水电工程环境边坡危险源危险性评价体系初步研究

吉 锋，邓忠文

（1.成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，成都 610059；2.国家电力公司成都勘测设计研究院，成都 610072）

水电工程环境边坡危险源危险性评价体系初步研究

吉 锋1，邓忠文2

（1.成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，成都 610059；2.国家电力公司成都勘测设计研究院，成都 610072）

随着西部水电建设事业的深入开展，环境边坡危险源问题也日益突出，这是由于人类工程活动对坝区开口线内的开挖边坡稳定性给予了足够重视和治理，而对于开口线以外保持其自然稳定的环境边坡，不可能也没必要对其自然状态开展整体性分析与大规模治理，也不可能强求达到与工程开挖边坡一样的安全控制标准，加之目前尚无规范明确指导，亦无研究资料公开出版以供参考，导致其评价标准和防护体系不系统、不统一，成为了水电站施工和运行期的安全隐患。通过对环境边坡危险源的定义、类型、边坡安全等级、防治标准等一系列问题进行阐述和讨论，建立了系统的边坡危险性评价体系，为进一步研究提供基础。

水电站；环境边坡；危险源；危险性评价体系

目前，我国西部水电建设工程正如火如荼地进行着，水电工程经过前期预可行性研究、可行性研究、施工图设计等阶段，工程区的地质认识较为深入［1，2］，对枢纽区可能威胁构筑物的工程边坡治理措施也较为充分，尤其坝肩工程边坡、进水口边坡等安全级别较高的边坡设计和施工均更加严谨［3］，安全裕度充分。然而随着水电建设的大规模进行，开挖线以外的环境边坡上潜在危险源对水电站施工期和运行期的安全隐患逐渐日益凸显。因为，人类工程活动对开口线内的开挖边坡稳定性给予了足够重视和治理，而对于开口线以外维持其自然稳定条件的那部分自然斜坡，不可能也没必要对其自然状态开展整体性分析与大规模治理，也不可能强求达到与工程开挖边坡一样的安全控制标准。这一部分自然斜坡上隐伏着潜在安全隐患，但目前尚无相关规范明确指导环境边坡危险性评价、亦无相关文献和研究资料公开出版，为保证水电建设工程的顺利进行，建立环境边坡危险源危险性评价体系在水电站大规模施工的当今显得尤为紧迫。

1 环境边坡危险源概念及类型

对于水电站枢纽区边坡而言，危险源特指在边坡开挖开口线以外存在并对工程区构成威胁，在不利工况下（尤其在降雨、风荷载及振动等作用下）可能发生崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害，进而造成人员伤亡和财产损失的风化卸荷岩体、危石、松散堆积体及滑坡堆积物等。其存在直接威胁其下部施工作业与运行工作期间的人员、设备及建筑物、构筑物安全，有必要针对其可能的灾害程度采取有效防治措施，减免或解除对工程建设的威胁，提高抵御自然灾害的能力。

水电工程环境边坡危险源类型一般主要包括滑坡、泥石流、危岩体、风化卸荷带、高位松散堆积体等类型。另外，水电工程建设比较特殊和突出的危险源是由于高边坡开挖造成的松散弃渣（图1），弃渣一般松散停积于坡面上或堆积在坡脚，易于再次失稳。

图1 施工边坡产生大量弃渣Fig.1 Large amount of wastematerials produced by the slope construction

2 环境边坡安全等级划分及防治标准

枢纽区开挖线内工程边坡和开挖线外环境边坡安全级别有所不同。众所周知，枢纽区开挖线以内的工程边坡对水工建筑物的影响较大，是地质、设计和施工各阶段的工作重点［4］，水电水利规范对相应边坡级别有明确规定。而开挖线以外的环境边坡受工程扰动相对较小，经历史上长期固结作用自身有一定安全储备，另外坡面上乔木、灌木等植被对危险源启动和运动有一定保护作用。与开挖线内边坡相比，由于环境边坡危险源赋存环境的不同致使对水工建筑物的威胁也有所差异，因此根据水工建筑物与环境边坡的关系，建立环境边坡的级别和防治标准意义重大。

边坡级别依据工程等级及水工建筑物在工程中的作用和重要性确定，根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》可知永久性水工建筑物和临时性建筑物级别。然后，根据《水电水利工程边坡设计规范》（DL／T 5353－2006），边坡级别按照所属枢纽工程等级、建筑物级别、边坡所处位置、边坡重要性和失事后的危害程度综合确定（见表1）。

表1 水电水利工程边坡类别和级别划分Table 1 Classification of type and level of slopes at hydropower projects

根据《水电水利工程边坡设计规范》，边坡级别与其失事后的危害程度有关。环境边坡与开挖线内边坡对建筑物的影响程度显然并不完全一样。开挖线内的边坡直接临近构筑物或构筑物直接依存于地质体，一旦失稳，对构筑物影响较大；而环境边坡相对于开挖线内边坡而言，多位于上坡面，距离工程构筑物较远，且开挖线附近已经得到一定程度加固，开挖线以外受到工程扰动较小，环境边坡坡面上灌木、乔木等植被茂盛，不利于危险源启动和运动，所以其对构筑物影响相对较小。另外，根据《水利水电工程边坡设计规范》（SL386－2007），边坡级别的确定尚需考虑以下因素：①对建筑物安全和正常运用的影响程度；②对人身和财产安全的影响程度；③边坡失事后的损失大小；④边坡规模大小；⑤边坡所处位置；⑥临时边坡还是永久边坡；⑦社会和环境因素。

综上所述，边坡级别的划分是根据相关水工建筑物的级别及边坡与水工建筑物的相互关系，并对边坡破坏造成的影响进行论证后而确定，《水利水电工程边坡设计规范》（SL386－2007）中建议：①边坡一旦失稳，相关水工建筑物完全破坏或功能完全丧失，则边坡级别与建筑物级别相同；②边坡一旦失稳，相关水工建筑物遭到较大的破坏或功能受到比较大的影响，需进行专门的除险加固后才能投入正常运用，则边坡级别可降低一级；③边坡一旦失稳，相关水工建筑物遭到一些破坏或功能受到一些影响，及时修复后仍能使用，则边坡级别可降低二级；④边坡一旦失稳，相关水工建筑物仅受到很小的影响或间接地受到影响，则边坡级别可选择最低级别。

根据以上规范释文可初步确定环境边坡级别，如大渡河中游某拟建的大型水电站，其环境边坡级别如表2所示，从而也科学合理地确定了边坡的防治标准（表3），不会出现因防治标准过高而造成的经济浪费。

表2 某水电站环境边坡级别汇总表Table 2 Level of different environmental slopes at a hydropower station

3 危险源的稳定性及危险性等级划分

环境边坡危险源主要有土质和岩质两大类，关于其稳定性评价方法和稳定程度划分在现有规范中均有明确规定（表4、表5），本次沿用规范。在危险源稳定性评判的基础上，由于其规模、破坏方式、失稳后的危害程度不同，危险源的等级和危险性程度也均不同，但目前水电水利规范中对危险源危险性等级无明确规定，因此，有必要综合相关行业关于危险源危险性的规定综合研究确定水电站环境边坡的危险性。

表4 岩土质斜坡稳定状态划分Table 4 Classification of slope stability for rock-soilmass

表5 危岩体稳定程度等级划分表Table 5 Classification of stability for unstable rock mass

根据表4、表5可对危岩体和岩土质斜坡稳定性进行评价。另外，在环境边坡危险源中，部分危险源虽然安全储备较低，但由于规模小、影响的构筑物级别相对较低，其危害性并不十分严重，因此对于危险源的等级划分而言，不仅与其稳定性有关，还与其危害程度有关。综上所述，危险源危险性是指明显可能发生地质灾害且将可能造成人员伤亡和经济损失的程度。目前我国危险源的危险性分级尚未制定统一的分级标准，参考地质灾害危险性评估相关规程规范［5－7］，根据工程区地质灾害发生的可能性和可能造成损失大小综合判别。

环境边坡危险源失稳的可能性可根据前述稳定性评判标准定量计算，亦可根据影响因素进行综合判定，当能判断危险源的稳定性时，地质灾害发生的可能性应根据危险源在不利工况下的稳定性来判断，见表6。地质灾害可能造成的损失分级见表7。根据以上危险源失稳可能性和损失大小可确定危险源危险大小见表8。

表6 危险源失稳可能性的判定Table 6 Possibility of hazard instability

表7 危险源可能造成的损失大小分级Table 7 Classification of possible loss caused by the hazard

表8 环境边坡危险源危险性大小划分Table 8 Classification according to risk levels

根据以上危险源的危险性大小，确定危险源等级，见表9。

表9 危险源等级划分Table 9 Grading of hazard sources

综上所述，目前水电边坡危险源的危险性分级尚未制定统一的分级标准，根据上述环境边坡中危险源的稳定程度和危害程度对危险源的危险性等级划分，能够较好地解决评判中的一些问题。表10为某拟建水电站危险源等级表。

表10 某拟建水电站枢纽区环境边坡危险源统计Table 10 Types of hazard of environmental slopes at a hydropower station to be built

4 危险源防治原则

由于危险源的类型和破坏方式不同，所影响的水工建筑物级别也有所差异，如坝肩边坡、泄洪洞边坡等为永久性建筑，料场边坡及临时公路边坡等为临时建筑物，因此对环境边坡危险源的防治措施和防治强度应有所区分。

对于永久边坡，防治措施要保证在整个水电站正常运营期间危险源均不会对其相应的水工建筑产生重大危害，不能影响水电站正常运营，所以对于存在安全隐患的工点除一般的巡检、指示牌预警外，尚需要采用一定的工程措施防护，其防治强度相对临时边坡而言较高；对于临时边坡，防治措施要保证在水电站建设期间，不会由于危险源的失稳破坏影响工程的进展、人员和设备的安全，但对于治理难度较大，研究深度尚不深入的临时边坡而言，要进行大强度的工程防护无论是从经费上还是集中力量建设大坝这一战略上均不现实。因此，在保证建设期间人员、设备安全的前提下，可适当降低治理强度，但要加强巡检、预警、调度控制方面的投入。另外，建议在对危险源的治理过程中，先就划分等级高的危险源进行治理，此类危险源危险程度相对较高，治理需求也相对较迫切，无论是临时边坡还是永久边坡，因此，要做到危险源在施工期间和运营期间的安全，必须要做到“分区对待、分级治理”的原则。

5 结 论

通过以上分析，可得出以下初步结论：

（1）随着水电建设事业的深入开展，环境边坡危险源问题日益突出，其主要是指工程边坡开挖线以外的那部分有可能在施工或运行期失稳的边坡，其危险源类型包括滑坡、泥石流、危岩体、弃渣等。

（2）环境边坡级别与开挖线内的工程边坡有所不同，其与失事后产生的危害程度有关，根据危害程度其级别可比相应构筑物级别降低一级、两级或三级。

（3）危险源的等级根据失稳的可能性和损失大小综合确定，可将危险性程度分为大、中等、小，分别对应Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ级危险源。

（4）危险源的防治要遵循“分区治理、分级对待”的原则。

［1］ DL／T 5353—2006，水电水利工程边坡设计规范［S］.北京：中国电力出版社.（DL 5353—2006，Specification for Slope Design ofWater Resources and Hydropower Engineering［S］.Beijing：China Electric Power Press.（in Chinese））

［2］ DL 5180—2003，水电枢纽工程等级划分及设计安全标准［S］.北京：中国电力出版社.（DL 5180－2003，Classification＆Design Safety Standard of Hydropower Projects［S］.Beijing：China Electric Power Press.（in Chinese））

［3］ SL 386—2007，水利水电工程边坡设计规范［S］.北京：中国水利水电出版社.（SL 386—2007，Code for Slope Design of Water Resources and Hydropower Engineering Design［S］.Beijing：China Water Power Press.（in Chinese））

［4］ 张倬元，王士天，王兰生.工程地质分析原理（第二版）［M］.北京：地质出版社，1994.（ZHANG Zhuo-yuan，WANG Shi-tian，WANG Lan-sheng.Geological Analysis Theory（Second Edition）［M］.Beijing：Geological Publishing House，1994.（in Chinese））

［5］ 胡卸文.水利水电工程建设用地地质灾害危险性评估中的若干技术问题探讨［J］.水文地质工程地质，2007，34（1）：126－128.（HU Xie-wen.Technical Issues on Geological Hazard Assessment ofWater Resources and Hydropower Engineering［J］.Hydrogeology and Engineering Geology，2007，34（1）：126－128.（in Chinese））

［6］ 国土资源部.关于加强地质灾害危险性评估工作的通知及其附件1—地质灾害危险性评估技术要求（试行）［Z］.北京：国土资源部，2004.（Ministry of Land and Resources.Notice on Strengthening the Assessment of Geological Hazard，Annex 1—Technical Requirements for Geological Hazard Assessment（Trial）［Z］.Beijing：Ministry of Land and Resources，2004.（in Chinese））

［7］ 国土资源部.地质灾害防治条例［M］.北京：中国大地出版社，2003.（Ministry of Land and Resources.Regulations of Geological Hazard Prevention and Control［M］.Beijing：China Land Press，2003.（in Chinese） ）

（编辑：曾小汉）

Risk Assessment System for Environmental Slope Hazard at Hydropower Project

JIFeng1，DENG Zhong-wen2
（1.State Key Laboratory of Geohazard Prevention and Geoenvironment Protection，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China；2.Chengdu Hydroelectric Investigation＆Design Institute of State Power Corporation，Chengdu 610072，China）

The construction of hydropower station in west China gave rise to an increasingly obvious problem of environmental slope hazard.The stability of slope within the opening line

sufficient attention and regulation by human engineering activities；whereas the environmental slope outside the opening line still keeps its natural stability.It is neither necessary nor possible tomake comprehensive analysis or extensive regulation on its natural state and to impose the same safety control standard aswith excavated slopes.In addition，the lack of standard guidance or research documents published for reference brings about neither systematic nor unified evaluation criteria and protectivemeasures，which has become a potential safety hazard for the construction and operation of hydropower stations.In this paper，issues regarding the defining，classification，slope safety level，prevention and control criterion of environmental slope hazard are expounded，and a risk assessment system is proposed to provide basis for further research.

hydropower station；environmental slope；hazard；risk assessment system

TU457

A

1001－5485（2011）07－0024－04

2010-10-11

吉 锋（1980-），男，山西翼城人，博士，主要从事岩土及工程地质教学及科研工作，（电话）028-65023912（电子信箱）jeifens＠163.com。