设为首页  |  加入收藏  |  联系我们
辩证的看待三峡水库蓄水期出现的滑坡
2009/3/14 9:09:32    新闻来源:中国水力发电工程学会
中国水力发电工程学会 www.hydropower.org.cn   日期:2008-12-02   供稿:张博庭
 

文/水博

以前很多批评水坝的宣传,都认为水库建成后会加重滑坡、崩岸、泥石流等地质灾害。对此,虽然有很多专业技术人员的细心解释,似乎社会上都难以接受。然而,汶川大地震后的一些事实,则在一次向我们证明了,科学合理的水坝、水库、水电站建设,不仅不会增加滑坡、崩岸、泥石流等地质灾害,而且,是对边坡的有力保护。大家请看着两张图的对比。在世界上最高的碾压混凝土拱坝沙牌同一个地点,地震后上游水库内的边坡与下游天然河道内的自然边坡简直是天壤之别。



这决不是一种偶然的现象,在同一地点能出现如此强烈的反差,也确实很能说明问题。下面我们就分析一下这里面的科学道理。

从水库蓄水开始,由于侵蚀作用和堆积作用,在新的水边线地带开始了库岸形成的过程。大型水库的运行经验表明,库岸的形成正是冲蚀和堆积直接作用的结果,从地质、地球化学和生态过程角度分析,库岸可分为多种类型:以地球化学作用和冲蚀作用为主形成的库岸为冲蚀—喀斯特型库岸;以生态作用和冲蚀作用结合情况下形成的库岸为冲蚀一泥炭型库岸及其它类型的库岸;在地质、地球化学和生物过程和堆积共同作用下,形成泥沙三角洲库岸、淤泥盐岩型、漂浮泥炭型、贝壳泥炭型、贝壳石灰岩型和芦苇植物型库岸;以崩塌、坍落、侵蚀、滑坡、流沙和剥蚀等形式表现的库岸为冲蚀型库岸。

对于冲蚀型库岸,水库蓄、泄水是产生滑坡的重要原因之一。特别是在水库突然泄水时,由于原有的水位比较高,边坡在水中浸泡后土壤当中的空隙水压力增加,而突然的泄水导致水位急剧下降,土壤中的孔隙水压力来不及变化,而边坡外部的静水压力突然丧失,土体内外压力的不平衡常常容易导致边坡的失稳和滑坡的发生。这种情况发生的前提,是需要边坡本身就具备产生滑坡(或者说潜在的滑坡)的水文和地质条件。在这种地质条件下,即便没有水库的水位变化,如果在强烈的连续降雨的情况下,只要边坡的土壤吸收了足够的水分,也可能会造成同样孔隙水的压力加大,从而产生滑坡的现象。也就是说,如果不具备产生滑坡的潜在的地质条件,水库水位变化也不可能造成滑坡,反之如果边坡本身具备水库水位变化造成的滑坡的地质条件,说明边坡本身就具备了滑坡(或者说是潜在的滑坡)的地质地貌条件,在连续的强降雨,或者某些特殊情况下(如地震)同样也可能会产生滑坡。从这个意义上来说,水库的蓄水并不是制造出了滑坡,而是让原有不稳定的地质滑坡体,有一个集中释放的机会。滑坡体被释放之后,新的库岸才会变得更加安全。沙牌水坝地震后的现象,就充分证明了这一点。

总之,水库产生滑坡的根本条件不是取决于是否修建了水坝,而是取决于原有的地质条件。如果没有产生滑坡(或者说潜在的滑坡)的地质、地貌条件,水库的水位变化也不会引发滑坡。除此之外,建坝修水库后还将会从三个方面,使得自然河流的库岸变得更加稳定。

分别是可以减少新的滑坡体出现;建坝过程中的工程防治措施减少滑坡体;和让不稳定的地质滑坡体集中释放从而减少自然滑坡的发生。

1水坝、水库、水电站建设可以减少新的滑坡体出现

西南地区的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害严重,就是因为该地区的河流还处在发育期,地面不断的隆起上升,使得该地区变得山高水急,江水带有极大的能量,不断的切割山谷,造成该地区河谷不断地加深,在高山峡谷发育的同时,崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害必然就会随着地形的变迁经常发生。

在这种情况下,如果人们把奔腾的江河水用来发电,势必会大大降低水能对岸坡的冲蚀能力,减少江水对河谷的急速深切,使河流发育趋于缓慢、稳定,最终会大大减少地质灾害的发生。从总的能量守恒概念上说,水电开发就是把江水切割岸坡的能量利用起来发电,造福人类。所以,水库、电站的修建一般会降低原来的河水流速,不仅大大减少河水对岸边的冲刷和侵蚀,从根本上减少新的滑坡体的产生,而且,有时候流速的降低还会产生淤积现象起到护岸、护坡的作用。

2水坝建设中人工处理危险的滑坡体

在工程修建过程中,为了减少滑坡通常都要对主要的滑坡体进行人工排除,或者护坡(包括混凝土喷涂、打入抗剪滑桩和预应力锚索固定等)处理。对于那些不能处理的滑坡体,一般工程也要采取监测手段,严密观测其发生滑坡的各种先兆,以便减少滑坡的破坏性。

以三峡工程为例;三峡库区地质灾害的主要类型是滑坡、崩塌、泥石流。严重的地质灾害极大地危害着库区两岸人民群众生命财产安全,从1982年以来,库区两岸发生滑坡、崩塌、泥石流近百处,规模较大的有数十处。如1985年新滩滑坡造成高达70米的过江涌浪,其上、下游各10公里的江段内近百条船只沉没。三峡开工后对需要实施工程防护的库岸进行的严格的防治和处理。自2003年6月三峡工程蓄水以来,三峡库区已建立了专业监测点一百多个,群测群防点一千六百多个,库区地质灾害监测预警网络已基本形成。地质灾害监测预警系统以其准确、可靠的预警预报为千里库区撑起了一张“安全网”,最大限度地减少了库区群众的生命财产损失。

在这次汶川大地震中,经过人工处理的边坡的稳定性也接受了考验。据我们水电站震损调查,所有处理过的边坡没有一处发生滑坡等次生灾害。不仅水电工程是这样,在北川县城原来认为非常危险,经过加固处理的边坡,也同样在地震中没有滑坡。而原来认为比较稳定的没有处理一些边坡的滑坡,反倒造成了巨大的伤亡。可见边坡的人工处理,作用有多大。

3水库蓄水期集中释放了潜在的滑坡体

由于我们人类还不可能完全通过工程措施解决所有的地质灾害,所以,水库蓄水的初期,必然是一个水库新库岸的再造期,也可以说是隐性的地质灾害的集中释放期。一些人把水库蓄水这一时期出现的滑坡,看是水库造成的地质灾害,是有问题的。水库的蓄水并不是制造出了新的滑坡,而是,对前面工程处理之后还不能完全消除的滑坡体或者说是潜在的滑坡体,提供一个集中释放的机会。经过几次蓄水、退水,这些滑坡体都被释放之后,新的库岸肯定会变得更加安全。例如,最近三峡工程正在进行正常水位蓄水的试验,我们必须要对三峡的库岸进行严密监测,因为,在这过程中很可能会有一些隐性的地质灾害暴露出来。据报道“九月下旬三峡工程试验性蓄水以来,秭归县库岸出现了九处滑坡与崩塌险情,直接威胁三十二户一百零六人的生命财产安全。其中涉及滑坡六处,塌岸三处。”大家要辩证的看待这些滑坡的出现。我们在蓄水监测的状况下,及时发现并处理这些滑坡体。将会大大减少未来三峡长期运行过程中库岸的滑坡威胁。

实际上,蓄水所引发的滑坡,不过就是我们把未来若干年内,遭遇暴雨、地震可能引发的随机滑坡,都提前引发出来的过程。只有这样,未来的三峡水库库岸才会变得更安全。就像今天我们在沙牌水电站所看到的一样。一旦遭遇大地震或者非常大的暴雨,没有修建三峡前的库岸可能就会像沙牌的下游一样,惨不忍睹。而修建了三峡之后的库岸,应该与现在的沙牌上游一样,具有较强的抗震能力。我们知道1985年由暴雨引发的长江新滩滑坡,光船只就沉没了近百条,大家可想而知生命财产损失将会有多严重?这种现象在历史上曾经是屡见不鲜的。不过我相信在我们的三峡工程建成并经历了几次蓄水的考验之后,新滩那样的大滑坡恐怕就难以再出现了。其中原因之一就是我们在初期的蓄水泄水过程中,把大部分潜在的滑坡体都释放了。

一般来说,经过上面三个阶段以后,将会使得库岸变得更加稳定。这就是汶川大地震给我们的启示之一。这里,我们要特别注重考虑当地的地质条件和历史背景。如果我们仔细观察,就会发现社会上的一些责怪水坝建设引发地质灾害的说法非常可笑。没有修建水坝之前,如果地质灾害严重,他们就会大谈该地区地质灾害如何如何严重,绝对不能修建水坝(例如,以前说三峡,现在说怒江,说西南地区)。可是,当水坝建设者们,用科学的方法和手段,克服了当地的复杂地质条件,治理和减轻了地质灾害,并成功的建设了水坝之后。他们就会立刻摇身一变,把该地区原有的地质危险环境全都忘得一干二净,一旦再发生任何地质灾害,就立刻变成了是修建水坝造成地质灾害的罪状。尤其是在水库的蓄水和新库岸的形成期,更容易成为这种误导宣传的借口。幸亏这次大地震,沙牌水电站用水库岸坡与天然河道活生生的现实,让我们透过一些表面现象,最终看到水坝、水库、水电站建设,一定会是非常有利于岸坡的稳定。

地址:北京市海淀区车公庄西路22号院A座11层 电话:010--58381747/2515 传真:010--63547632 
中国水力发电工程学会 版权所有 投稿信箱:leidy5378@126.com
京ICP备13015787号 技术支持:北京中捷京工科技发展有限公司(010-88516981)