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金沙江白鹤滩水电站库区大寨沟、海子沟流域泥石流形成环境与流量研究

张远瞩  
【摘要】: 国家已计划在金沙江下游攀枝花市至宜宾市建设四座梯级水电站,这四座水电站是国家西电东送的重要工程,是西部开发战略的重要组成部分。其中的白鹤滩水电站坝址坐落在云南省巧家县与四川省宁南县交界处的金沙江白鹤滩峡谷地区,该区泥石流活跃,对电站的建设将构成重大威胁。库区130条泥石流沟中大寨沟以沟口海拔970余米的高程和350余米的落差高悬于白鹤滩水电站的大坝上方,其沟内泥石流带来的砾石、泥沙与洪水直接威胁着电站建设工地和枢纽的安全;紧邻大寨沟沟口上游约3km的海子沟则为一条泥石流活动频繁的沟谷,因其出口将作为水电站建设的弃渣场地,流域内的泥石流活动关系着水电站建设中弃渣场的安危。为确保电站建设工地和枢纽的安全,必须对大寨沟、海子沟两流域的泥石流形成、发育和泥石流流量进行研究。 众多专家一致认为,泥石流的形成与发育必须具备三个基本条件:一是有利的地形地貌基础;二是丰富的补给物质条件;三是有适当的水源激发。本文主要从地质基础和这三个基本条件对泥石流的形成环境进行研究,并在此基础上,运用配方法计算泥石流设计暴雨流量。 大寨沟——海子沟流域断裂发育、出露地层复杂,小江深大断裂与巧家断裂在这里交汇。根据区内断层展布格局和地层出露情况将该区分为两个一级构造区和三个二级构造区,这三个构造区制约着地貌格局和地表物质迁移,进而对泥石流的形成和发展产生深刻影响。另外该区9度的地震烈度,为泥石流的形成与发育提供了有利条件。流域内第四纪松散堆积物主要是坡积物和洪积物,总储存量为50193.8万m~3,其中大寨沟流域4563.3万m~3,单位面积储存量为158.83万m~3;海子沟流域45630.5万m~3,单位面积储存量为430.44万m~3。它们为泥石流的形成与活动提供了物质基础。 受地质构造制约,大寨沟——海子沟流域的主要地貌类型是断块隆升中山和单斜中山。断块隆升中山坡面多陡坡和峭壁,单斜中山的逆倾坡以峻坡为主,易产生 林金沙江白鹤滩水电站库区大寨沟、海子沟流域泥石流形成环境与流量研究料 崩塌,而单斜中山的顺倾坡上易形成滑坡。大寨沟—海子沟流域内的水系分布受 区域地质构造的控制明显。大寨沟流域的总长度9.73km,流域的平均宽度2.94km, 流域总面积28.73km:,平均坡地长2.43km,平均坡度0.339,流域完整系数0.302, 干流平均纵比降205%。:海子沟流域的总长度17腼,流域的平均宽度6.2腼,流域 总面积106.01 kmZ,平均坡地长2.31 km,平均坡度0.483,流域完整系数0.367, 干流平均纵比降110编。本区南亚热带季风气候显著、干湿季分明,降雨主要集中 在夏季,气候垂直变化显著,降雨随海拔增高而增加。 根据云南省昭通地区巧家县水利局大寨乡观测点1995年1月至2001年12月的 降雨观测数据,通过计算,本区百年一遇的设计日暴雨量达133 mm,日暴雨的平均 雨强为6.O5m而h。大寨沟、海子沟两流域设计暴雨洪峰流量分别为239.7m3/s和 753.oms/s。据此,运用配方法,结合日本泥石流专家高桥堡的研究成果,两流域的 泥石流峰值流量分别为450耐/s和915m3/s。 本文在计算暴雨强度时,针对暴雨强度的点一面换算系数,根据降雨随海拔增 高而增加的特点引入了点一面换算系数的修正系数,这样避免了将低海拔雨强作为 降雨中心雨强的误差,更符合实际。在计算泥石流峰值流量时,因考虑到泥石流固 体物质的前期含水量、泥石流堵塞断流增加的暴雨径流量、泥石流间歇性阵流的迭 加流量都会使泥石流流量增加,需要在计算公式中引入一个泥石流流量积累系数。 为了确定该系数,本文将日本泥石流专家高桥堡的研究成果(泥石流的最大径流量 可通过沟床内最大砾石粒径和出现最大砾石处的沟床宽度计算得出)与用配方法的 计算结果相比较,二者的差异就是该系数。


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