转篇文章 - 大坝引发的忧思

2006年11月19日，在都江堰紫坪铺水坝上，我曾向四川省地质专家范晓请教水坝对地质的影响，范晓入情入理地跟我讲了好多。事实上，之前一天，我已经听他讲过一次课，是关于水电开发的忧思，里面专门讲到水坝和地质的关系。

因为次日要去紫坪铺，所以其中有一段话我印象非常深，“四川岷江上的紫坪铺水库坝高156米，库容9.63亿方，其上游还有一系列的梯级大坝，面对岷江上游曾多次发生7级以上地震的强震区和大规模山崩堵江溃坝的历史背景，一旦类似叠溪、松潘大地震的事件重演，后果将不堪设想。”

一语成谶，“5·12”地震令人不能不想到范晓这句话。

据范晓提供的资料，目前岷江干流已建成和在建的水坝有紫坪铺、映秀湾、太平驿、福堂、姜射坝、铜钟和天龙湖等；岷江一级支流杂谷脑河共有狮子坪、红叶二级、理县、危关、甘堡、薛城、古城、下庄、桑坪共一库九级梯级开发，黑水有两库五级梯级开发，渔子溪有两级开发（如图）。


事实上，地震很容易引发与水坝有关的联想。许多问题虽无法用确切的数据证实，但仅凭常识看，好端端自然形成的河床，被一大库水长期压着，总不见得是什么好事，甚至可以肯定地说早晚会出问题。

现将自己手头保存的范晓那次讲课的PPT里有关水坝与地质关系的内容抄录如下：

工程施工使地形地貌发生巨大改变,如山坡开挖导致边坡失稳,大坝构筑及弃渣堆放引起地基变形,从而加剧和诱发崩塌\滑坡\泥石流等地质灾害

1989年,云南澜沧江漫湾电站在左岸坝基开挖过程中,发生大规模坍塌,造成坝顶公路毁坏,坝基和厂基无法开挖,使工程投资增加了1.4亿元左右,工期延误造成的损失尚未包括在内。

2001年,紫坪铺工程施工区在进行公路改线和排砂洞施工时，由于对边坡进行削坡，致使斜坡崩塌堆积体的自然休止角发生改变，前缘出现高陡临空面，加上连续降雨，结果在2001年7月10日和19日两次发生大规模滑坡和坡面泥石流，滑坡体积分别达到10多万立方米和50多万立方米，造成213国道中断以及其它灾害损失。

2004年2月23日,雅砻江锦屏一级电站前期施工的公路修建引起雅砻江岸高约100米的山体突然崩塌,雅砻江断流4小时,至少有14位筑路民工被埋在崩塌体下。

 

水库诱发地震,因为巨大体积的蓄水增加的水压,使岩石中的断裂面发生润滑,使岩层和地壳内原有的地应力平衡状态被改变.水库蓄水可在天然地震较少和较弱的地区诱发较强烈的地震

意大利阿尔卑斯山韦奥特水库坝高261米，1960年开始蓄水，随蓄水增加，激发地震增加，1963年9月上旬就记录地震60次，最后托克峰大山崩，3.5亿方岩石崩入水库中，形成高出坝项110米的巨浪并至溃坝，下游村镇被水夷平，2000人死亡。

1959年，广东东江的新丰江水库在蓄水一个月后，就开始有地震活动。在1960年5至7月，连续发生3.1级和4.3级地震。1962年3月19 日，发生6.1级强震，突破当地历史纪录。震中距大坝仅1.1公里，大坝出现82米长的横贯裂缝并渗水，电站受损停运。并致6人死亡，80人受伤， 1800间房屋倒塌。这是世界上4次6级以上的水库地震之一。此后，一个月之内便发生了3.0级以上地震58次，后花费高昂代价按Ⅹ度的抗震烈度对大坝进行第二次加固。1962年6.1级强震之后二十余年，在水库水位变化不大的条件下仍有中强地震发生。

青海黄河上的龙羊峡库区蓄水前地震活动较弱，蓄水后库区地震活动明显增强。在围堰拦洪期间，大坝周围发生近70余次小震。1986年11月水库完成蓄水，坝前水深达到148.5米，三年半后的1990年4月26日，水库附近的共和发生7级地震，极震区房屋全部倒塌，死伤2000余人，经济损失上亿元。其后至1994年10月又多次发生５级左右的地震，而且震中有逐渐靠近水库的趋势。

 

库岸浪蚀、库水浸泡及库水位频繁变动导致的地质灾害体失稳与复活

湖北境内长江支流—清江的隔河岩水库茅坪滑坡，是水库蓄水导致岸坡失稳的一个代表事例。隔河岩和水布垭是清江上两座已建和在建的大型电站，坝高分别为151米和233米。1993年4月10日，隔河岩水库开始蓄水，在水库水位由132米抬升至200米的过程中，下距隔河岩水库大坝66公里、上距在建的水布垭大坝25公里的茅坪滑坡体开始出现变形，而该滑坡在隔河岩水库蓄水前未见任何变形迹象。据观测，该滑坡已开始整体下滑，方量约2.40× 107m3，而且近期有较大发展，极有可能在近几年内全面失稳。一旦滑坡体入库堵江，将会因滑坡体的堵塞使水布垭工程中途夭折，还会因滑坡体的溃决，给下游造成严重损失。

云南澜沧江漫湾电站自1993年以来，因水库蓄放水，已引起库区周边100多处崩塌或滑塌。1995年3月，漫湾电站库区清库排障放水，短期内库水位迅速由991m降至940m，变幅达51m，导致库区四周滑塌或坍岸，其中仅景东县库区在一周内即坍岸51处。在五里村诱发大型滑坡，至今整个山体仍在下滑。据统计，漫湾电站建成以来，因库区地质灾害造成的二次移民达2958人，已基本相当于原库区淹没的移民数3042人。

 

大坝以上的泥砂淤积，使河床抬高，引发、加剧洪灾

三门峡水库1960年开始蓄水，仅到1964年，因泥砂严重淤积，水库库容已损失了43％，淤积向渭河平原上游不断扩展，淹没了超过86万亩的良田，严重威胁西安。渭河河床抬高达4至6米，小水大灾。虽以降低蓄水高度，放弃防洪、发电、灌溉等功能为代价，对工程进行了大规模改建，使潼关以下的库区勉强达到冲淤平衡，但潼关以上的库区仍在淤高，仍在加大上游洪涝灾害的威胁。

长江河床堆积的主要是卵石，而且随流水向下游缓慢地推移。三峡大坝修建后，部分泥沙仍可排出，但由于水库长达600多公里，随着流速大减，卵石只能在库尾不断堆积，无法排出，从而导致水库末端以上的河床不断淤高。由于卵石粗糙，阻力系数大，形成的平衡比降要比泥沙质河床陡得多，换言之，也就是在库尾导致河床抬高的河段要长得多，这将极大威胁长江上游农田和城镇的安全，其害将数倍于三门峡。

丹江口水库在1969年建成后，安康以下河床内的卵石即逐渐淤高，安康下游石梯一带为峡谷，河床既高，峡谷又窄，洪水一来，水位自然抬高。安康 1983年7月27日至成灾日7月31日的降雨量并非很大，五日累积降雨为166.6毫米，但汉江水位涨势极猛，加上安康上游的石泉水库已蓄到高水位，不得不开闸放水，结果导致安康水位在十多小时内快速上涨达19.4米，7月31日洪水破城，很快淹没全城，死亡超过千人。

 

坝下侵蚀作用加强，造成河床加深，下游的地下水位下降，河岸受侵蚀

由于大量泥砂被拦截在水库内，大坝排出的主要是清水，原本携带大量泥砂，并主要进行淤地造陆的河水，变成了“饥饿的水”，从而对大坝以下的河段产生强烈侵蚀，使河床加深，并威胁到河堤以及两岸的建筑物。

胡佛水坝蓄水后9年内，饥饿的水流在大坝下145公里的河谷冲走了1.1亿立方物质，降低河床达4米多，使无数个用水的取水口荒废，并破坏了路基和防洪堤的结构。

据三峡工程下游河道冲刷的泥沙数学模型计算表明，三峡水库运用后，葛洲坝以下的河床下切范围可远至黄石和武穴一带（距葛洲坝约759～829 km）；下切幅度最大的河段是下荆江藕池口至城陵矶（距葛洲坝约 225～400 km），冲深5.1～7.0m；三峡工程运用到50年时，城陵矶至螺山河段冲刷达到最大值，下切平均深度约为5m ，三峡工程运用到100年时，宜昌以下各河段仍不能回淤到天然状态，这无疑会给长江下游的河岸与河堤造成严重影响。

 

下游沉积物的减少，导致河口三角洲和海岸线的退缩，陆地损失，城市和建筑受损

阿斯旺水坝阻拦了98％以上的尼罗河沉积物，使尼罗河三角洲的生长停止，并开始后退，海岸线的后退速度由1966大坝蓄水时的每年约20米，增加到1991年的每年240米。

美国南加州因大坝使海岸的沉积物减少了4/5，原来300米宽的海滩几乎完全消失，并导致海岸后面的悬崖崩塌，损毁道路和房屋。

华北大平原的形成，是黄河携黄土高原的大量泥沙东下，在太行山、伏牛山以东不断填海造陆的结果。根据古地理研究，约7400年前，渤海的海岸线大致在北京—石家庄—邯郸—安阳一线，约4200年前，渤海的海岸线还在通州—德州—济南一线。直到现代，黄河每年仍在河口造地约3万至4万亩，而自1972 年黄河出现断流以来，海水回逼，海岸后退，已减少国土约100万公顷。

长江同样如此，据黄万里提供的资料，上海浦东400年前海岸线在今钦公塘的位置，距今天的海岸线约4公里，平均每年涨地10米；公元1100年前北宋时，海岸线在老宝山—高桥—横沔—新场，平均每年涨地70米；四、五世纪南北朝时代，海岸线在今上海小沙渡、曹家渡一带，川沙县全在海外，其时每年涨地 30米。苏北造陆更快，70年来已新增启东、如东、大丰、射阳四县，合计江苏东部每年造地至少十万亩。但在三峡大坝拦沙后，这些财富将不会如前增长，甚至会受海流冲击，海岸线有可能退缩。

 

库区地质环境容量的限制使新建城镇面临很大的地质灾害风险

许多大坝库区尤其是西部的库区，由于山高坡陡，不仅地质环境脆弱，而且建设用地和农业用地本来就很紧张，淹没后的迁移区用地更是严重不足，地质环境容量面临巨大压力，使移民安置与城镇迁建不得不向灾害堆积体甚至陡坡要地，因此面临很大的地质灾害风险。三峡库区的多个新建城镇都曾因地质灾害问题造成选址困难，甚至二次迁建。而随着三峡库区的蓄水位的逐步提高，如果库区的地质灾害体加剧活动，那么这些新建安置区的地质环境安全将面临更加严峻的考验。

 

在地质灾害高危区，一旦大规模灾害事件发生，大坝的存在，尤其是高坝、大库以及梯级大坝的存在，将极可能对灾害起到放大作用，并造成具有连锁破坏效应的灾害链，对国家和公众安全造成严重威胁

1975年8月，河南省淮河流域的特大暴雨更是酿成了世界上最大的水库垮坝惨案，因淮河上游的大型水库—板桥水库溃坝，导致下游石漫滩大型水库、两个中型水库、60座小型水库、两个滞洪区在短短数小时内，相继垮坝溃决。这次洪水灾害死亡总数超过20万人，1700万亩农田被毁，受灾人口1200万，直接经济损失约100亿元。

2003年7月和10月，在云南大姚两次6级以上的强烈地震中，金沙江右岸支流上有54座大中型水库的坝体发生严重的裂缝与渗水，丧失了正常蓄水功能，并给下游造成巨大威胁，下游居民不得不组织撤离。

四川岷江上的紫坪铺水库坝高156米，库容9.63亿方，其上游还有一系列的梯级大坝，面对岷江上游曾多次发生7级以上地震的强震区和大规模山崩堵江溃坝的历史背景，一旦类似叠溪、松潘大地震的事件重演，后果将不堪设想。

美国爱达荷州特顿峡谷水坝地基有严重的裂隙和渗水，因赶进度没有进行充分的处理，水坝蓄水后，1976年6月水坝壁开始涌水，继而出现裂缝、瀑布并至溃坝，因及时撤离了12000人，仅死亡14人，但下游三座小镇被摧毁，财产损失10亿美元。 

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