河南宝泉抽水蓄能电站地质灾害调查、评价及防治措施

(河南省地质矿产勘查开发局第一水文地质工程地质队，新乡，453002)

河南宝泉抽水蓄能电站是国家重点建设项目，位于中山区，崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害较为发育。本文分析和讨论了场地内各种地质灾害的分布和特征，对其危险性进行了评价，并提出了相应的地质灾害防治措施。

关键词:宝泉抽水蓄能电站地质灾害调查及风险防范措施

河南省宝泉抽水蓄能电站位于河南省辉县市于河上的宝泉水库。抽水蓄能电站装机容量1200MW，年发电量201亿kW·h，年抽水用电量26.42亿kW·h，为日调节纯抽水蓄能电站，综合效率0.76。电站建成后，将以500kV一次电压双回路出线接入新乡500kV变电站，承担河南电网削峰填谷、应急备用、调频等任务。这是一项重要的国家建设工程。电站由上水库、下水库、引水发电系统及附属设施组成。

河南宝泉抽水蓄能电站建设场地位于中山区，地质灾害较为发育，地形起伏大，地质构造复杂，岩性岩相不稳定，人类工程活动强烈，地质环境条件复杂。本工作采用资料收集、野外地质灾害调查和综合分析的方法。本文分析讨论了场地内各种地质灾害的分布和特征，对地质灾害危险性进行了评价，并提出了相应的地质灾害防治措施。

1地质灾害的类型和特征

根据野外地质灾害综合调查，河南宝泉抽水蓄能电站建设场地存在崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害，其分布及特征如下:

1.1崩溃

评价区崩塌体分布密集，主要分布在水库岸边和山前陡壁上。它们的成因和分布明显受地形、岩性和构造条件的控制。塌陷的主要类型有石灰岩塌陷和应时砂岩塌陷。

(1)石灰岩崩塌:

主要分布于下寒武统毛庄组()和中寒武统张夏组()的石灰岩峭壁上。

分布在海拔770-820m之间的毛庄组灰岩()和海拔900m以上的张夏组灰岩()具有中厚层状结构，岩性坚硬，脆性大，岩体风化卸荷裂隙发育，使部分岩体脱离母岩形成危岩。危岩分布广泛，稳定性差。危岩在重力、地震、降水等因素的作用下，失稳崩塌，滚下山坡。大部分塌陷形态不规则，大小不一，体积3.0 ~ 135 m3。

(2)应时砂岩崩塌:

主要分布于中元古界汝阳群浅变质应时砂岩形成的悬崖峭壁中。

从地形上看，浅变质的中元古界汝阳群应时砂岩()形成了一个近1.60m高的陡壁，使岩体敞开。在构造节理、风化节理和卸荷节理的作用下，局部地区形成危岩，分布广泛。此外，岩体中粉砂质页岩夹层的存在导致危岩体稳定性差，在重力、地震、降水等因素作用下不稳定。这种塌陷一般以以下两种形式出现:一种是后缘裂隙自上而下贯通，底部软弱夹层形成岩腔，导致坠塌；另一种是后缘裂隙较宽，危岩体沿软弱夹层滑动，形成滑坍。崩塌体多呈长方形，大小不等，体积6 ~ 350m3，最大为22×104m3。

1.2滑坡

龟山滑坡是该地区的主要滑坡，位于电站下水库左岸160m的陡崖上，面向空中。滑动方向是下水库，直接威胁电站安全。其特征描述如下:

1.范围

滑坡的南、西南边界为雨荷河，东边界为山头组、毛庄组、徐庄组发育的弯曲带，西、西北边界为河谷。龟山滑坡东西长550 ~ 800米，南北宽260 ~ 350米。滑坡最大厚度为210m，平均厚度约为110m，体积为2100万m3。这是一场巨大的滑坡。

2.滑动体

滑坡地层自西向东依次为下寒武统馒头组()、毛庄组()、中寒武统满徐庄组()和张夏组()，主要地层为张夏组()的灰岩和白云岩。滑坡体表面大部分已胶结，内部大体完整，基本保持原有岩石结构。滑坡底界面平坦光滑，是一面摩擦镜。

3.滑动带

滑动带为下寒武统馒头组一段()底部的泥灰岩，底部滑动带厚度为0 ~ 15m。滑动带的岩性由角砾岩、淤泥和泥灰岩碎块组成。角砾岩大小不一，呈次棱角状，泥质或钙质胶结。在滑动面高程652 ~ 736 m的区域，处于水位波动带。

4.滑动床

滑动层的主体是中元古界汝阳群()浅变质应时砂岩。

5.运动特征

运动方向:滑动体总体向西或西南滑动；

滑距:前缘滑体滑距可达510m，后缘滑体滑距可达250m；

滑动时间:根据滑动带物质的测年数据，滑动体的年龄为654.38+0.4万~ 265.438+0.0万年，因此判断滑动体形成于中晚更新世。

6.滑动体的形成和演化过程

龟山滑坡的形成演化过程大致可分为三个阶段。

第一阶段:正常岩层受断层、裂隙和河流侵蚀，形成与围岩分离的块状岩体，在雨荷和宝泉沟处有高陡边坡和有效自由面；

第二阶段:在地壳运动和地震力的作用下，分离的块状岩体沿软弱泥灰岩向空方向滑动；

第三阶段:滑动后，滑体进一步受地质构造运动、河流侵蚀、风化和人为因素的影响，形成现在的地貌。

1.3泥石流

评价区泥石流沟内有东沟和四沟，其特征描述如下:

1.东沟泥石流

东沟是雨荷河左岸的一条支流，位于宝泉村的东面。上游三面环山，一面有出水口。山谷呈V形，下游山谷呈U形。流域汇水面积6km2，流域长度约4km，流域坡度30° ~ 40°，流域纵坡4% ~ 10%。上述地貌条件有利于泥石流的形成。

东沟河谷覆盖层由坡洪积物组成，岩性主要为砾石、块石和亚粘土，呈松散或半胶结状。谷底覆盖层厚度为0 ~ 15m，谷坡覆盖层厚度为0 ~ 6m。据调查计算，碎屑固体储量约为90×104m3，为泥石流的形成提供了物源条件。

东沟地貌好，碎屑固源条件好，谷内植被发育良好。在暴雨的作用下，很容易形成泥石流。据调查，泥石流规模较小。

2.寺沟泥石流

寺沟是雨荷河左岸的一条支流，位于宝泉村北部。上游三面环山，一面出口。这个山谷呈V形。流域汇水面积2km2，流域长度约2km，流域坡度30°，流域纵坡降为13%。上述地貌条件也有利于泥石流的形成。

寺沟河谷覆盖层由坡洪积物组成，岩性主要为砾石、块石和亚粘土，呈松散或半胶结状。谷底覆盖层厚度为0 ~ 13m，谷坡覆盖层厚度为0 ~ 5m。据调查计算，碎屑固体储量约为30×104m3，为泥石流的形成提供了物源条件。

寺沟地貌条件和碎屑固体物源条件良好，植被发育良好。在暴雨的作用下，很容易形成泥石流。据调查，泥石流规模较小。

2地质灾害危险性评估

2.1崩塌灾害

场地崩塌灾害主要发生在石灰岩和浅变质应时砂岩形成的陡峭悬崖上。崩塌体堆积在山谷斜坡带。目前条件下，处于稳定状态，危险不大。工程建设过程中，在施工扰动或爆破震动等诱发因素作用下，危岩容易失稳，形成崩塌地质灾害，风险中等；还可能影响原崩塌体的稳定性，使其再次失稳，造成崩塌灾害，风险中等；也有可能改变原有边坡的稳定性，形成崩塌，风险中等。

2.2滑坡灾害

根据《河南宝泉抽水蓄能电站龟山滑坡稳定性分析专题报告》，龟山滑坡危险性评估如下。从定性分析来看:

(1)滑体表面及部分滑带物质已胶结，未发现新的贯穿整个滑体的切割面；

(2)滑体形成于中更新世和晚更新世；

(3)在654.38±0.4亿年至265.438±0.5亿年的地质历史中，龟山滑坡经受了无数次古地震的考验。

从定量分析来看，自然状态下滑体整体稳定系数为1.27 ~ 1.53。

因此，龟山滑坡处于稳定状态，未造成损失，危险性较小。

然而，河南宝泉抽水蓄能电站上水库蓄水将影响龟山滑坡的稳定性。上库水位为758 ~ 790 m，而桂山滑坡底部滑动面高程为630 ~ 800 m，大部分底部滑动面位于上库水位以下。上水库靠近桂山滑坡(约1.4km)。上库蓄水后，龟山滑坡底部滑动面在库水长期入渗和径流作用下，会降低滑坡的稳定性。此外，在爆破振动等因素的作用下，滑坡的稳定性也会受到影响。根据《河南宝泉抽水蓄能电站龟山滑坡稳定性分析专题报告》，自然状态下，龟山滑坡稳定系数为1.27 ~ 1.53，滑坡处于稳定状态。但在7度以上地震烈度条件下，当地震系数k=0.12时，其稳定系数为0.92 ~ 65433。在水库工程安全的直接威胁下，危险性更大。

2.3泥石流灾害

1.东沟泥石流危险

在目前条件下，东沟具备地形条件和固体碎屑物源条件，植被发育良好。在暴雨作用下，容易形成泥石流，发生程度中等。根据记录和访谈，1996年夏季发生了一次大的泥石流。暴雨期间泥石流冲毁了少量农田，没有造成其他损失，危害不大。因此，东沟泥石流灾害风险较小。

工程建设诱发和加重泥石流的可能性主要表现在以下两个方面:一是工程建设部分改变沟盖的自然稳定性，增加固体源迁移的可能性；二是工程建设产生的大量弃渣会成为潜在的泥石流源头。

东沟和上水库区工程规模较大，边坡开挖和弃渣规模也较大，为东沟泥石流提供了丰富的松散物源，因此上水库区工程建设可能加剧泥石流灾害，风险中等。

2.寺沟泥石流的危险性

寺沟地貌和碎屑固体物源条件好，植被发育良好。在暴雨作用下，容易形成泥石流，发生程度较轻。据调查，寺沟泥石流规模较小，多年未造成居民生命财产损失，危害不大。因此，寺沟泥石流灾害风险较小。

寺沟无工程建设，工程建设对寺沟泥石流无影响，危险性较小。

3预防和控制措施

地质灾害防治应当贯彻“预防为主，防治结合”的原则，保护地质环境，避免或者减少地质灾害损失。针对评价区内的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害，分别提出了相应的防治措施和建议。

3.1崩塌灾害预防措施

对库岸有害的危石应清除或加固。

在崩塌分布区域，工程开挖时应严格按照相关规范要求进行施工，避免造成边坡失稳，引发崩塌灾害。必要时应采取回避措施。

水库蓄水工程引发库岸失稳造成的崩塌，应当按照相关规范采取相应的防护措施，避免崩塌灾害的发生。

3.2滑坡灾害的防治措施

本工程开挖过程中，应严格按照相关规范要求进行施工，避免边坡失稳和滑坡灾害。

针对水库蓄水工程导致库岸失稳引发的滑坡，应按照相关规范采取相应的防护措施，避免滑坡灾害的发生。

根据龟山滑坡的特征，结合工程、地形、地层岩性等特征。地震条件下，宜采取开挖卸荷的防治措施来提高滑坡的稳定性。开挖的石料可作为电站水库坝体的填筑材料，开挖卸荷方式采用自上而下逐层等高开挖方案，避免诱发滑坡失稳。这一防治措施不仅保证了龟山滑坡的稳定性，而且为电站水库的坝体提供了填筑材料。这是一种科学、安全、经济的滑坡防治措施。根据《河南省宝泉抽水蓄能电站可行性研究补充报告》,有试验证实该滑坡在开挖卸荷后，从900m标高至800m标高处于稳定状态

3.3泥石流灾害的防治措施

工程建设会产生大量的弃渣，弃渣场的位置应合理。弃渣场的建设应按相关规范采取相应的工程措施，防止东沟河和雨荷河发生泥石流。

对于东沟泥石流和寺沟泥石流，应采取建立沙坝、扩大植被覆盖等措施，避免泥石流灾害的发生。建议对泥石流范围内的宝泉村进行搬迁，避免人民生命财产的损失。