11月19日，中國水力發(fā)電工程學(xué)會舉辦“綠色能源科普論壇”，專題研討水電開發(fā)與地質(zhì)減災(zāi)問題。
水電專家張博庭認為，無論是今年年初的怒江開發(fā)再討論，還是前不久中國在緬項目密松水電站被叫停，都是受制于環(huán)保人士對地質(zhì)災(zāi)害問題的質(zhì)疑。然而，有研究發(fā)現(xiàn)，水電開發(fā)有助于地質(zhì)減災(zāi)。其原理是：水電建設(shè)將水的勢能充分利用，并對發(fā)電之后的下泄水流進行了消能處理，緩解了高速流動的河水對河床及邊坡的沖刷，從而有效地維護了河流周邊的地質(zhì)穩(wěn)定。
疑問一 導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的原因到底是什么?
今年年初，美國土木工程協(xié)會將2011年度的漢斯埃爾博特愛因斯坦獎頒給了清華大學(xué)教授王兆印，以表彰他對高含沙水流、泥石流和植被侵蝕動力學(xué)以及流域管理等方面的特殊貢獻。
按照王兆印教授的觀點，第四紀晚根新世以來，青藏高原每年以2厘米的速度抬升，這個直接的后果就是導(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，一部分是由于美國支持的環(huán)保人士認為，建設(shè)水電站會導(dǎo)致周邊地質(zhì)災(zāi)害更加頻繁。
疑問二 水電站本身通過何種手段實現(xiàn)地質(zhì)減災(zāi)?
中國水利水電科學(xué)研究院副院長賈金生認為，人類在江河治理中追求兩大目標：興利和避害。水電開發(fā)一方面能夠興利，就是發(fā)揮發(fā)電、防洪、供水、抗旱、航運的作用，同時還能避害。這個避害指的就是水庫大壩建設(shè)本身，從科學(xué)上講，就是一個減少地質(zhì)災(zāi)害的過程。
他認為：“減災(zāi)的一個重要手段就是消能，水電站的工作原理就是將水的勢能轉(zhuǎn)化為電能，勢能的破壞力由此大大衰減�！�
經(jīng)測算，水輪機把水的勢能轉(zhuǎn)化為電能的效率通常在90%—96%之間，也就是說，水的勢能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，水直接先向高處噴出，然后自由落體在消力池內(nèi)，通過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，水流順著一個弧度跌落，然后再挑起，跳躍進消力池中消能。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，水流通過挑流鼻坎跳躍跌落進消力池中消能。
階梯消能，就是設(shè)置臺階狀溢洪道，水從臺階上一級一級地跌下來，每跌一級能量就減少一層。
王兆印認為，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驗取得了成功，預(yù)期的三個目標——通過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，這一實驗又運用到汶川震區(qū)文家溝的泥石流治理上。經(jīng)過治理的文家溝，在遭遇超過2008年危險的程度下，依然保持了平安，沒有造成任何生命財產(chǎn)損失。
疑問三 水電站的邊坡治理如何達到減少地質(zhì)災(zāi)害的效果?
眾所周知，在水電站建設(shè)過程中，無論是庫區(qū)、還是下游，都要進行災(zāi)害治理，這是除消能外，水電站建設(shè)實現(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;在水庫蓄水期間，主動釋放已經(jīng)存在的危巖體。
典型的例子，包括三峽工程著名的“鏈子崖”危險滑坡體的治理，1995年它就被列為三峽工程重點滑坡治理項目。國家先后投入7000多萬元，用173根巨型鐵鏈將它牢牢錨住，孔隙經(jīng)過水泥灌漿處理。經(jīng)過觀測儀器的多年監(jiān)測，治理后的鏈子崖已經(jīng)趨于穩(wěn)定，消除了它對三峽庫區(qū)的威脅。這個成功的例子也被怒江州國土資源部門用來作為支持怒江水電開發(fā)的重要依據(jù)。他們認為，怒江的地質(zhì)災(zāi)害，同樣是可以通過科學(xué)手段進行有效治理的。
再比如，位于大渡河上的水電站，為了對大壩一側(cè)邊坡進行治理，就使用了二千多根深達六、七十米的預(yù)應(yīng)力錨索。除了錨索固定之外，抗滑剪力樁、鋼絲防護網(wǎng)以及混凝土噴涂等常規(guī)的加固措施幾乎經(jīng)常會用到各種水電站建設(shè)中。
此外，工程開挖棄渣變廢為寶，不僅成為加固邊坡的材料，同時也避免了洪水沖走棄渣形成的泥石流隱患。
疑問四 為什么水庫蓄水初期，地質(zhì)災(zāi)害反而頻繁了?
三峽工程175米蓄水實驗舉世矚目，很重要的一個原因就是，人們擔(dān)心水位變動將導(dǎo)致5014公里的庫岸出現(xiàn)高頻度的滑坡、崩岸和泥石流。
專家認為，這其實是水電站在蓄水期將潛在的災(zāi)害體集中釋放的正�！懊庖摺爆F(xiàn)象。庫岸邊坡在水中浸泡后，土壤中的孔隙水壓力增加，當(dāng)水庫水位下降時，土壤中的孔隙水壓力來不及變化，外部靜水壓力喪失，導(dǎo)致土壤內(nèi)外壓力不平衡，邊坡因此會被“脹破”，然后垮塌，垮塌之后的山體將逐步趨于穩(wěn)定。這個現(xiàn)象被稱為庫岸再造。
因此，實驗性蓄水，就是為了提前釋放潛在的災(zāi)害隱患。
此外，通過水電站建設(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產(chǎn)損失。
