长江三峡工程环境地质

长江三峡工程环境地质

胡经国

长江三峡水利枢纽工程，是举世瞩目的跨世纪巨型工程。它具有巨大的防洪、发电、通航、供水、灌溉、水产和旅游以及发展库区经济等综合效益。三峡工程的环境地质条件和环境地质问题如何，对于工程的安全稳定、正常运行和经济合理，对于其经济、社会和环境效益的发挥，都具有十分重要的意义。本文拟根据公开发表的资料和研究成果，概略论述关于长江三峡工程的主要的环境地质条件和环境地质问题，供读者了解和研究参考。

一、长江三峡地区地壳稳定性

长江三峡地区在大地构造上，属于扬子准地台内部的一个由出露的前震旦纪结晶基底构成的稳定地块。其区域地壳稳定性良好。尤其是在我国华南地区，这种地块对于筑坝建库，确实是一种得天独厚、不可多得的优越的环境地质条件。在我国华北地台的古老基底上筑坝甚多，如大伙房、潘家口、岗南、下静游等坝址，筑坝建库以来一直都很安全稳定。加拿大斯堪的纳维亚库坝，建在古老基底上，也很安全稳定。

在长江三峡地区古老地块周围，虽有一些弱活动性断裂，但是其近期的构造活动性和地震活动性都比较微弱。巴东至宜昌剖面的地震和重磁探测成果表明，这一带未反应出有陡梯度的深大断裂存在。在茅坪和秭归两处，分别进行的800米和500米深孔水压致裂地应力测定以及深孔电视和孔隙水压力测定成果，也进一步证明长江三峡地区属于稳定地块区。

二、长江三峡工程坝区环境地质

三斗坪坝址是一个符合长江三峡工程整体要求的大坝坝址。坝区面积为18.7平方公里。坝基岩体为坚硬、完整的花岗岩岩体。专家论证报告指出，三斗坪坝址“基岩完整，力学强度高，透水性弱，工程地质条件优越，适宜修建混凝土高坝”。

岩体结构研究是研究岩体工程地质性质的基础。有关专家在三斗坪坝基和船闸岩体结构研究中，通过对具有典型意义的出露岩体结构面参数的实测，采用计算机网络模拟技术，分别建立了岩体结构面产状、间距、迹长概率模型，并利用该模型对坝基和船闸岩体的工程地质性质进行了评价。该模拟计算成果

表明，三斗坪坝基和船闸岩体完整性较好，质量好的和极好的岩体占到80%～90%以上，控制岩体强度和变形的、结构面的连续性系数大都小于15%。三斗坪坝基和船闸岩体的透水性，在不同结构区有较大差异；在结构密区透水性较好，在结构疏区有北北东、北西西和北东东三个强透水方位。同时，通过该模拟计算还得出了岩体的结构形式，为估算岩体强度提供了力学介质模型。总之，应用该模型进行的模拟计算与野外实测数据基本吻合。由此得出的结论是，岩体质量基本符合大坝建筑要求。

三、长江三峡工程库区环境地质

㈠、库区范围

三峡水库是一个狭长的河道型水库。三峡库区西起重庆巴县鱼洞镇，东至湖北宜昌三斗坪坝址；纵深长600余公里，宽度多小于1000米；岸线长2000多公里；水库面积达1084平方公里。

三峡水库淹没涉及湖北省的宜昌、秭归、兴山、巴东以及重庆市的巫山、巫溪、奉节、云阳、万州、开县、忠县、丰都、石柱、涪陵、武隆、长寿、渝北、巴南、主城区、江津市，共计20个县（区、市），总面积达5.67万平方公里。其中，淹没陆地面积达600平方公里。

㈡、地层岩性与工程地质岩类

１、地层岩性

三峡库区地层，除了缺失泥盆系下统、石炭系上统、白垩系一部分和第三系以外，从前震旦系至第四系均有出露。其分布特点是：从东到西，地质年代由老到新。体积较大的第四纪堆积体，大都是崩塌体、滑坡体。

２、工程地质岩类

三峡库区地层，按其岩相建造和岩体结构特征，可以分为以下四种工程地质岩类：

⑴、块状结晶岩类

包括前震旦系块状岩浆岩和混合化的中、深变质岩；仅分布在庙河～三斗坪地段。

⑵、层状碎屑岩类

主要为三叠系中、上统和侏罗系红层，为区内主要易滑岩类；主要分布于香溪至秭归，奉节至库尾。

⑶、层状碳酸岩类

比较集中分布于庙河至奉节的干支流和乌江……。

⑷、松软岩（土）类

为第四系松散松软堆积，多为斜坡地带的残坡积、崩滑堆积和城镇区人工堆积；为区内易滑岩（土）类。

㈢、地质构造

三峡库区在大地构造上位于扬子准地台区。北与秦岭地槽相邻，以巫山与奉节之间的齐岳山基底断裂为界（大体上从奉节至石柱，呈南西向展布）；西为四川台坳（川滇块陷）；东为上扬子台褶皱带。

㈣、新构造运动与地震

三峡库区新构造运动，表现为輓近期以来大面积的间歇性整体隆起和局部地段的差异性断裂活动。

㈤、环境地质问题

三峡库区环境地质条件复杂，环境地质问题较多。其中，水库泥沙淤积、水库诱发地震、库岸稳定性与崩塌滑坡地质灾害等，都是举世关注的三峡库区重大环境地质问题。

1、水库泥沙淤积

水库泥沙淤积，尤其是对多沙河流上的水库而言，往往是关系到工程成败的关键之一，也是世界上未能圆满解决的库区重大环境地质问题之一。长江是年输沙总量居世界第四位的多沙河流。三峡水库泥沙淤积对于库容、港口航道、库区防洪和枢纽运行等都会产生不良影响，必需予以高度重视。

三峡水库积水面积约100万平方公里，占长江流域总面积的55%。根据宜昌水文站多年观测资料统计，年平均流量为每秒14300立方米（约占长江的43.6%），含沙量为每立方米1.21公斤，年输沙量为5.33亿吨。在三峡水库积水面积内，积水面积和径流量分别仅占15.5%和15.9%的嘉陵江，输沙量却占到30.4%，且含沙量高达每立方米2.3公斤，居长江上游干、支流之首；金沙江积水面积占48.2%，径流量占31.9%，输沙量占42%，含沙量达每立方米1.85公斤。可见，嘉陵江和金沙江是三峡水库泥沙的主要来源。

长江上游来沙量变化趋势，不仅关系到长江上游水资源的开发和保护，而且直接影响三峡水库的运行和效益。对于这个问题，根据多年来的研究和计算结果，得出了以下三种不同的结论：第一种认为，来沙量有所减少。第二种认

为，长江有可能成为第二条黄河。第三种认为，目前长江上游来沙量还没有明显增加或减少的变化趋势。虽然在局部地区和特定时段来沙量可能出现明显的增加或减少，但是总的来说，人类活动对水土流失和土壤侵蚀的正、负影响相互消长后的综合作用，尚未能干扰长江上游水沙系列年变化的统计特征，即来沙量仍然保持着水大沙多、水小沙少的随机属性。

三峡水库泥沙淤积将会产生以下几个主要方面的问题：

⑴、水库库容长期保持的问题

据计算，三峡水库年均入库流量（寸滩站）为3490亿立方米，悬沙量达4.62亿吨。由于三峡水库是河道型水库，加之采用“蓄清排浑”运行方式，即在汛期6～9月来沙量集中时，降低水位（坝前水位降至防洪限制水位）运行，因而防洪限制水位以上的防洪库容和枯季限制水位以上的调节库容的大部分可长期保持。据计算，按175～145～155米分期蓄水方案运行100年后，防洪库容可保持85%，调节库容可保持91.5%。

⑵、库尾区港口航道泥沙淤积的问题

泥沙模型试验表明，按175～145～155米方案运行前10年（包括按156～135～140米方案运行的10年，共20年），重庆港区泥沙淤积不严重。当然，其后泥沙淤积将会逐年有所增加，不同程度地影响港口作业和碍航。对此，可通过优化水库调度、港口改造以及航道整治和疏浚等措施加以缓解和控制。

⑶、库尾重庆市防洪水位抬高的问题

据计算，按175～145～155米方案运行100年后，重庆市朝天门百年一遇的洪水位将为199.09米，比天然情况抬高 4.79米（计算值可能还有1～3米的变幅）。

入库泥沙的控制是妥善处理三峡水库泥沙淤积问题的关键。它包括减少入库泥沙总量，优化水库调度，增大排沙量，保持有效库容，减少泥沙淤积对水库效益的影响。然而，工程措施与生物措施相结合，对重点产沙区进行综合治理，是妥善处理三峡库区泥沙淤积问题的根本出路。据计算，三峡水库运行30年后，在上游建库拦沙，可使三峡库区泥沙总淤积量减少31.9%～61.5%，库尾淤积量减少92.2%～95.7%，重庆百年一遇洪水位降低0.76～1.64米；而在三峡水库运行100年后，在上游建库拦沙可使三峡库区泥沙总淤积量减少14.3%～35.8%，库尾淤积量减少94.8%～98.4% ，重庆百年一遇洪水位降低1.71～3.66米。可见，采取上游拦沙这一工程措施，对于减少三峡库区特别是库尾的泥沙淤积，降低库尾重庆市因泥沙淤积而抬高的洪水位，都有明显的作用。另外，