3　坝址选择中的重大风险规避

《工业企业总平面设计规范》(GB50187—2012)规定,下列地段和地区不得选为厂址：①发震断层和抗震设防烈度为Ⅸ度及高于Ⅸ度的地区；②有泥石流、滑坡、流沙、溶洞等直接危害的地段；③采矿陷落(错动)区界限内；④爆破危险范围内；⑤坝或堤决溃后可能淹没的地区；⑥重要的供水水源卫生保护区；⑦国家规定的风景区及森林和自然保护区；⑧历史文物古迹保护区；⑨对飞机起落、电台通信、电视转播、雷达导航、重要的天文、气象、地震观察以及军事设施等规定有影响的范围内；⑩Ⅳ级自重湿陷性黄土、厚度很大的新近堆积黄土、高压缩性的饱和黄土和Ⅲ级膨胀土等工程地质恶劣地区；具有开采价值的矿藏区。

除了这些可影响工程建设和运行安全的重大自然风险外,我们还会遇到一些可影响环境、社会和投资等的重大问题,在坝址比选中应详细分析,认真论证,尽力规避。

3.1　东庄水库坝址选择与风险规避

东庄水库位于陕西省黄河二级支流泾河上,年平均径流量19.77亿m3,多年平均流量62.7m3/s,年平均输沙量2.86亿m3,汛期平均含沙量245.8kg/m3,实测最大含沙量1430kg/m3,是黄河上重要的产沙河流之一。

东庄水库的工程任务是：防洪、减淤、灌溉、供水、发电。原高坝方案坝高220m,库容28.5亿m3；低坝方案坝高151m,库容12.6亿m3。

可行性研究阶段,在湾里到河口9km长的深切河段上,曾比选过前山嘴坝址、西马庄坝址和东庄坝址。东庄坝址河谷窄,库容大,拱坝方案主体工程量小,但库区存在2.8km长的碳酸盐岩溶河段；该河段岩体中岩溶发育,地下水位低于河水位15～30m,是典型的悬托河,再加上库内老龙山大断裂及左岸古河槽等问题,东庄水库存在着较严重的水库渗漏问题。而前山嘴和西马庄的库坝区均为砂页岩,虽也存在一些地形地质问题,但问题比较明朗,易于处理。为了论证坝址选择的合理性并分析各自的风险,可行性研究阶段对上述三坝址均做了详细的勘测工作(图2.3-1)。

从地质资料可知,东庄水库位于祁吕山字形构造前弧东翼与秦岭纬向构造的复合部位,渭北中低山丘陵区,坝址区除第四系地层外主要出露下述地层：

图2.3-1　东庄水库三个坝址方案位置图

(1)寒武系灰岩、白云岩。该地层分布于泾河峡谷口两岸及羊毛湾和姚曲波水库以南,地层岩溶发育,地下水位低于河水位数百米,为悬托河。羊毛湾水库地下水位低于河水位80～100m,水库建成后,无法蓄水；姚曲波水库地下水位低于河水位300～350m,蓄水后最大漏水27.8m3/s,库底出现多处塌坑、裂隙、溶洞,经多次处理及天然淤积,十多年后方才正常运行。

(2)奧陶系中下统浅海相沉积质地较纯的碳酸盐岩。该地层厚4600～4700m,在区域上属自西向东缓倾的岩溶发育地层,其地下水位与东部黄河水面相连。在泾河上,该地层主要分布于老龙山断层以南地区,东庄坝址及其库坝区主要位于该地层之上。老龙山断层距坝址前2.8km,为区域性断层,断层宽0.5～1.0m,长约200km,断距大于1000m,斜穿水库,将奧陶系灰岩地层推复于二叠系砂页岩地层之上。老龙山断层及下游120～200m的EW向叱干—御架宫背斜轴部附近岩体,岩溶发育,有57个溶洞、3个溶槽。其中25个溶洞口位于正常高水位746m以下,地下水位低于河水位15～30m,可研阶段实测2.8km碳酸盐岩河段平均漏水量为河水流量的10%,蓄水后该河段为主要渗水河段,预计蓄水后总渗漏量占来水量的25%,为严重岩溶渗漏水库,并可能发生岩溶塌陷型水库触发性地震。

(3)二叠系砂页岩。主要分布于老龙山断层以北地区,前山嘴坝址和西马庄坝址均位于该地层上,该地层质地较软,为弱透水地层。

为了减少东庄库盆渗漏及坝址处的绕坝岩溶渗漏,计划采取下列措施：

(1)坝基防渗帷幕。由于坝基下无可靠隔水层,也无地下水分水岭,库盆和坝基均采用悬挂式防渗帷幕防渗,即坝基与库盆中设四层灌浆平洞,高程分别为749m、690m、630m、580m,这四层平洞与坝体内的廊道贯通,每层帷幕为三排,对库岸及坝基岩体实施灌浆,坝基防渗帷幕最深至高程380m,为坝高1.2倍,左右岸的库盆帷幕在库盆底部交汇,防渗帷幕后设排水幕,形成封闭的防渗体系。

(2)库区岩溶处理。用混凝土封闭已查明的25个岩溶洞口,对洞口周围的岩体进行固结灌浆；老龙山断层及叱干—御架宫背斜轴表面用黏土铺盖封闭,宽300m；对其他库区出露的地层,清除表面覆盖层后,喷25cm厚混凝土,架直径28mm、25mm×25mm钢筋网；老龙山断层挖槽并浇混凝土塞,混凝土塞的宽度为破碎带宽,深为1.5倍破碎带宽,断层及影响带内岩体固结灌浆。

经上述处理,低坝方案中,在相同库容12亿m3下,东庄混凝土拱坝坝高179m,弧高比1.55,厚高比0.226,坝身泄洪,坝后水垫塘消能,地下厂房发电；西马庄和前山嘴坝址均为混凝土面板坝,坝高分别为151m和152m,岸边溢洪道泄洪,岸边式厂房。经比较,东庄坝址的双曲混凝土拱坝加坝肩及古河槽处理,主体工程投资13.6亿元,略低于西马庄坝址和前山嘴坝址的坝体工程投资,但若加上库盆和坝址区防渗帷幕及岩溶处理费用,东庄坝址总投资42.37亿元,比西马庄坝址和前山嘴坝址的33.40亿元和35.55亿元多,且工期长17个月(表2.3-1)。虽然上述岩溶处理是详细的可信的,但综合考虑各坝址的投资、工期,特别是岩溶勘探的难度、岩溶分布及岩溶处理效果的不确定性,以及运行管理中可能遇到的风险,为规避重大岩溶风险,2000年审查意见不推荐在有严重水库渗漏风险的东庄坝址建坝,高坝方案推荐前山嘴坝址,低坝方案推荐西马庄坝址。

表2.3-1　东庄混凝土拱坝与前山嘴、西马庄面板坝方案比较

3.2　锁儿头电站坝址选择及后遗风险

锁儿头电站位于甘肃省武都地区舟曲县,是白龙江尼什峡—沙川河段的最后一个梯级电站。该工程由92m深覆盖层上12.5m高混凝土闸坝、2683m长引水隧洞及装机66MW地面厂房组成。场地地震烈度Ⅷ度。坝轴线上游266m的右岸发育有强沟,底宽150～350m,沟长大于3.5km,纵坡6.7%～9.7%,沟内堆积大量的洪积物和坡积物,一般厚度3～15m,其中距沟口约430m的马土坡滑坡,估计方量约860万m3。沟内长年有水,枯水期流量0.1～0.3m3/s,汛期暴涨暴落。1994年大暴雨期间,强沟曾发生破坏性泥石流,泥石流夹带大量的碎石冲入河道,漫过下游舟曲县的白龙江大桥,造成重大人员伤亡及财产损失。另外,左岸坝轴线下游130m处为著名的锁儿头大型崩塌体,顶部高程1560m,高出河水面181m,崩塌体厚度平均40m,体积约1.38亿m3。该崩塌体现在仍有活动,时有落石滚下；厂房后缘边坡高200余m,存在着高耸落石危险……安全预评价中对这些风险曾一一评述,希望尽量规避,但民营业主看中该电站经济指标较好,依然建设,施工期厂房后缘边坡落石砸死2名工人,现虽已投入生产,但强沟的泥石流及锁儿头崩塌体潜在危险巨大,仍须与地方政府一同加强监测,做好防控措施,编制应急预案,长期保持高度警戒状态,防范重大灾难的发生。