水库蓄水后的环境地质问题及影响

修建拦河大坝的目的就是蓄水，形成水库。水库蓄水以后，水文条件发生了剧烈变化，库区及邻近地区的地质环境必然会受到影响。如果库区存在某些不利的地质因素，就会产生各种工程地质问题，如水库淹没、浸没、淤积、塌岸、诱发地震等问题，这些问题称为库区环境地质问题。

（一）水库淹没问题

水库蓄水后，库水位比原河床水位高出许多，回水也延伸到较远的地方，峡谷型水库则更远，例长江三峡水库蓄水后，坝前水位抬高近100m，回水直到重庆，长达650km。原河床水位以上被库水位所覆盖的地区，称为淹没区。水库淹没可能带来一系列环境地质问题，如淹没沿河两岸的地质地貌景观和矿产资源，淹没城镇和土地，同时产生移民问题。大量的移民和城镇搬迁活动，将对地质环境造成破坏。

（二）水库浸没问题

水库蓄水后，由于库水位抬高，使库岸周围地区岩土浸湿饱和，地上水位也随之上升，这时地下水位可能接近或高出地表，导致库岸地带土壤盐碱化、沼泽化，建筑物地基恶化，矿坑充水坍塌，这种现象称为库区浸没，如图5-28 所示。水库浸没会给水库周边地带的工业民用建筑、交通运输、农田、矿坑带来危害，因此，在库区、坝址选择与坝高、水库正常水位确定中都应十分重视对水库浸没问题的调查研究。

图5-28　水库边岸地带浸没示意图

此外，在一些灌区由于大量引用地表水和库水灌溉，也会造成浸没问题，并酿成渍水灾害。如陕西宝鸡和冯家山两大灌区于1971 年和1974 年先后建成后，长期大量引地表水灌溉，致使黄土原区地下水位不断上升。至1981 年宝鸡峡灌区一般水位上升7m左右。其中扶风县受到冯家山引水渠和宝鸡峡引渭灌渠的双重影响，灌区水位上升面积达66.8 万亩，地下水位平均每年上升0.9m，原面洼地水位上升更快，地下水位埋深小于临界水位（2m）的面积，已由1976 年的150 亩扩展到7500 亩。全县已有5 个乡、14个村的40 多处壕沟和洼地出现渍水，淹没耕地1621 亩，使1177 户农民房屋倒塌，23 个村被迫迁移（图5-29）。

图5-29　陕西扶风灌区渍水灾害分布图

1—引地表水灌溉的干渠；2—地表水与地下水的补排关系；3—扶风灌区渍水灾害地段(www.xing528.com)

（三）水库淤积问题

水库建成后，流速减小，由上游携带的泥沙便在库区沉积下来，堆积于库底，这种现象称为水库淤积问题。我国建成8 万多座水库，总库容近5000 亿m3，由于泥沙淤积，库容减少了40%。在多泥沙河流上修建水库，淤积是一个严重问题。如黄河三门峡水库和小浪底水库。

（四）水库塌岸问题

水库在蓄水过程中或蓄水后，水库周边岸坡在水位升降和风浪冲蚀作用下，引起库岸发生塌落后退，并经逐渐再造形成新的稳定岸坡，这种现象称为水库塌岸，又叫边岸再造。严重的塌岸不仅造成水库淤积，而且蚕食周边地带内的大片农田，威胁建筑物和人民生命财产的安全。如位于黄河三门峡水库深水淹没区的山西平陆县，水库蓄水后尤其是1962 年高水位运行，致使沿岸黄土高崖严重坍塌，迫使高程335m以上有12 个村庄搬迁。1972 年水库改建后，随着水库蓄、泄循环，库岸由大面积坍塌，演变为蚕蚀性坍塌。据统计，从1959～1995 年，沿326m水位线的130km的蓄水线内，有25 处岸边坍塌比较严重，共塌长39.4km，最大塌宽达800 多m，塌毁耕地19820 亩。为了防止库岸不断坍塌，该县先后投资1500 多万元，在坍塌严重的地段修建护岸工程11 处，长达17.577km，其中防浪护岸坝16km。

（五）水库诱发地震问题

修建大水库给人们的生活和社会发展带来诸多好处，往往也留下灾害隐患，如水库诱发地震。据统计，现在世界上约有10 万座水库，产生诱发性地震的水库约有100 座，占总数的0.1%，大型水库诱发地震的比例要高，约占0.7%。我国有14 座水库诱发地震，其中库容1 亿m3 以上的大水库，出现诱发地震者约占5%；其中震级大于4.5 级的有3 座，即新丰江水库（6.1 级）、丹江口水库（4.7 级）、辽宁参窝水库（4.8 级）。

水库诱发地震，最早公诸于世的是1938 年希腊马拉松水库的5 级地震、阿尔及利亚富达湖水库的3 级地震和1939 年美国米德湖水库地震。因震级小，无破坏，未引起重视。到了60 年代，1962 年我国广东新丰江水库、1963 年赞比亚和津巴布韦卡里巴水库、1966 年希腊克里马斯塔水库和1967 年印度柯伊纳水库相继发生6.1～6.5 级破坏性地震，造成生命财产的重大损失，这才引起科学家和工程技术人员的重视，并开始水库诱发地震的研究。

新丰江水库于1958 年修建，为105m高的混凝土大头坝（空心坝），库容115 亿m 3，大坝按抗地震烈度六度设防。在截流蓄水的当月，坝库区就发生小震，并随库水增多，地震增多增强。1960 年当水库首次蓄满水后，地震骤然加剧，在危险日益迫在眉睫的时候，周恩来总理亲临视察，指示立即采取有效的防范措施，加固大坝，确保安全。水库工程局当即决定把大坝加固为实心的重力坝，使之能抗八度地震烈度，并按实际抗九度进行验收。与此同时，成千上万次小地震接踵而至，平均每月达4000 多次，危如垒卵。当大坝加固工程刚结束时，1962 年3 月19 日在大坝附近发生了6.1 级破坏性地震，坝区烈度达八度。周围200 多km范围内的20 多个县市遭受破坏，房屋毁坏2 万余间，倒塌1800 多间，死亡85 人。地震时，大坝剧烈摇晃，水平裂缝贯穿坝体，大坝电厂及附属设施均遭破坏。由于震前对大坝加固及时（加固费用约等于建坝费），大坝整体稳定，才顶住了强烈地震的冲击，避免了一场十分危险的重大灾害。

一般认为，水库诱发地震与坝高和库容、地质构造与岩性、库水渗透条件、区域构造活动等因素有关。统计数字表明，坝高超过100m，库容超过10 亿m 3 的水库，发震率超过50%。水库对水库地震的影响表现在两个方面：一是水体对库床及库岸岩体的压力，容易使处于不稳定状态的岩体失衡；二是库水的渗透和通过裂隙所形成的水压力以及水的化学作用，对岩体固有结构的破坏与改变。通过对水库诱发地震实例的分析，发现它们具有三个特点：①震中区大多分布在库岸外几公里至几十公里，又多密集在一定范围内；②水库蓄水初期，地震活动与库水位变化有密切关系。通常是库水位升高，水量增加，地震增多，震级加强，但主震过后，水位升降对地震的影响已不明显；③震源浅，深度多为5km左右，但震中区烈度偏高，3 级左右的小震也不无破坏性，而范围不大。水库诱发地震问题并不可怕，现在已经有地震监测、工程防震和震后加固补强等技术措施来防治。