萬家寨庫區(qū)庫岸滑塌原因及治理

周艷松

（黃河萬家寨庫區(qū)有限公司，030002，太原）

萬家寨水利樞紐位于黃河流域中游，是黃河中游八個梯級規(guī)劃的第一個，主要任務(wù)為供水、發(fā)電，兼有防汛防凌、高效節(jié)水灌溉、水土流失治理、調(diào)水調(diào)沙、城鄉(xiāng)供水節(jié)水等作用。同時還肩負(fù)著保護(hù)和改善黃河流域及周邊區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重任。 工程于1998 年10 月下閘蓄水。 樞紐年供水量 14 億 m3， 樞紐電站裝機 108萬kW。 工程樞紐規(guī)模為Ⅰ等大（1）型工程。水庫正常蓄水位977.00 m，最高蓄水位980.00 m。 萬家寨庫區(qū)兩岸溝壑縱橫， 左岸屬黃土丘陵溝壑區(qū)，右岸是黃土丘陵溝壑區(qū)和部分蓋沙區(qū)，以水力和風(fēng)力侵蝕為主，是我國乃至世界水土流失最嚴(yán)重的地區(qū)之一，經(jīng)過多年的治理，區(qū)域生態(tài)環(huán)境變化明顯， 呈現(xiàn)良好態(tài)勢。 但萬家寨庫區(qū)黃土塌岸一直是庫區(qū)重要的工程地質(zhì)問題之一，隨著時間推移，萬家寨庫區(qū)部分庫岸出現(xiàn)比較嚴(yán)重的塌岸和滑坡區(qū)域，危害水庫安全。 對萬家寨庫區(qū)部分庫岸出現(xiàn)的黃土塌岸和滑坡區(qū)域進(jìn)行綜合治理， 實現(xiàn)山水林田湖草系統(tǒng)修復(fù)和防治，保障萬家寨庫區(qū)生態(tài)安全，是水庫工程管理的一項迫切任務(wù)。

一、造成滑塌問題的原因

1.地層結(jié)構(gòu)與巖性

庫岸的地層結(jié)構(gòu)及巖性是影響塌岸的內(nèi)在因素。 碎石土質(zhì)岸坡或砂礫石質(zhì)岸坡塌岸速度最為緩慢，土夾碎石或砂礫石夾土質(zhì)岸坡次之，土質(zhì)岸坡塌岸最為強烈。 碎石、砂礫石等粗碎屑物質(zhì)抗沖刷能力較強，塌落后不易被庫岸流搬運，容易形成與所處環(huán)境相適應(yīng)的穩(wěn)定淺灘， 對庫岸穩(wěn)定有利。 但沖洪積黃土狀土及湖積沙壤土、粉砂等抗沖刷能力差，遇水易崩解。本項目庫岸以易崩解的硬黃土和沙壤土等為主，是產(chǎn)生塌岸的主要原因。

2.庫水的作用

水庫蓄水，使水位抬高、水面加寬、水深加大，波浪作用強烈，同時也使得庫岸土體的力學(xué)性質(zhì)變差。 高水位運行時，塌岸最為嚴(yán)重。 萬家寨庫區(qū)最高蓄水位980.00 m， 運行水位在966.00 m～978.00 m 之間，對庫岸黃土產(chǎn)生長時間浸泡， 改變土體力學(xué)性質(zhì)，造成塌岸和滑坡現(xiàn)象產(chǎn)生。

3.波浪作用

波浪對塌岸的影響主要表現(xiàn)為擊岸波浪對岸壁土體的淘刷、磨蝕和對塌落物質(zhì)的搬運作用，從而加速塌岸的過程。 擊岸波浪的浪高與風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)在自由水面的吹程及水深等因素有關(guān)。 對于同一種類型的庫岸來說，水面越寬，水深越大，擊岸波浪的波能就越大，塌岸作用就越強烈。

4.其他因素

①庫岸形態(tài)。 沖溝發(fā)育、岸線曲折地段，塌岸現(xiàn)象較為發(fā)育，尤以凸岸地帶為甚；岸前水深大的地區(qū)，庫岸流活躍，不利于淺灘的形成，塌岸現(xiàn)象就嚴(yán)重。

②土體凍融作用。 凍融作用破壞土層結(jié)構(gòu)， 使土體發(fā)生裂縫或坍塌；解凍時凍結(jié)土層的冰融化，造成土層松散而塌落。

③冰的作用。 結(jié)冰及解凍時浮冰在風(fēng)的作用下，撞擊岸壁對庫岸起著破壞作用；封凍期間，冰體產(chǎn)生的冰壓力，對庫岸也有較強的破壞作用。

④庫尾水流的沖刷作用。 洪水期，庫尾水流速較高，對庫岸也有破壞作用。

二、治理原則及措施

1.治理原則

本著“預(yù)防為主，防治結(jié)合”的原則，有針對性地采用不同的治理措施。

①因地制宜，因害設(shè)防。 工程措施應(yīng)具有針對性，經(jīng)實地調(diào)研滑坡塌岸現(xiàn)狀，綜合考慮不同區(qū)域的治理范圍和治理需求，合理確定治理方案。

②技術(shù)可行，經(jīng)濟合理。 依據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r和治理需求，遵循技術(shù)可行，經(jīng)濟合理原則。綜合考慮工程措施的取材成本、 長效運行管理費用和養(yǎng)護(hù)費用等因素， 同時以方便為目的，明確工程措施防護(hù)形式和類型。

③維護(hù)主體，注重生態(tài)。 以安全為導(dǎo)向，工程措施在確保岸坡結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性前提下， 兼顧工程的生態(tài)性，工程措施多采用自然材料，減少化學(xué)材料對河岸土壤和水體的污染。

2.治理措施

（1） 預(yù)防保護(hù)區(qū)

預(yù)防保護(hù)區(qū)主要采用植物措施防治方案，根據(jù)不同水濕條件變化和庫水沖刷程度采取不同的治理措施，劃分水生植物攔水帶、灌草護(hù)坡帶兩個措施布置帶。

①水生植物攔水帶。 水生植物攔水帶位于水庫正常蓄水位至978.00 m高程處，該區(qū)域每年有3 個月是在水下淹沒區(qū)，其余時段不受水淹，是庫岸邊坡水位變化最大的區(qū)域，植物措施以濕生和水生植物為主，多選擇濕生和耐一定時間水淹的植物，在全面整地的基礎(chǔ)上，通過深水段（977.00～977.80 m）種植蘆葦，淺水段（977.80～978.00m）種植千屈菜對邊坡進(jìn)行防護(hù)。

②灌草護(hù)坡帶。 灌草護(hù)坡帶位于978.00～981.00 m 坡頂岸坡，該區(qū)段沒有水淹風(fēng)險，邊坡穩(wěn)定性好。 在原坡面上栽植灌木并撒播草籽進(jìn)行護(hù)坡。

（2）重點治理區(qū)

重點治理區(qū)主要采用工程措施和植物措施相結(jié)合的綜合防治方案。

①工程措施。 對該區(qū)域進(jìn)行壓坡并對高程 977.00 m 以下采用干砌石防護(hù)，以提高邊坡穩(wěn)定性。 壓坡坡比為 1∶2， 在高程 981.00 m 處設(shè)置一級馬道，馬道寬3 m，壓坡坡頂設(shè)置1 m寬平臺。 高程 977.00 m 以下采用30 cm 厚干砌石護(hù)坡， 下設(shè) 10cm 砂墊層； 護(hù)腳采用 （寬×高）50 cm×100 cm漿砌石齒墻，下設(shè)10 cm 砂墊層。高程977.00 m 以上邊坡、馬道和平臺表層覆土，覆土厚度50 cm。 壓坡材料采用碎石土，回填前應(yīng)將邊坡整理成臺階狀，回填碎石土土石比為8∶2，分層碾壓密實，壓實度不小于0.9。

②植物措施。 根據(jù)不同水濕條件變化和庫水沖刷程度劃分水生植物攔水帶、灌草護(hù)坡帶和喬灌護(hù)岸帶三個植物措施防護(hù)帶。

水生植物攔水帶位于水庫正常蓄水位至978.00m 高程處， 植物措施以濕生和水生植物為主，多選擇水生和耐一定時間水淹的植物，在土地平整的基礎(chǔ)上， 通過深水段 （977.00～977.80 m）種植蘆葦，淺水段（977.80～978.00m）種植千屈菜對邊坡進(jìn)行防護(hù)。

灌草護(hù)坡帶位于978.00～981.00 m和981.00 m 至坡頂岸坡， 該區(qū)段基本沒有水淹風(fēng)險，但是邊坡穩(wěn)定性差。 為了穩(wěn)定邊坡，首先在981.00 m 高程處采用立式柳梢捆進(jìn)行護(hù)腳， 防止洪水水流沖刷坡腳以及維持邊坡穩(wěn)定；然后對978.00～981.00 m 坡面采用密植灌草進(jìn)行護(hù)坡，防止坡面水流沖刷，植物措施以中生、稍耐濕、莖干低矮、覆蓋力強的植物為主；981.00 m 至坡頂段坡面立地條件較為干旱，植物措施以中生、耐旱莖干低矮、覆蓋力強的植物為主。

喬灌護(hù)岸帶位于981.00 m 馬道及壓坡坡頂平臺， 該區(qū)域土壤干燥，肥力較差。 針對 3 m 寬的馬道，主要采用喬灌結(jié)合方式的植物措施對庫岸進(jìn)行保護(hù)； 針對 1 m 寬的坡頂平臺，主要采用灌草結(jié)合的方式對庫岸進(jìn)行保護(hù)。

三、治理后達(dá)到的效果

滑坡塌岸治理后的生態(tài)效益、社會效益和經(jīng)濟效益十分顯著， 將有力地促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)、 經(jīng)濟和社會的可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展。 通過滑坡塌岸治理，萬家寨庫區(qū)生態(tài)環(huán)境將得到明顯改善和提升。 可以新增治理滑坡塌岸面積7.26 hm2，能有效攔蓄徑流泥沙、減輕水土流失、防治滑坡塌岸。 通過壓坡、護(hù)腳、護(hù)坡植物種植等各項措施的實施，將有效提高水庫庫岸的穩(wěn)定性， 減輕地表徑流沖刷及土壤侵蝕度， 改善環(huán)境小氣候環(huán)境，形成生態(tài)清潔、山水和諧、環(huán)境優(yōu)美的水庫環(huán)境。對于保護(hù)滑坡塌岸區(qū)域生態(tài)環(huán)境，基礎(chǔ)設(shè)施、防止水土流失， 對社會穩(wěn)定以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展有著十分重要意義，其減災(zāi)效益明顯，社會效益巨大。