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乌东德水电站坝址位于四川省会东县和云南省禄劝县交界的金沙江下游河道上,是金沙江下游河段四个水电梯级——乌东德、白鹤滩、溪洛渡和向家坝的第一个梯级,是我国继三峡工程、溪洛渡和向家坝水电站之后的又一座特大型水电站。乌东德水电站是流域开发的重要梯级工程,主要有以下几方面的作用:
(1)充分开发利用水能资源,解决我国能源紧张的问题;
(2)有一定的防洪和拦沙作用,提高了下游和三峡水库的防洪能力;
(3)对减少三峡水库淤积,延长三峡水库使用寿命将起到积极作用;
(4)有利于改善和发挥下游梯级的效益,增加下游梯级电站的保证出力和发电量,并为库区区间通航创造条件。
本文研究的大河坝泥石流沟位于乌东德水电站的上游位置,位于梯级河段的敏感部位,其活动性对水电工程的施工及工程运行的安全具有较大影响,是库区一个比较突出的环境地质问题。因此,对乌东德库区大河坝泥石流沟的发育特征、形成条件、发展趋势及工程影响进行深入细致的研究、进行综合危险性评价有非常重要的现实和理论意义。
本文以云南金沙江乌东德库区大河坝泥石流沟为研究对象,通过解译库区遥感影像,获取了库区的地层岩性、构造断裂及地质灾害等信息。在野外勘察和室内数据分析的基础上,结合大河坝泥石流沟自身的特点,根据国内外泥石流运动特性和动力特征方面的研究成果推算出泥石流运动特性的流速、流量和冲击力等。并在RS和GIS技术支持下,经地形等高线数据转换,运用ArcGIS生成DEM模型,提取大河坝泥石流沟的地形坡度和坡向数据。对大河坝泥石流沟易发程度,数量化的15项因子进行评分,分析研究区泥石流危险性指数构成,建立了危险性分析结构模型,并采用模糊综合判别法对大河坝泥石流沟的危险度进行分析。并结合大坝建设施工规模和区域的地质地貌情况,提出了切合实际的泥石流防范治理措施。
本论文主要在以下方面取得了进展和认识:
(1)大河坝泥石流沟位于乌东德水电站的上游河段,主要由第四系洪积(Qp1)以及洪冲积成因砂砾石层组成,发育具备形成泥石流的地形地貌、松散固体物质及水动力条件,具有再次暴发泥石流的可能性。
(2)大河坝泥石流流速在4.74-6.07m/s之间,取其平均值为5.41m/s。大河坝洪水具有涨洪快,消退慢的特点。若暴雨过程泥石流活动持续了1~2小时、按1%的频率洪水设计值,大河坝形成的一次泥石流量为(23.6~47.3)×104m3,相应的固体物质含量约(8.3~16.6)×104m3;即使考虑最不利的0.2%的频率洪水设计值,泥石流活动持续了1~2小时,大河坝形成的一次泥石流流量约(30~60)×104m3,相应的固体物质含量为(10.6~21.2)×104m3,大河坝泥石流冲击力为1.579tf/m2,总体规模为大型,这些数值表明在近期内,当降雨强度达到一定程度时,大河坝泥石流沟可能还会有大规模泥石流发生,从整个沟谷演变来看,大河坝泥石流仍然处于发展期,冲积物质会逐渐增多。
(3)大河坝泥石流属于中等容易发性泥石流,其危险强度为4.22,属于重度泥石流灾害。大河坝泥石流个别危险因子取值较大,组合尚可,能够间歇性发生中等规模的泥石流,比较容易由工程措施治理控制,较少造成重大灾难和严重危害。
(4)本文将DEM模型运用于泥石流危险性评价研究过程中,进行地形地貌因子的分析。利用GIS工具以地形图为数据源,建立DEM,从中提取泥石流研究所需要的坡度、坡向等信息资料,从而在泥石流调查研究过程中省去很多的人力和物力,为泥石流的研究提供一种先进方法具有较高的理论价值和实践意义。
(5)基于大河坝泥石流本身特点及对乌东德水电站的影响,建议水电站施工和运行过程中做好汛期简易监测和现场巡视及泥石流冲沟积极整治工作,以达到预防和防治的目的。