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三峡库区蓄水以来滑坡灾情稳定性趋势分析及对策研究

更新时间:2009-03-28

三峡库区地质构造复杂,河谷深切,地势陡峭,暴雨洪水频繁,自古以来就是滑坡等地质灾害高发区。 随着三峡工程建设基本完成和蓄水运行发电,周期性的巨大水位变化成了滑坡等地质灾害预警预测的重要考虑因素。关于库水位升降对库区地质灾害稳定性影响,不同的学者也做了大量的相关研究[1-6] ,库区地质灾害调查和治理的一线工作者也总结了很多相关经验[7-13] 。 如何利用这些已有的成果,科学预测三峡库区滑坡风险的稳定性趋势并提出针对性对策和建议,对国土管理和库区防灾减灾提供帮助,就显得十分必要。 本文立足于2003-2017年蓄水以来的灾害险情统计,研究了蓄水后水位升降和降雨等诱发因素对滑坡灾害的影响,讨论了库区稳定性趋势,并提出对策建议。

1 蓄水至175m 后库水位基本调度

随三峡水利枢纽工程施工进展, 从2003 年开始三峡水库共经历了三次大幅蓄水过程, 分别是2003 年5 月135 米蓄水, 水位从78 米蓄至135米;2006 年8 月156 蓄水, 水位从135 米蓄至156米;2008 年9 月175 米试验性蓄水,水位从145 米蓄至172 米,2010 年12 月库水位蓄至正常175 米水位,后期库水位每年在175 米到145 米之间周期性波动(图1)。 从图1 看出,三峡库区蓄水后,每年3 月-4 月为三峡库水位缓慢消落阶段, 5 月-6 月为库水位快速消落阶, 7 月-8 月为汛期, 9 月-10月为蓄水阶段, 11 月-次年2 月为库水位175 米高水位运行期。

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2 蓄水以来滑坡灾害稳定性趋势分析

对2003 年蓄水以来三峡库区滑坡灾害 (包括不稳定库岸)变形情况进行统计(图2),结果表明,2003 年、2006 年、2008 年每次蓄水期间涉水地质灾害变形数量都会有明显的增加。 2003 年5 月第一次135 米蓄水, 变形的涉水滑坡等灾害点达到58 处,2008 年172 米试验性蓄水全库区共有129处灾害点发生变形;2008 年至2017 年以来库区滑坡等灾害变形点呈逐年减少趋势 (2014 年灾害点数突增主要是“8.31”暴雨诱发的原因)。

选取了粗糙表面的金属铝和铜样品,在1 064 nm波长下开展了材料反射特性的测量实验,并利用几何光学近似的方法对测量结果进行了验证。

从表4可知,五个影响因素中,因素A即酶用量有显著影响,因素B、C、D、E即液料比、超声波功率、超声波处理温度和超声波处理时间的影响均未达到显著水平.从F值大小可看到,五个因素的影响主次次序为:A>C>D>E>B.

三峡库区滑坡等涉水地质灾害点2009 年有12 处出现变形,2010 年有24 处出现变形,2011 年后变形点的数量逐年减少,2015 年为5 处,总体趋势呈减少趋势(图4)。

3 三峡库区滑坡灾害稳定性诱发因素分析

3.1 降雨

三峡地区是我国暴雨中心之一,暴雨和特大暴雨常引起地下水位升高,造成异常孔隙水压力或动水压力而驱动灾害体再度复活,成为三峡库区滑坡等地质灾害首要诱发因素[9-14]

  

图1 三峡水库调度运行方式Fig. 1 Operation of Three Gorges Reservoir

  

图2 2003年以来三峡库区滑坡灾害数量与库水位关系Fig.2 Relationship between the number of landslide disasters and reservoir water level in Three Gorges Reservoir Area since 2003

(3)7 月-8 月,汛期

3.2 库水位升降

(2)5 月-6 月,库水位快速消落阶段

(1)每年3-4 月,库水位缓慢消落期

上述稳定性趋势表明, 三峡水库蓄水期间(2003 年-2010 年),地质灾害数量明显增加;蓄水完成(2010 年)后库水位变化对涉水滑坡灾害的影响逐渐减弱。 2008 年来库区灾害点变形数量减少原因, 一是对一些持续变形的灾害体进行工程防治,二是一些灾害体经过一段时间变形,应力得到释放而变形趋缓。 也就是说,在当前水位运行调度下,排除偶然工况或极端工况下的影响,库水位对涉水滑坡等灾害的影响成为正常作用或长期影响。

根据三峡库区气象规律和库水位调度计划,库水位升降每年从时间上可划分为5 个阶段,我们分别对5 个时间段库水位升降对涉水滑坡灾情的影响进行统计对比。

因此,5 月- 6 月库水位快速消落阶段,是库区滑坡等灾害的多发期。虽然这一趋势随着时间的推移正在减弱,但库水位下降速率仍然是影响库区涉水地质灾害稳定的重要因素。三峡防治指挥中心规定库水下降速率不超过0.6 米/天的原理正在于此。

库水位快速下降,涉水地质灾害受动水压力的作用变形数量明显增加, 第一次试验性蓄水后,2009 年-2012 年前4 年库水位快速消落期受动水压力作用,各年变形的灾害点分别为29 处、27 处、23 处、32 处,从2013 年开始大幅减少为3 处,2014年为7 处,2015 年变形点数量又有增加为11 处。增多原因是由于,2015 年6 月1 日,“东方之星”客轮翻沉后, 长江防总要求三峡水库控制下泄流量,为救援沉船创造有利环境,此时三峡坝前水位已降至149 米,为了支援“东方之星”沉船救援工作,三峡水库腾库到位的时间较往年推迟了10 余天。 救援活动结束后6 月10 日水库开始快速消落,6 月21 日水位降至145.13 米, 期间库水位最大下降速度为1.05 米/日, 水位快速消落产生的动水压力共引起6 处地质灾害出现明显变形,使5-6 月涉水灾害点变形数量达11 处,比2014 年同期变形灾害点增加6 处。 所以总体趋势来看,5-6 月库水位快速消落期间,库水位对地质灾害变形的影响呈减弱趋势;从另一个角度看,库水位升降速率仍然是影响滑坡灾害稳定性的关键因素,尤其是偶然性水位升降速率发生变化,更是不可忽视的因素(图5)。 为了长江航道和大坝的安全运行,三峡库区防治指挥部提出库水位下降速率不超过0.6 米/天。

斯普金斯说:“我想,我得复习一下解剖学知识,因为很明显我漏掉了一些东西。我在看颅骨的解剖。看到了这张血管的图片,它们从骨髓穿过骨头的孔洞,进入脑膜,然后在另一边变成脑膜血管。那一刻,我就像在说,‘天哪!这谁会知道。’”

  

图3 2003年来灾(险)情与强降雨的关系Fig. 3 Relationship between disaster(risk) and heavy rainfall since 2003

  

图4 库水位缓慢消落期涉水滑坡变形数量对比(2009-2017)Fig. 4 Comparison of the number of deformation of waterwading landslide during water fall slowly (2009-2017)

我们对2003 年以来日降雨量大于80 mm,2 日连续降雨量大于100 mm,3 日连续降雨量大于120 mm 的暴雨次数与当年库区滑坡等变形数进行统计(图3),结果表明,每年滑坡等灾害数量跟暴雨发生的次数呈正相关,其中年3 日连续降雨量大于120 mm 暴雨次数与当年涉水滑坡变形数量的耦合关系最好,说明暴雨是库区涉水滑坡最主要诱发因素。

汛期滑坡的发生数量受降雨和库水位升降双重的影响, 而2009 年-2017 年9 年间7-8 月降雨诱发的地质灾害有148 处(图6),2014 年数量最多达到82 起,这年“8.31”一次百年暴雨诱发变形的涉水地质灾害达到71 处。 图6 表明该段时间每年明显变形的滑坡数量没有减少的趋势。

  

图5 库水位快速消落期涉水滑坡变形数量对比(2009-2017)Fig. 5 Comparison of the number of deformation of waterwading landslide during water fall quickly (2009-2017)

  

图6 汛期涉水滑坡变形数量对比(2009-2017)Fig. 6 Comparison of the number of deformation of waterwading landslide in flood season (2009-2017)

(4)9 月-10 月,蓄水阶段(145 米蓄至175 米)

从图7 可以看出,2009-2017 年受库水浮托减重作用, 每年变形的灾害点分别为10 处、9 处、15处, 明显少于同年5 月-6 月水位快速消落期各年数量, 从2012 年开始变形点数量开始减少,2015年灾情点只有2 处,2017 年实然增加到15 起,主要是受9 月底至10 月中旬库区大范围遇到百年一遇华西秋汛影响。

(5)11 月-次年2 月, 库水位175 米高水位运行期

该段时间库水位多数在170 米-175 米之间运行,2009 年-2017 年每年涉水地质灾害明显变形数量分别为34 年、8 处、15 处7 处、5 处、5 处、0 处在逐年减少 (图8), 总体趋势来看,11-2 月库水位175 米高水位运行期,库水位对滑坡变形的影响呈减弱趋势。

4 讨论分析

4.1 滑坡灾情稳定性趋势分析

2009 年-2017 年,三峡水库175 米试验性蓄水以来,从库水位变化各阶段涉水滑坡发生明显变形的数量分析 (图9),3 月- 4 月库水位缓慢消落阶段、 9 月-10 月蓄水阶段、11 月-次年2 月库水位高水位运行阶段,滑坡发生明显变形的灾害点数量占总变形点数量的13%、13%和15%, 所占比重较小,并且滑坡稳定性趋势与库水位升降关联性逐渐减弱;5 月- 6 月,库水位快速消落阶段,发生明显变形的滑坡灾害点数量较多, 占总变形数量的28%;7 月- 8 月汛期,发生明显变形的滑坡灾害点数量最多,占变形数量的31%。

根据南安被动房项目情况,结合政府推广被动房的积极性以及购房者对购买被动房的态度,将复制动态方程其他相关参数设置初始值如下:S1=4、S2=0.5、S3=7、S4=1、S5=3,C1=1、C2=1.5、C3=1,Y=0.4。在讨论某个参数时会相应的对该参数进行变化,其他参数保持不变,变化时需要满足S5>C3和S3>S2+C1+C2。

通过分析图6可以得出以下结论:平纵横合成加速度值除了初始阶段(主要是由于UM软件对超高的自动修正,此段无实际意义可以忽略),其余段均小于0.6 m/s2,采用文献[5]的横向力加速度标准来评价舒适性,发现道路设计成果的动态性能比较好。路段内,平纵横合成加速度出现拉升的位置基本上都是汽车加减速与匀速突变的位置。由于车辆运行时与x、y轴成一定的角度,因此,从图6中可以发现在直线路段上,x轴向加速度和y轴向的加速度要受到路拱坡度的影响,产生的加速度分别向各轴进行投影,在曲线段内,这种影响尤为明显。此外,将上述图中两个路段的平纵横合成加速度对时间求导,得到了合成加速度变化率图形,具体如图7所示。

每年7-8 月的汛期是库区滑坡等灾害高发区,该段时间每年明显变形的滑坡数量没有减少的趋势,强降雨是诱发库区涉水滑坡等灾害变形的主要因素。

由此,我们可以得出一个结论:三峡水库蓄水以来,在当前水位运行调度下,库水位下降速率和降雨量大小是当前影响库区滑坡灾情稳定性的主要诱发因素。

我们可以看到Alice和Bob的隐私策略是冲突的,根据之前策略冲突的处理方法,最终Ted得到的消息中,“教师”由“社会角色”代替,定位中的“江宁区”由“南京”代替,所以最后Ted在他自己的移动在线社交应用上看到的Alice发布的消息内容是这样的:今天天气很好,我跟我的好朋友Bob一起去了幼儿园看望小朋友,因为Bob是社会角色,所以他跟孩子们相处的很融洽。消息最后有一个定位是南京。这样就很好的保护了Alice跟Bob的隐私。

  

图7 蓄水期涉水滑坡变形数量对比(2009-2017)Fig. 7 Comparison of the number of deformation of waterwading landslide during water storage period (2009-2017)

  

图8 库水位高位运行期涉水滑坡变形数量对比(2009-2017)Fig. 8 Comparison of the number of deformation of waterwading landslide during high water level operating period (2009-2017)

  

图9 库区各时段滑坡变形数量对比(2009-2017)Fig. 9 Comparison of the number of landslide deformation in different time segments of reservoir area(2009-2017)

4.2 对策建议

根据三峡库区滑坡等地质灾害稳定性趋势与发生的时间节点和升降速率的关系,管理者、技术人员以及普通群众都应该高度重视, 抓住每年的5-6 月份、7-8 月份两个时间段,严格控制库水位下降速率,关注强降雨期间滑坡的变形情况,是库区做好防灾减灾的重点;抓住重点,消除隐患,做好监测预警工作,把库区滑坡防治工作提高到一个新阶段。

5 结论

(1)在当前水位运行调度下,库水位升降速率和降雨量大小是影响库区滑坡稳定性的主要诱发因素。

(2) 按照滑坡发生的时间节点及主要影响因素, 每年的5-6 月份要严格控制库水位下降速率,7-9 月份重点防范强降雨对滑坡稳定性的影响。

参考文献:

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[2] Huang B L, Yin Y P, Liu G N, Wang S C, Chen X T, Huo Z T. Analysis of waves generated by Gongjiafang landslide in Wu Gorge, three Gorges reservoir, on November 23,2008 [J] .Landslide,2012,9(3):395-405.

[3] 殷坤龙, 杜 娟, 汪 洋. 清江水布垭库区大堰塘滑坡涌浪分析[J] . 岩土力学, 2008, 29(12):3266-3270.

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[12] 重庆市国土资源和房屋管理局.地质灾害防治“四重”网格化管理群测群防员工作指南[R] .2017.

[13] 巴东县国土资源局.巴东县地质灾害防治网格化管理暂行办法[R] .2016.

[14] 殷跃平. 三峡库区边坡结构及失稳模式研究[J] .工程地质学报, 2005, 13(2): 145-152.

 
霍志涛,田盼,董好刚,付小林,杨建英,叶润青,范意民
《华南地质与矿产》 2018年第04期
《华南地质与矿产》2018年第04期文献

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