11月19日，中國(guó)水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)舉辦“綠色能源科普論壇”，專題研討水電開(kāi)發(fā)與地質(zhì)減災(zāi)問(wèn)題。

水電專家張博庭認(rèn)為，無(wú)論是今年年初的怒江開(kāi)發(fā)再討論，還是前不久中國(guó)在緬項(xiàng)目密松水電站被叫停，都是受制于環(huán)保人士對(duì)地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題的質(zhì)疑。然而，有研究發(fā)現(xiàn)，水電開(kāi)發(fā)有助于地質(zhì)減災(zāi)。其原理是：水電建設(shè)將水的勢(shì)能充分利用，并對(duì)發(fā)電之后的下泄水流進(jìn)行了消能處理，緩解了高速流動(dòng)的河水對(duì)河床及邊坡的沖刷，從而有效地維護(hù)了河流周邊的地質(zhì)穩(wěn)定。

疑問(wèn)一 導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的原因到底是什么?

今年年初，美國(guó)土木工程協(xié)會(huì)將2011年度的漢斯埃爾博特愛(ài)因斯坦獎(jiǎng)?lì)C給了清華大學(xué)教授王兆印，以表彰他對(duì)高含沙水流、泥石流和植被侵蝕動(dòng)力學(xué)以及流域管理等方面的特殊貢獻(xiàn)。

按照王兆印教授的觀點(diǎn)，第四紀(jì)晚根新世以來(lái)，青藏高原每年以2厘米的速度抬升，這個(gè)直接的后果就是導(dǎo)致青藏高原周邊河流坡度加大。坡度加大直接增加了水流的勢(shì)能，因此，位于西南地區(qū)的三條河流(怒江、瀾滄江、金沙江)沖刷下切，使得兩岸的山坡坡度增大，滑坡、崩塌和泥石流災(zāi)害就在所難免。

同樣地處青藏高原延伸地帶的緬甸伊洛瓦底江也是一樣。據(jù)記者了解，密松水電站的擱置，除了緬甸政府的政治考慮外，一部分是由于美國(guó)支持的環(huán)保人士認(rèn)為，建設(shè)水電站會(huì)導(dǎo)致周邊地質(zhì)災(zāi)害更加頻繁。

疑問(wèn)二 水電站本身通過(guò)何種手段實(shí)現(xiàn)地質(zhì)減災(zāi)?

中國(guó)水利水電科學(xué)研究院副院長(zhǎng)賈金生認(rèn)為，人類在江河治理中追求兩大目標(biāo)：興利和避害。水電開(kāi)發(fā)一方面能夠興利，就是發(fā)揮發(fā)電、防洪、供水、抗旱、航運(yùn)的作用，同時(shí)還能避害。這個(gè)避害指的就是水庫(kù)大壩建設(shè)本身，從科學(xué)上講，就是一個(gè)減少地質(zhì)災(zāi)害的過(guò)程。

他認(rèn)為：“減災(zāi)的一個(gè)重要手段就是消能，水電站的工作原理就是將水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能，勢(shì)能的破壞力由此大大衰減。”

經(jīng)測(cè)算，水輪機(jī)把水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能的效率通常在90%—96%之間，也就是說(shuō)，水的勢(shì)能90%以上被利用了。

除此之外，水電站還配套相應(yīng)的消能系統(tǒng)。目前主要的消能形式有挑流消能、水躍消能和階梯消能。

挑流消能，就是在泄洪時(shí)，水直接先向高處噴出，然后自由落體在消力池內(nèi)，通過(guò)與消力池中的水體碰撞消耗掉水中的能量。三峽、小浪底就是挑流消能的典型代表。

水躍消能，泄洪時(shí)，水流順著一個(gè)弧度跌落，然后再挑起，跳躍進(jìn)消力池中消能。例如正在建設(shè)中的糯扎渡水電站，就設(shè)置有溢洪道和挑流鼻坎，水流通過(guò)挑流鼻坎跳躍跌落進(jìn)消力池中消能。

階梯消能，就是設(shè)置臺(tái)階狀溢洪道，水從臺(tái)階上一級(jí)一級(jí)地跌下來(lái)，每跌一級(jí)能量就減少一層。

王兆印認(rèn)為，減少地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)鍵正是消能。他將階梯消能理念用于泥石流災(zāi)害治理的研究中，獨(dú)創(chuàng)“人工階梯—深潭”的災(zāi)害防治辦法。這一理論在云南吊噶河的實(shí)驗(yàn)取得了成功，預(yù)期的三個(gè)目標(biāo)——通過(guò)深潭高效消能作用控制河床下切、減少泥石流災(zāi)害、改善生態(tài)，全部實(shí)現(xiàn)。一年半后，河床下切完全停止，水生生物物種增加了一倍多。不久汶川地震發(fā)生，這一實(shí)驗(yàn)又運(yùn)用到汶川震區(qū)文家溝的泥石流治理上。經(jīng)過(guò)治理的文家溝，在遭遇超過(guò)2008年危險(xiǎn)的程度下，依然保持了平安，沒(méi)有造成任何生命財(cái)產(chǎn)損失。

疑問(wèn)三 水電站的邊坡治理如何達(dá)到減少地質(zhì)災(zāi)害的效果?

眾所周知，在水電站建設(shè)過(guò)程中，無(wú)論是庫(kù)區(qū)、還是下游，都要進(jìn)行災(zāi)害治理，這是除消能外，水電站建設(shè)實(shí)現(xiàn)地質(zhì)減災(zāi)的又一重要途徑。例如用預(yù)應(yīng)力錨索加固存在潛在危脅的滑坡體;在水庫(kù)蓄水期間，主動(dòng)釋放已經(jīng)存在的危巖體。

典型的例子，包括三峽工程著名的“鏈子崖”危險(xiǎn)滑坡體的治理，1995年它就被列為三峽工程重點(diǎn)滑坡治理項(xiàng)目。國(guó)家先后投入7000多萬(wàn)元，用173根巨型鐵鏈將它牢牢錨住，孔隙經(jīng)過(guò)水泥灌漿處理。經(jīng)過(guò)觀測(cè)儀器的多年監(jiān)測(cè)，治理后的鏈子崖已經(jīng)趨于穩(wěn)定，消除了它對(duì)三峽庫(kù)區(qū)的威脅。這個(gè)成功的例子也被怒江州國(guó)土資源部門(mén)用來(lái)作為支持怒江水電開(kāi)發(fā)的重要依據(jù)。他們認(rèn)為，怒江的地質(zhì)災(zāi)害，同樣是可以通過(guò)科學(xué)手段進(jìn)行有效治理的。

再比如，位于大渡河上的水電站，為了對(duì)大壩一側(cè)邊坡進(jìn)行治理，就使用了二千多根深達(dá)六、七十米的預(yù)應(yīng)力錨索。除了錨索固定之外，抗滑剪力樁、鋼絲防護(hù)網(wǎng)以及混凝土噴涂等常規(guī)的加固措施幾乎經(jīng)常會(huì)用到各種水電站建設(shè)中。

此外，工程開(kāi)挖棄渣變廢為寶，不僅成為加固邊坡的材料，同時(shí)也避免了洪水沖走棄渣形成的泥石流隱患。

疑問(wèn)四 為什么水庫(kù)蓄水初期，地質(zhì)災(zāi)害反而頻繁了?

三峽工程175米蓄水實(shí)驗(yàn)舉世矚目，很重要的一個(gè)原因就是，人們擔(dān)心水位變動(dòng)將導(dǎo)致5014公里的庫(kù)岸出現(xiàn)高頻度的滑坡、崩岸和泥石流。

專家認(rèn)為，這其實(shí)是水電站在蓄水期將潛在的災(zāi)害體集中釋放的正常“免疫”現(xiàn)象。庫(kù)岸邊坡在水中浸泡后，土壤中的孔隙水壓力增加，當(dāng)水庫(kù)水位下降時(shí)，土壤中的孔隙水壓力來(lái)不及變化，外部靜水壓力喪失，導(dǎo)致土壤內(nèi)外壓力不平衡，邊坡因此會(huì)被“脹破”，然后垮塌，垮塌之后的山體將逐步趨于穩(wěn)定。這個(gè)現(xiàn)象被稱為庫(kù)岸再造。

因此，實(shí)驗(yàn)性蓄水，就是為了提前釋放潛在的災(zāi)害隱患。

此外，通過(guò)水電站建設(shè)移民，將原本居住在不穩(wěn)定滑坡體上的人們轉(zhuǎn)移到安全地帶安置，將大大減少地質(zhì)災(zāi)害造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。