西藏DG水電站魚道工程地質勘察及方案比選

韋志遠，孫興偉，張德強，秦 波，羅 文

(華東勘測設計院(福建)有限公司，福建 福州 350003)

我國現處于經濟高速增長階段，水利水電事業蓬勃發展，但同時流域生態問題日漸突出，妥善協調好兩者之間的關系并實現可持續發展具有重要意義。魚道作為連接攔河閘壩上下游的“橋梁”，可適當減緩閘壩對魚類洄游的阻隔，增強河流連通性。與國外相比，我國魚道建設起步較晚，魚道的設計建設及運營效果監測等相關研究仍顯粗淺[1-2]。在魚道布置場地地質勘察方面，評價系統尚不完善，目前國內沒有與之相對應的規程規范要求，且從地域上來看，國內魚道建設多分布在西南地區，尤其以四川省為主[3]，西藏高寒高海拔地區魚道建設數量少，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勘察為例，結合下游梯級ZM水電站[4-5]已建運行魚道實例，總結列明西藏高山峽谷特殊地質環境[6]下魚道工程勘察的任務與方法，對魚道布置場地工程地質分析、評價及優勢方案比選過程進行了闡述，為后續梯級電站魚道建設及類似工程提供參考與依據。

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，開發任務為發電，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電系統等組成。魚道為次要建筑物，屬永久設施，與大壩結合段建筑物為2級建筑物，其余為3級建筑物，相應水工建筑物結構安全級別均為Ⅱ級。

DG魚道上下游最大運行水位差達80 m，樞紐區兩岸均具備修建魚道的場地條件，初步擬定左岸魚道方案和右岸魚道方案：左岸魚道方案進口段布置在導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繞彎上升，穿過大壩至壩前，出口段布置在上游圍堰與導流洞進水口間區域；右岸魚道方案進口段布置在尾水渠內，在尾水渠邊坡連續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 勘察任務與方法

2.1 勘察任務

現階段魚道工程勘察暫無相應規程規范明確任務內容，根據DG水電站魚道建設任務要求，結合ZM水電站勘察成果和類似工程規范要求，提出魚道工程勘察的主要任務為：查明場地所處區域地質條件；查明場地的地形地貌、地層巖性、地質構造、水文、不良物理地質現象等基本地質條件；查明地層結構并提供其主要物理力學參數；評價場地地震效應、穩定性及適宜性；分析邊坡結構特征并進行穩定性評價；提出構筑物基礎持力層選擇和地質承載力建議值；分析不良地質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的地質測繪、鉆探、坑槽探等方法，必要時輔以井探或物探方法查明場地內基本地質條件，同時采用原位測試與室內試驗相互結合的方法給出場地內各巖土體物理力學參數，一般即可滿足勘察要求并保證勘察質量。

在內業整理分析評價方面，可考慮應用三維建模軟件，建立魚道勘察數據庫和三維地質模型，便于地質條件的快速識別和合理分析，準確編制報告及圖紙。

3 地質分析與評價

根據勘察任務要求，通過各類勘察方法，建立了DG水電站魚道地質三維模型(圖3、圖4)，查明了各魚道方案布置場地地質條件，并進行了工程所需各項評價簡要敘述如下。

圖3 DG水電站魚道地質三維模型(左岸視角)

圖4 DG水電站魚道地質三維模型(右岸視角)

3.1 區域地質及地震

DG水電站魚道場地所在區域為青藏高原南部，位于拉薩地塊南部邊緣，靠近雅魯藏布江縫合帶。區域構造穩定性分級屬穩定性較差區，但場址區無區域性活動斷裂通過，也無中強地震記錄，其地震危險性主要為來自近場區及外圍的影響。擬建場地基巖50年超越概率10%地震動峰值加速度值為0.179g，基本地震烈度為Ⅷ度。

3.2 基本地質條件

3.2.1 地形地貌

DG水電站左、右岸魚道方案場地地形地貌(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巖，局部夾黑云母角閃石英閃長巖條帶狀巖脈；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，魚道進口及連續繞彎梯身段岸坡覆蓋層深厚，右岸魚道沿線覆蓋層經工程開挖已基本清除，僅魚道進口段分布少量覆蓋層。

3.2.3 地質構造

左岸場地發育斷層共23條：Ⅱ級結構面3條，Ⅲ級結構面13條，Ⅳ級結構面7條。右岸發育斷層共15條：Ⅱ級結構面3條，Ⅲ級結構面3條，Ⅳ級結構面9條。兩岸節理發育，主要為順坡陡傾坡內節理、順坡緩傾坡外節理及與邊坡相交陡傾坡外節理共計3組。

3.2.4 水文地質條件

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

3.2.5 不良物理地質現象

兩岸不良物理地質現象主要包括泥石流、危巖體、崩坡積體、冰水堆積體。

左岸場地中部發育路壟溝，為低頻稀性小型泥石流溝谷，處于發展～衰退期，屬于輕度易發，泥石流活動危險性等級為中等，魚道梯身段從路壟溝下部經過；發育危巖體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，整體基本穩定，但其前緣位于水位變幅區，水庫正常蓄水后，局部穩定性差；冰水堆積體整體穩定性較好，但雨季在地表流水沖刷下，存在堆積體前緣及溝壁發生局部坍塌的可能。

右岸場地內發育右上溝、右下溝，溝內可動物源少，很難暴發泥石流，汛期多以夾砂洪流的形式出現，魚道池室未經過沖溝；發育危巖體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，穩定性較好，且已完成框格梁支護；冰水堆積體整體穩定性較好，但雨季在地表流水沖刷下，存在堆積體前緣及溝壁發生局部坍塌的可能。

3.2.6 巖土體物理力學性質

根據野外鑒定、超重型圓錐動力觸探試驗、顆分試驗成果及工程經驗，采用綜合分析及類比法，提出魚道場地內土層、巖層的主要物理力學性質參數(表1)。

3.3 工程地質評價

根據場地基本地質條件及三維模型分析，對左、右岸魚道方案場地進行工程地質評價：

1)地震效應評價，兩岸場地土類型為中硬土，建筑場地類別為Ⅱ類，為可進行建設的一般場地，無地震液化影響，屬抗震一般地段；

2)場地穩定性及適宜性評價，兩岸場地經判別場地穩定性為較穩定，適宜性為較適宜；

表1 魚道場地巖土層物理力學參數建議值一覽表

3)兩岸邊坡穩定性經分析計算，整體基本穩定～穩定性較好，局部穩定性較差；

4)建筑物地基評價，左岸魚道沿線分布多處覆蓋層，進口及連續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，需采取支護措施加固基礎，右岸魚道沿線覆蓋層經工程開挖基本清除，可直接利用開挖后弱風化巖質邊坡作為基礎，進口段少量覆蓋層采取樁基；

5)不良地質體影響，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，對魚道結構安全有影響；

6)天然建筑材料，兩岸魚道建設所需骨料預估各約26萬t，實施階段應優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補充。

4 優勢方案比選

DG水電站左、右岸均具備修建魚道的地形地質條件，但從左、右岸全魚道方案的基本地質條件和工程地質評價等方面進行比較(表2)，兩方案仍有一定的區別。經比選，右岸魚道方案優于左岸魚道方案。

表2 左、右岸魚道方案工程地質條件比選一覽表

5 結 語

綜合西藏DG水電站魚道工程地質勘察及ZM水電站魚道建設成果進行總結：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，選擇合適的勘察方法，查明基本地質條件后利用三維建模軟件輔助進行合理分析與評價，選擇在地震效應、場地穩定性及適宜性、邊坡穩定性、建筑物地基、不良地質體影響、天然建筑材料等方面具有工程優勢的方案進行推薦，為后續更好的設計施工打下夯實的基礎。