水電工程環(huán)境邊坡危險(xiǎn)源危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)體系初步研究

吉 鋒，鄧忠文

（1.成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059；2.國(guó)家電力公司成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，成都 610072）

水電工程環(huán)境邊坡危險(xiǎn)源危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)體系初步研究

吉 鋒1，鄧忠文2

（1.成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059；2.國(guó)家電力公司成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，成都 610072）

隨著西部水電建設(shè)事業(yè)的深入開展，環(huán)境邊坡危險(xiǎn)源問(wèn)題也日益突出，這是由于人類工程活動(dòng)對(duì)壩區(qū)開口線內(nèi)的開挖邊坡穩(wěn)定性給予了足夠重視和治理，而對(duì)于開口線以外保持其自然穩(wěn)定的環(huán)境邊坡，不可能也沒(méi)必要對(duì)其自然狀態(tài)開展整體性分析與大規(guī)模治理，也不可能強(qiáng)求達(dá)到與工程開挖邊坡一樣的安全控制標(biāo)準(zhǔn)，加之目前尚無(wú)規(guī)范明確指導(dǎo)，亦無(wú)研究資料公開出版以供參考，導(dǎo)致其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和防護(hù)體系不系統(tǒng)、不統(tǒng)一，成為了水電站施工和運(yùn)行期的安全隱患。通過(guò)對(duì)環(huán)境邊坡危險(xiǎn)源的定義、類型、邊坡安全等級(jí)、防治標(biāo)準(zhǔn)等一系列問(wèn)題進(jìn)行闡述和討論，建立了系統(tǒng)的邊坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)體系，為進(jìn)一步研究提供基礎(chǔ)。

水電站；環(huán)境邊坡；危險(xiǎn)源；危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)體系

目前，我國(guó)西部水電建設(shè)工程正如火如荼地進(jìn)行著，水電工程經(jīng)過(guò)前期預(yù)可行性研究、可行性研究、施工圖設(shè)計(jì)等階段，工程區(qū)的地質(zhì)認(rèn)識(shí)較為深入［1，2］，對(duì)樞紐區(qū)可能威脅構(gòu)筑物的工程邊坡治理措施也較為充分，尤其壩肩工程邊坡、進(jìn)水口邊坡等安全級(jí)別較高的邊坡設(shè)計(jì)和施工均更加嚴(yán)謹(jǐn)［3］，安全裕度充分。然而隨著水電建設(shè)的大規(guī)模進(jìn)行，開挖線以外的環(huán)境邊坡上潛在危險(xiǎn)源對(duì)水電站施工期和運(yùn)行期的安全隱患逐漸日益凸顯。因?yàn)椋祟惞こ袒顒?dòng)對(duì)開口線內(nèi)的開挖邊坡穩(wěn)定性給予了足夠重視和治理，而對(duì)于開口線以外維持其自然穩(wěn)定條件的那部分自然斜坡，不可能也沒(méi)必要對(duì)其自然狀態(tài)開展整體性分析與大規(guī)模治理，也不可能強(qiáng)求達(dá)到與工程開挖邊坡一樣的安全控制標(biāo)準(zhǔn)。這一部分自然斜坡上隱伏著潛在安全隱患，但目前尚無(wú)相關(guān)規(guī)范明確指導(dǎo)環(huán)境邊坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)、亦無(wú)相關(guān)文獻(xiàn)和研究資料公開出版，為保證水電建設(shè)工程的順利進(jìn)行，建立環(huán)境邊坡危險(xiǎn)源危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)體系在水電站大規(guī)模施工的當(dāng)今顯得尤為緊迫。

1 環(huán)境邊坡危險(xiǎn)源概念及類型

對(duì)于水電站樞紐區(qū)邊坡而言，危險(xiǎn)源特指在邊坡開挖開口線以外存在并對(duì)工程區(qū)構(gòu)成威脅，在不利工況下（尤其在降雨、風(fēng)荷載及振動(dòng)等作用下）可能發(fā)生崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，進(jìn)而造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的風(fēng)化卸荷巖體、危石、松散堆積體及滑坡堆積物等。其存在直接威脅其下部施工作業(yè)與運(yùn)行工作期間的人員、設(shè)備及建筑物、構(gòu)筑物安全，有必要針對(duì)其可能的災(zāi)害程度采取有效防治措施，減免或解除對(duì)工程建設(shè)的威脅，提高抵御自然災(zāi)害的能力。

水電工程環(huán)境邊坡危險(xiǎn)源類型一般主要包括滑坡、泥石流、危巖體、風(fēng)化卸荷帶、高位松散堆積體等類型。另外，水電工程建設(shè)比較特殊和突出的危險(xiǎn)源是由于高邊坡開挖造成的松散棄渣（圖1），棄渣一般松散停積于坡面上或堆積在坡腳，易于再次失穩(wěn)。

圖1 施工邊坡產(chǎn)生大量棄渣Fig.1 Large amount of wastematerials produced by the slope construction

2 環(huán)境邊坡安全等級(jí)劃分及防治標(biāo)準(zhǔn)

樞紐區(qū)開挖線內(nèi)工程邊坡和開挖線外環(huán)境邊坡安全級(jí)別有所不同。眾所周知，樞紐區(qū)開挖線以內(nèi)的工程邊坡對(duì)水工建筑物的影響較大，是地質(zhì)、設(shè)計(jì)和施工各階段的工作重點(diǎn)［4］，水電水利規(guī)范對(duì)相應(yīng)邊坡級(jí)別有明確規(guī)定。而開挖線以外的環(huán)境邊坡受工程擾動(dòng)相對(duì)較小，經(jīng)歷史上長(zhǎng)期固結(jié)作用自身有一定安全儲(chǔ)備，另外坡面上喬木、灌木等植被對(duì)危險(xiǎn)源啟動(dòng)和運(yùn)動(dòng)有一定保護(hù)作用。與開挖線內(nèi)邊坡相比，由于環(huán)境邊坡危險(xiǎn)源賦存環(huán)境的不同致使對(duì)水工建筑物的威脅也有所差異，因此根據(jù)水工建筑物與環(huán)境邊坡的關(guān)系，建立環(huán)境邊坡的級(jí)別和防治標(biāo)準(zhǔn)意義重大。

邊坡級(jí)別依據(jù)工程等級(jí)及水工建筑物在工程中的作用和重要性確定，根據(jù)《水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)》可知永久性水工建筑物和臨時(shí)性建筑物級(jí)別。然后，根據(jù)《水電水利工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL／T 5353－2006），邊坡級(jí)別按照所屬樞紐工程等級(jí)、建筑物級(jí)別、邊坡所處位置、邊坡重要性和失事后的危害程度綜合確定（見(jiàn)表1）。

表1 水電水利工程邊坡類別和級(jí)別劃分Table 1 Classification of type and level of slopes at hydropower projects

根據(jù)《水電水利工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》，邊坡級(jí)別與其失事后的危害程度有關(guān)。環(huán)境邊坡與開挖線內(nèi)邊坡對(duì)建筑物的影響程度顯然并不完全一樣。開挖線內(nèi)的邊坡直接臨近構(gòu)筑物或構(gòu)筑物直接依存于地質(zhì)體，一旦失穩(wěn)，對(duì)構(gòu)筑物影響較大；而環(huán)境邊坡相對(duì)于開挖線內(nèi)邊坡而言，多位于上坡面，距離工程構(gòu)筑物較遠(yuǎn)，且開挖線附近已經(jīng)得到一定程度加固，開挖線以外受到工程擾動(dòng)較小，環(huán)境邊坡坡面上灌木、喬木等植被茂盛，不利于危險(xiǎn)源啟動(dòng)和運(yùn)動(dòng)，所以其對(duì)構(gòu)筑物影響相對(duì)較小。另外，根據(jù)《水利水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL386－2007），邊坡級(jí)別的確定尚需考慮以下因素：①對(duì)建筑物安全和正常運(yùn)用的影響程度；②對(duì)人身和財(cái)產(chǎn)安全的影響程度；③邊坡失事后的損失大小；④邊坡規(guī)模大小；⑤邊坡所處位置；⑥臨時(shí)邊坡還是永久邊坡；⑦社會(huì)和環(huán)境因素。

綜上所述，邊坡級(jí)別的劃分是根據(jù)相關(guān)水工建筑物的級(jí)別及邊坡與水工建筑物的相互關(guān)系，并對(duì)邊坡破壞造成的影響進(jìn)行論證后而確定，《水利水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL386－2007）中建議：①邊坡一旦失穩(wěn)，相關(guān)水工建筑物完全破壞或功能完全喪失，則邊坡級(jí)別與建筑物級(jí)別相同；②邊坡一旦失穩(wěn)，相關(guān)水工建筑物遭到較大的破壞或功能受到比較大的影響，需進(jìn)行專門的除險(xiǎn)加固后才能投入正常運(yùn)用，則邊坡級(jí)別可降低一級(jí)；③邊坡一旦失穩(wěn)，相關(guān)水工建筑物遭到一些破壞或功能受到一些影響，及時(shí)修復(fù)后仍能使用，則邊坡級(jí)別可降低二級(jí)；④邊坡一旦失穩(wěn)，相關(guān)水工建筑物僅受到很小的影響或間接地受到影響，則邊坡級(jí)別可選擇最低級(jí)別。

根據(jù)以上規(guī)范釋文可初步確定環(huán)境邊坡級(jí)別，如大渡河中游某擬建的大型水電站，其環(huán)境邊坡級(jí)別如表2所示，從而也科學(xué)合理地確定了邊坡的防治標(biāo)準(zhǔn)（表3），不會(huì)出現(xiàn)因防治標(biāo)準(zhǔn)過(guò)高而造成的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。

表2 某水電站環(huán)境邊坡級(jí)別匯總表Table 2 Level of different environmental slopes at a hydropower station

3 危險(xiǎn)源的穩(wěn)定性及危險(xiǎn)性等級(jí)劃分

環(huán)境邊坡危險(xiǎn)源主要有土質(zhì)和巖質(zhì)兩大類，關(guān)于其穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法和穩(wěn)定程度劃分在現(xiàn)有規(guī)范中均有明確規(guī)定（表4、表5），本次沿用規(guī)范。在危險(xiǎn)源穩(wěn)定性評(píng)判的基礎(chǔ)上，由于其規(guī)模、破壞方式、失穩(wěn)后的危害程度不同，危險(xiǎn)源的等級(jí)和危險(xiǎn)性程度也均不同，但目前水電水利規(guī)范中對(duì)危險(xiǎn)源危險(xiǎn)性等級(jí)無(wú)明確規(guī)定，因此，有必要綜合相關(guān)行業(yè)關(guān)于危險(xiǎn)源危險(xiǎn)性的規(guī)定綜合研究確定水電站環(huán)境邊坡的危險(xiǎn)性。

表4 巖土質(zhì)斜坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分Table 4 Classification of slope stability for rock-soilmass

表5 危巖體穩(wěn)定程度等級(jí)劃分表Table 5 Classification of stability for unstable rock mass

根據(jù)表4、表5可對(duì)危巖體和巖土質(zhì)斜坡穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。另外，在環(huán)境邊坡危險(xiǎn)源中，部分危險(xiǎn)源雖然安全儲(chǔ)備較低，但由于規(guī)模小、影響的構(gòu)筑物級(jí)別相對(duì)較低，其危害性并不十分嚴(yán)重，因此對(duì)于危險(xiǎn)源的等級(jí)劃分而言，不僅與其穩(wěn)定性有關(guān)，還與其危害程度有關(guān)。綜上所述，危險(xiǎn)源危險(xiǎn)性是指明顯可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害且將可能造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失的程度。目前我國(guó)危險(xiǎn)源的危險(xiǎn)性分級(jí)尚未制定統(tǒng)一的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，參考地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估相關(guān)規(guī)程規(guī)范［5－7］，根據(jù)工程區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性和可能造成損失大小綜合判別。

環(huán)境邊坡危險(xiǎn)源失穩(wěn)的可能性可根據(jù)前述穩(wěn)定性評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)定量計(jì)算，亦可根據(jù)影響因素進(jìn)行綜合判定，當(dāng)能判斷危險(xiǎn)源的穩(wěn)定性時(shí)，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性應(yīng)根據(jù)危險(xiǎn)源在不利工況下的穩(wěn)定性來(lái)判斷，見(jiàn)表6。地質(zhì)災(zāi)害可能造成的損失分級(jí)見(jiàn)表7。根據(jù)以上危險(xiǎn)源失穩(wěn)可能性和損失大小可確定危險(xiǎn)源危險(xiǎn)大小見(jiàn)表8。

表6 危險(xiǎn)源失穩(wěn)可能性的判定Table 6 Possibility of hazard instability

表7 危險(xiǎn)源可能造成的損失大小分級(jí)Table 7 Classification of possible loss caused by the hazard

表8 環(huán)境邊坡危險(xiǎn)源危險(xiǎn)性大小劃分Table 8 Classification according to risk levels

根據(jù)以上危險(xiǎn)源的危險(xiǎn)性大小，確定危險(xiǎn)源等級(jí)，見(jiàn)表9。

表9 危險(xiǎn)源等級(jí)劃分Table 9 Grading of hazard sources

綜上所述，目前水電邊坡危險(xiǎn)源的危險(xiǎn)性分級(jí)尚未制定統(tǒng)一的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)上述環(huán)境邊坡中危險(xiǎn)源的穩(wěn)定程度和危害程度對(duì)危險(xiǎn)源的危險(xiǎn)性等級(jí)劃分，能夠較好地解決評(píng)判中的一些問(wèn)題。表10為某擬建水電站危險(xiǎn)源等級(jí)表。

表10 某擬建水電站樞紐區(qū)環(huán)境邊坡危險(xiǎn)源統(tǒng)計(jì)Table 10 Types of hazard of environmental slopes at a hydropower station to be built

4 危險(xiǎn)源防治原則

由于危險(xiǎn)源的類型和破壞方式不同，所影響的水工建筑物級(jí)別也有所差異，如壩肩邊坡、泄洪洞邊坡等為永久性建筑，料場(chǎng)邊坡及臨時(shí)公路邊坡等為臨時(shí)建筑物，因此對(duì)環(huán)境邊坡危險(xiǎn)源的防治措施和防治強(qiáng)度應(yīng)有所區(qū)分。

對(duì)于永久邊坡，防治措施要保證在整個(gè)水電站正常運(yùn)營(yíng)期間危險(xiǎn)源均不會(huì)對(duì)其相應(yīng)的水工建筑產(chǎn)生重大危害，不能影響水電站正常運(yùn)營(yíng)，所以對(duì)于存在安全隱患的工點(diǎn)除一般的巡檢、指示牌預(yù)警外，尚需要采用一定的工程措施防護(hù)，其防治強(qiáng)度相對(duì)臨時(shí)邊坡而言較高；對(duì)于臨時(shí)邊坡，防治措施要保證在水電站建設(shè)期間，不會(huì)由于危險(xiǎn)源的失穩(wěn)破壞影響工程的進(jìn)展、人員和設(shè)備的安全，但對(duì)于治理難度較大，研究深度尚不深入的臨時(shí)邊坡而言，要進(jìn)行大強(qiáng)度的工程防護(hù)無(wú)論是從經(jīng)費(fèi)上還是集中力量建設(shè)大壩這一戰(zhàn)略上均不現(xiàn)實(shí)。因此，在保證建設(shè)期間人員、設(shè)備安全的前提下，可適當(dāng)降低治理強(qiáng)度，但要加強(qiáng)巡檢、預(yù)警、調(diào)度控制方面的投入。另外，建議在對(duì)危險(xiǎn)源的治理過(guò)程中，先就劃分等級(jí)高的危險(xiǎn)源進(jìn)行治理，此類危險(xiǎn)源危險(xiǎn)程度相對(duì)較高，治理需求也相對(duì)較迫切，無(wú)論是臨時(shí)邊坡還是永久邊坡，因此，要做到危險(xiǎn)源在施工期間和運(yùn)營(yíng)期間的安全，必須要做到“分區(qū)對(duì)待、分級(jí)治理”的原則。

5 結(jié) 論

通過(guò)以上分析，可得出以下初步結(jié)論：

（1）隨著水電建設(shè)事業(yè)的深入開展，環(huán)境邊坡危險(xiǎn)源問(wèn)題日益突出，其主要是指工程邊坡開挖線以外的那部分有可能在施工或運(yùn)行期失穩(wěn)的邊坡，其危險(xiǎn)源類型包括滑坡、泥石流、危巖體、棄渣等。

（2）環(huán)境邊坡級(jí)別與開挖線內(nèi)的工程邊坡有所不同，其與失事后產(chǎn)生的危害程度有關(guān)，根據(jù)危害程度其級(jí)別可比相應(yīng)構(gòu)筑物級(jí)別降低一級(jí)、兩級(jí)或三級(jí)。

（3）危險(xiǎn)源的等級(jí)根據(jù)失穩(wěn)的可能性和損失大小綜合確定，可將危險(xiǎn)性程度分為大、中等、小，分別對(duì)應(yīng)Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ級(jí)危險(xiǎn)源。

（4）危險(xiǎn)源的防治要遵循“分區(qū)治理、分級(jí)對(duì)待”的原則。

［1］ DL／T 5353—2006，水電水利工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)電力出版社.（DL 5353—2006，Specification for Slope Design ofWater Resources and Hydropower Engineering［S］.Beijing：China Electric Power Press.（in Chinese））

［2］ DL 5180—2003，水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：中國(guó)電力出版社.（DL 5180－2003，Classification＆Design Safety Standard of Hydropower Projects［S］.Beijing：China Electric Power Press.（in Chinese））

［3］ SL 386—2007，水利水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)水利水電出版社.（SL 386—2007，Code for Slope Design of Water Resources and Hydropower Engineering Design［S］.Beijing：China Water Power Press.（in Chinese））

［4］ 張倬元，王士天，王蘭生.工程地質(zhì)分析原理（第二版）［M］.北京：地質(zhì)出版社，1994.（ZHANG Zhuo-yuan，WANG Shi-tian，WANG Lan-sheng.Geological Analysis Theory（Second Edition）［M］.Beijing：Geological Publishing House，1994.（in Chinese））

［5］ 胡卸文.水利水電工程建設(shè)用地地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估中的若干技術(shù)問(wèn)題探討［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2007，34（1）：126－128.（HU Xie-wen.Technical Issues on Geological Hazard Assessment ofWater Resources and Hydropower Engineering［J］.Hydrogeology and Engineering Geology，2007，34（1）：126－128.（in Chinese））

［6］ 國(guó)土資源部.關(guān)于加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估工作的通知及其附件1—地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估技術(shù)要求（試行）［Z］.北京：國(guó)土資源部，2004.（Ministry of Land and Resources.Notice on Strengthening the Assessment of Geological Hazard，Annex 1—Technical Requirements for Geological Hazard Assessment（Trial）［Z］.Beijing：Ministry of Land and Resources，2004.（in Chinese））

［7］ 國(guó)土資源部.地質(zhì)災(zāi)害防治條例［M］.北京：中國(guó)大地出版社，2003.（Ministry of Land and Resources.Regulations of Geological Hazard Prevention and Control［M］.Beijing：China Land Press，2003.（in Chinese） ）

（編輯：曾小漢）

Risk Assessment System for Environmental Slope Hazard at Hydropower Project

JIFeng1，DENG Zhong-wen2
（1.State Key Laboratory of Geohazard Prevention and Geoenvironment Protection，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China；2.Chengdu Hydroelectric Investigation＆Design Institute of State Power Corporation，Chengdu 610072，China）

The construction of hydropower station in west China gave rise to an increasingly obvious problem of environmental slope hazard.The stability of slope within the opening line

sufficient attention and regulation by human engineering activities；whereas the environmental slope outside the opening line still keeps its natural stability.It is neither necessary nor possible tomake comprehensive analysis or extensive regulation on its natural state and to impose the same safety control standard aswith excavated slopes.In addition，the lack of standard guidance or research documents published for reference brings about neither systematic nor unified evaluation criteria and protectivemeasures，which has become a potential safety hazard for the construction and operation of hydropower stations.In this paper，issues regarding the defining，classification，slope safety level，prevention and control criterion of environmental slope hazard are expounded，and a risk assessment system is proposed to provide basis for further research.

hydropower station；environmental slope；hazard；risk assessment system

TU457

A

1001－5485（2011）07－0024－04

2010-10-11

吉 鋒（1980-），男，山西翼城人，博士，主要從事巖土及工程地質(zhì)教學(xué)及科研工作，（電話）028-65023912（電子信箱）jeifens＠163.com。