)和三維地質(zhì)模型，便于地質(zhì)條件的快速識(shí)別和合理分析，準(zhǔn)確編制報(bào)告及圖紙。

3 地質(zhì)分析與評(píng)價(jià)

根據(jù)勘察任務(wù)要求，通過各類勘察方法，建立了DG水電站魚道地質(zhì)三維模型(圖3、圖4)，查明了各魚道方案布置場(chǎng)地地質(zhì)條件，并進(jìn)行了工程所需各項(xiàng)評(píng)價(jià)簡(jiǎn)要敘述如下。

圖3 DG水電站魚道地質(zhì)三維模型(左岸視角)

圖4 DG水電站魚道地質(zhì)三維模型(右岸視角)

3.1 區(qū)域地質(zhì)及地震

DG水電站魚道場(chǎng)地所在區(qū)域?yàn)榍嗖馗咴喜浚挥诶_地塊南部邊緣，靠近雅魯藏布江縫合帶。區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性分級(jí)屬穩(wěn)定性較差區(qū)，但場(chǎng)址區(qū)無區(qū)域性活動(dòng)斷裂通過，也無中強(qiáng)地震記錄，其地震危險(xiǎn)性主要為來自近場(chǎng)區(qū)及外圍的影響。擬建場(chǎng)地基巖50年超越概率10%地震動(dòng)峰值加速度值為0.179g，基本地震烈度為Ⅷ度。

3.2 基本地質(zhì)條件

3.2.1 地形地貌

DG水電站左、右岸魚道方案場(chǎng)地地形地貌(圖3、圖4)：左岸地形較緩，高程3 515 m以下邊坡一般20°～40°，主要發(fā)育路壟溝，切割較淺；右岸地形較陡，高程3 510 m以下邊坡地形起伏較大，總體坡度40°～50°，主要發(fā)育右上溝、右下溝，切割淺。

3.2.2 地層巖性

兩岸出露出露巖性為喜山期黑云母花崗閃長(zhǎng)巖，局部夾黑云母角閃石英閃長(zhǎng)巖條帶狀巖脈；第四系主要由人工堆積、沖洪積、崩坡積、泥石流堆積物組成，左岸魚道沿線分布多處覆蓋層，魚道進(jìn)口及連續(xù)繞彎梯身段岸坡覆蓋層深厚，右岸魚道沿線覆蓋層經(jīng)工程開挖已基本清除，僅魚道進(jìn)口段分布少量覆蓋層。

3.2.3 地質(zhì)構(gòu)造

左岸場(chǎng)地發(fā)育斷層共23條：Ⅱ級(jí)結(jié)構(gòu)面3條，Ⅲ級(jí)結(jié)構(gòu)面13條，Ⅳ級(jí)結(jié)構(gòu)面7條。右岸發(fā)育斷層共15條：Ⅱ級(jí)結(jié)構(gòu)面3條，Ⅲ級(jí)結(jié)構(gòu)面3條，Ⅳ級(jí)結(jié)構(gòu)面9條。兩岸節(jié)理發(fā)育，主要為順坡陡傾坡內(nèi)節(jié)理、順坡緩傾坡外節(jié)理及與邊坡相交陡傾坡外節(jié)理共計(jì)3組。

3.2.4 水文地質(zhì)條件

兩岸地下水均埋藏較深，未見地下水出露點(diǎn)。地表江水對(duì)混凝土無腐蝕，左岸場(chǎng)地內(nèi)路壟溝為季節(jié)性沖溝，溝水對(duì)混凝土具分解類弱溶出型腐蝕；右岸場(chǎng)地內(nèi)右上溝、右下溝為季節(jié)性沖溝，溝水對(duì)混凝土具分解類中等溶出型腐蝕性。

3.2.5 不良物理地質(zhì)現(xiàn)象

兩岸不良物理地質(zhì)現(xiàn)象主要包括泥石流、危巖體、崩坡積體、冰水堆積體。

左岸場(chǎng)地中部發(fā)育路壟溝，為低頻稀性小型泥石流溝谷，處于發(fā)展～衰退期，屬于輕度易發(fā)，泥石流活動(dòng)危險(xiǎn)性等級(jí)為中等，魚道梯身段從路壟溝下部經(jīng)過；發(fā)育危巖體11處，其中3處治理完成，其余8處危巖體暫未治理；C9崩坡積體位于魚道上游側(cè)，整體基本穩(wěn)定，但其前緣位于水位變幅區(qū)，水庫(kù)正常蓄水后，局部穩(wěn)定性差；冰水堆積體整體穩(wěn)定性較好，但雨季在地表流水沖刷下，存在堆積體前緣及溝壁發(fā)生局部坍塌的可能。

右岸場(chǎng)地內(nèi)發(fā)育右上溝、右下溝，溝內(nèi)可動(dòng)物源少，很難暴發(fā)泥石流，汛期多以?shī)A砂洪流的形式出現(xiàn)，魚道池室未經(jīng)過沖溝；發(fā)育危巖體12處，其中6處治理完成，3處正在治理，3處暫未治理；C12崩坡積位于魚道下游側(cè)，穩(wěn)定性較好，且已完成框格梁支護(hù)；冰水堆積體整體穩(wěn)定性較好，但雨季在地表流水沖刷下，存在堆積體前緣及溝壁發(fā)生局部坍塌的可能。

3.2.6 巖土體物理力學(xué)性質(zhì)

根據(jù)野外鑒定、超重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)、顆分試驗(yàn)成果及工程經(jīng)驗(yàn)，采用綜合分析及類比法，提出魚道場(chǎng)地內(nèi)土層、巖層的主要物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)(表1)。

3.3 工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

根據(jù)場(chǎng)地基本地質(zhì)條件及三維模型分析，對(duì)左、右岸魚道方案場(chǎng)地進(jìn)行工程地質(zhì)評(píng)價(jià)：

1)地震效應(yīng)評(píng)價(jià)，兩岸場(chǎng)地土類型為中硬土，建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類，為可進(jìn)行建設(shè)的一般場(chǎng)地，無地震液化影響，屬抗震一般地段；

2)場(chǎng)地穩(wěn)定性及適宜性評(píng)價(jià)，兩岸場(chǎng)地經(jīng)判別場(chǎng)地穩(wěn)定性為較穩(wěn)定，適宜性為較適宜；

表1 魚道場(chǎng)地巖土層物理力學(xué)參數(shù)建議值一覽表

3)兩岸邊坡穩(wěn)定性經(jīng)分析計(jì)算，整體基本穩(wěn)定～穩(wěn)定性較好，局部穩(wěn)定性較差；

4)建筑物地基評(píng)價(jià)，左岸魚道沿線分布多處覆蓋層，進(jìn)口及連續(xù)繞彎段岸坡覆蓋層深厚采取樁基，路壟斷段建議以橋梁形式跨過，其余部位局部淺層巖體卸荷松弛，需采取支護(hù)措施加固基礎(chǔ)，右岸魚道沿線覆蓋層經(jīng)工程開挖基本清除，可直接利用開挖后弱風(fēng)化巖質(zhì)邊坡作為基礎(chǔ)，進(jìn)口段少量覆蓋層采取樁基；

5)不良地質(zhì)體影響，左岸主要存在路壟溝泥石流溝、未治理危巖體、C9崩坡積體、冰水堆積體，右岸主要存在未治理危巖體、冰水堆積體，對(duì)魚道結(jié)構(gòu)安全有影響；

6)天然建筑材料，兩岸魚道建設(shè)所需骨料預(yù)估各約26萬(wàn)t，實(shí)施階段應(yīng)優(yōu)先利用工程開挖料和拉林鐵路洞挖料，不足部分由JC水電站工程開挖砂礫料采購(gòu)補(bǔ)充。

4 優(yōu)勢(shì)方案比選

DG水電站左、右岸均具備修建魚道的地形地質(zhì)條件，但從左、右岸全魚道方案的基本地質(zhì)條件和工程地質(zhì)評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行比較(表2)，兩方案仍有一定的區(qū)別。經(jīng)比選，右岸魚道方案優(yōu)于左岸魚道方案。

表2 左、右岸魚道方案工程地質(zhì)條件比選一覽表

5 結(jié) 語(yǔ)

綜合西藏DG水電站魚道工程地質(zhì)勘察及ZM水電站魚道建設(shè)成果進(jìn)行總結(jié)：在西藏高山峽谷地段魚道工程勘察過程中，首先要明確勘察任務(wù)，選擇合適的勘察方法，查明基本地質(zhì)條件后利用三維建模軟件輔助進(jìn)行合理分析與評(píng)價(jià)，選擇在地震效應(yīng)、場(chǎng)地穩(wěn)定性及適宜性、邊坡穩(wěn)定性、建筑物地基、不良地質(zhì)體影響、天然建筑材料等方面具有工程優(yōu)勢(shì)的方案進(jìn)行推薦，為后續(xù)更好的設(shè)計(jì)施工打下夯實(shí)的基礎(chǔ)。