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陈祖煜院士:正确认识水电工程与地质减灾之关系
2017/5/12 11:00:03    新闻来源:中国水力发电工程学会

     本网讯 中国既是洪旱极为严重的国家,又是地质灾害常发、多发的国家,水电开发与地质灾害之间究竟是什么的关系?讨论产生概念,争论产生思想!为了向社会各界介绍水力发电、水库大坝和地质灾害的科学关系,中国水力发电工程学会、中国大坝工程学会于2017 年5 月12 日(全国减灾日)上午9:00~12:00 在华北电力大学主楼D区216会议室召开"水力发电与地质减灾"科普论坛。论坛特邀四位专家,结合美国奥罗维尔大坝事故等热点问题,围绕水库大坝在地质减灾方面的重要作用,做专题讲座,并同与会代表进行现场交流。

    中国科学院院士陈祖煜做《正确认识水电工程与地质减灾之关系》(地质灾害防治的十年研究)主题报告。

  

陈祖煜:

    首先非常感谢王亦楠教授刚才的报告。因为她是圈外人,我们是利益享受者,我们说的话都可以怀疑,王教授不是搞水电的,她不吃水电的饭,但是来给我们说点公正话,这非常难得。听完这个报告以后我感觉,我一方面要给王教授提供一点子弹,一方面有一些东西说的有点过头了,我们水电没有那么好。

    提供一点子弹,第一你谈到紫坪铺水库,512汶川大地震,紫坪铺功劳主要有两条,第一条,在救灾过程当中最后进入灾区靠水路,陆路怎么也打不通了,最后两三天的时间筏子(通过水路)开到灾区去,结果把灾区的人救出来了;第二条贡献也是始终没有人报道的,就是紫坪铺水库修建过程中,迁移了7.5万人,就是移民,这7.5万人如果没有迁移出,大概一半是要在地震中死掉的,跟其他地方没有迁移走的人对比,当然我们没有计算,不是小数目,如果7.5万人里面有一半人死掉就是3万多人。所以紫坪铺的功劳难道小吗?可从来没有人宣传过这一点,我们就背着紫坪铺诱发汶川地震的黑锅多少年了。所以这两条是给你提供一点子弹,将来你的PPT报告也许可以增加这个内容。   

    另外你提到三峡工程是"上帝给了中国人一个极好坝址",将来你可以引用可靠的文献资料,用通俗话来说,三峡水库130米的水头2.3公里长的坝上,水压力推过去的时候,坝顶的水平的位移只是坝高的千分之一,垂直位移只是坝高的万分之一。当你从水里走过去的时候,你不用穿胶鞋就走了,干的,如果我们形容把老乡打水的井来看,一个人在那儿接就够了,不可思议,这么大这么高的一座坝,这么长的挡水面就露这么一点水,我们搞了一辈子水电哪见过有那么好的地质条件,不仅给了我们这样的垭口能够修出大坝来,那么好的地质特点,实际我们可以修一个非常高安全的大坝。这个问题上我们可以看到水电需要大家宣传的东西更多一些。怒江我也去过,我有很多照片,原始森林不断的在往里面推进,原始森林往后收,因为不断的砍树,老百姓要生存,可是就在这个上面我看到一些绿眼睛、金黄头发的一些绿色组织,他们到这里管什么闲事来了,是希望中国好、还是希望中国坏,这个是要打一个问号的。所以这是我正式发言以前说一些简单的东西。

    今天我谈一下"地质灾害防治研究的十年回顾"。这个十年指2008年汶川地震以来,主要是三个问题,一个,汶川地震影响地区的山体滑坡和泥石流。大家都知道,一次大地震以后不是说震完了就消停了,你还要知道在大地震以后将近8年、10年甚至15年,滑坡、泥石流要频繁的发生,因为该下来的下来了,还有点没下来呢,等着下大雨以后下来,因为整个山体已经给震酥了,所以台湾1999年发生地震以后非常详细的报道,就是他们介绍以前泥石流频繁的程度,我们也看到了更早一些的在1989年的时候关中地区他们做的,他们甚至认为到40年以后还可能会发生由于地震导致的一些后续次生灾害。

    如果要谈到这个领域我们又出现了一个更为典型的案例,就是汶川地震。从2008年至2012年,这5年里边,我们统计一下看看它的泥石流的数字,到了2012年的时候都还有3147次,这个是四川省地震局做的官方统计,我已经把它公开发表在英国的相关刊物里。

    我们来回顾汶川地震2008年,就在当年,汶川地震北川被摧毁以后,温总理思考了一个晚上做了一个决定,地震灾区汶川不打算要了,在旁边的安县要一块地,把灾民全部给运到安全区。温总理考虑再三以后做的这个决定,我觉得温总理实际上是一个地质专家,他写过一本书叫《地质笔记》,专业上的能力也是超越的。他试图思考一个问题,就是事情没有完,结果到了94日,刚刚过了4个月,一次摧毁性的泥石流再次把北川埋在了土里头,这个地方原来是一个非常好的地质博物馆,就是北川的新区党政机关的那个地方,本来我在那儿看的时候,看到二层楼一下变成一层楼,准备把它重新保存起来作为博物馆的,遗憾的是这次泥石流把它全埋了,所以现在汶川的博物馆只剩下新区了,就是北川中学这些。可以说,震后的泥石流第一次"下马威"出来了。

    但是2009年是一个相对平静的年代,降雨量相对也少。到了2010年以后,我们大家都知道出现了一次88日的舟曲泥石流,说实在话,舟曲泥石流我们高度怀疑这也是北川地震埋下的隐患,也是地震影响区产生泥石流的一个例子。为什么呢?这条地震带是往东北方向延伸,在西岸的震感非常明显,到了甘肃以后,这个地方实测的地震烈度是7度,所以实际上这个地区在汶川地震的时候是受过影响的,在88日的时候出现了一次极端降雨以后,出现了舟曲的泥石流。但是很少有人知道,过了一个礼拜以后,在我们的川东北出现了一个"813",我记得"88"以后我们中央政治局常委在人民英雄纪念碑前面,按照指定的时间全国默哀,为1700个去世的舟曲泥石流受害者默哀,如果我们"813"不把几万人迁走的话,恐怕要第二次默哀了,就是那么短短几天。大家看看在年初清平、汶川、映秀、都江堰这些地区,三个地区泥石流1300万方,整个沟里面全部泥石流爆发,但是因为我们已经有防范了,基本上应该说一个人没死,全部撤走了。当时我就问,这么大的成就为什么国土资源部不报道啊?那个总工程师说,我们现在新闻媒体感兴趣的就是死人,谁感兴趣你成功的挽救人?当然这是他说的气话,某种意义上来说就是说我们新闻媒体还没做过这些工作、没尽到责任。这样一次是在20092011年,我们出现了两次和2010年一样大的泥石流,一个"630",一个"814",情况与2010年非常相似,地区也差不多,都在这个地方,汶川、清平。我们看到了航拍里边这些都是泥石流的沟,那一个沟都爆发了泥石流,他们叫沟沟吹喇叭,为什么呢?泥石流下来以后,因为流速越来越大以后,就是一个喇叭型的。这个河坝就是我们王兆印教授讲的堰塞坝,泯江一度也断了流。

    到了2012年,很奇怪,2012年的事故都跟我们水电站有关系。一个大家也知道的白鹤滩泥石流,死亡人数一共41人,像这类的东西,凡是在工地出现了这样一个泥石流以后,可能就不是简单的自然灾害了,可能就要抓人了,因为你是在一个工地,原来这个地方没有楼房你盖了房子了,这个地区注意,在海拔3000多米的地方下来的,经过矮子沟以后,在这个沟口,往往沟口就是泥石流形成的平地,没有经验的老乡们一看平地找不到了,就在那个平地盖了,坝在这儿,挺近的。所以我们在这方面,整个管理水平不够高、素质不高,小镇在那儿是没有什么专业水平的,但是在这儿开一个工地搞了这样一个产业以后你没有去干预它,出了事以后国土资源部说,我附近的属于我管的人都迁走的,这块是工程局的责任,已经很清楚了,因为在你的坝区。

    接着829日锦屏又一次被摧毁了,33个人失踪、2个人受伤,这是它破坏的状况。同时在泯江七盘沟还出现了泥石流,一个巨大的16米的石头冲了下来。

    应该说这场汶川地震以后的泥石流,到现在我们还不能宣告说结束,我们还是一直在密切的监视,我们应该感谢国土资源部在四川地区做了非常好的工作,应该去宣传他们的工作,他们也有很好的经验,怎么应急管理。我觉得他们最能够打动我的有这么几句话,第一句话,宁可信其有,不可信其无;宁可听骂声,不可听哭声。这是国土资源部在现场做工作时的口号。第二句话,重心下沉,把工作做到操作层面,不要放在书斋里,要一个一个的去处理。

    2008年的第二个事情是我们三峡水库开始了蓄水,三峡电站、三峡水库要经受滑坡、泥石流的考验。因为我们大家知道,在水电站建设当中,从50年代我们修那么多的大水电站,没有一个水电站说蓄水了以后就太太平平的。我就要纠正一下刚才王研究员说的,水电站修了以后,由于山体过去都是干的,你一下把地下水抬高了100米,改变了它的水流,所以要经历一个坡岸再造的过程,这个坡岸再造过程不加以重视会造成灾难性的问题,比如说意大利的那个水库,在蓄水出现灾害以后死了2000多人,其实这个以前我们有一个闸西(音)水电站,也出现了蓄水以后因为第一次经历蓄水考验,马上出现了大滑坡,正好有很多工人在坝底干活,卷走了80多人。但是我们现在和大自然的相处过程中,慢慢熟悉了这样的东西,我们注意了这些东西,我们就可以防止出现灾难性的后果,三峡就是一个非常好的例子。

    我们知道三峡库区800多年都有历史记载的,滑坡、泥石流频繁发生,比如80年代的新滩滑坡,非常及时的迁走了1500多人,没有一个伤亡,但是次生灾害死了几个人。总体来说是我们在三峡,他本身就是一个非常脆弱的地质条件,我们要回答一个问题,在三峡弃水过程当中,保证不出现死亡事故、重大的灾情事故。

    2008年三峡蓄水到2014年,我们做了一下统计,确实有相当多的滑坡、泥石流灾害,但对待这些滑坡、泥石流灾害的时候我们主要是通过加强监测,及时把人迁走,只要不死人就好办了。我们看看这个统计主要在重庆,但是在湖北也有。如果我们从频率来看,2008年第一次蓄水的时候密密麻麻,这个沿线都是密密麻麻,到了2009年就稀了,到了2010年就剩几根线了,就是说大自然在进行重新的调整,这个是一个边岸再造的过程。我们面临的问题就是,绝对保证安全地迁走人,保证航道的安全,不会因为滑坡等等导致这条河道上出现轮船翻船的事故。

    比如2008年第一次175米蓄水的时候,1030日到114日,短短几天时间就发生了几次滑坡,三峡工程我们给了严格的库水位降落的标准,但是三峡工程的经验告诉我们,确实水位下降由于我们控制的比较严格,没有发生任何一次因为水位突然降下来了,第二次再蓄水也没关系,因为已经经受过的考验了,山里头已经泡过水了,再有该出的事也都出了,就是这样一个过程。其结论就是,首次蓄水是诱发了多处滑坡,我们发现下降的,主要是靠监测,大家可以看到,整个三峡工程密密麻麻的布置了监测网,大部分的监测资源都延续有十多年,每一个重点的滑坡区都密切地观测。我们可以看到这两个测点(PPT),它的位移始终还在发展,没有稳定。这个是黄莲树滑坡,这个是秭归滑坡,密切监视,如果出现险情以后我们采取措施,现在它还没下来呢,为什么?一天才1毫米,还呆着。还有一个滑坡,是这个滑落,0.24,还有凉水井,我们都密切监视,那个少一点,0.13

    对于滑坡迁人我们不能打包票,不会有经验数据,我自己的感觉,就是当滑坡速率达到了一天10毫米的时候,就得把人迁走了,在1毫米和10毫米之间是属于密切监视的阶段,我们有很多很多成功的预报挽救生命的例子,可惜也是报道的太少了。比如这个例子,及时撤走10万人,我们滑坡420多次,所以没有造成人员的伤亡和确保了长江航道的安全。

    第三个,我觉得2008年有非常值得注意的例子就是堰塞湖,王兆印教授着重研究了这个内容,这个也非常特殊,就是在2008年以后密集得出来。当然第一声警告发生在本世纪交替2000年的时候,这个时候发生的地震滑坡,把我们滑坡的世界记录从1000米更新为3000米,就是过去我们知道这个最大的滑坡高度1000米发生在中国雅砻江上,一直在教科书上都讲的是1000米的滑坡,但是200049日一声巨响,在世界屋脊就出现了一个3000米的滑坡,这个滑坡堰塞湖最后是溃决了,溃决以后的流量各种滑坡有10万的、11万的、12万的,10万流量什么意思呢?就是我们修三峡水库查了几百年的老祖宗的记录,发现了长江的最大的记录10万,就是一共真正出来的流量。我们找到了当年抢险原始的档案,进行了详细的反演分析,库容水库的关系曲线都找到了,结论是9500,这个结论是比较可靠的,因为我们根据档案资料找出来的,也在国外发表了。这个是我们历史上见到了应该说有相当震撼力的滑坡,汶川地震的时候大家知道,当时处于抢险状态的是33个堰塞湖,后来到了2010年有一个舟曲,最后有一个红石岩。

    这个是汶川地震的时候发生的堰塞湖,30多个堰塞湖,是轰轰烈烈的抢险,大家知道唐家山,当时陈雷部长和四川省的贾生长,都在坝头亲自指挥。舟曲除了当时发生堰塞湖以后,还有整整两个月时间是非常惊心动魄的抢险,为什么呢?形成了堰塞湖,这个堰塞湖如果不除掉,整个舟曲市也就不能重建了,因为任何时候白龙江发一次洪水的话又都没有了,所以当时我们的部长又在第一线指挥,把这个堰塞湖处理了。

    下一个就是红石岩,离我们比较近,这个红石岩是刘部长亲自来指挥的,这个坝有一个特点,就是过了险情以后,这么大一堆堰塞体在那儿怎么办,如果把它挖走的话要花20亿,更重要的问题,那么多的土扔哪儿去?这是一个山沟沟,扔那儿也是泥石流冲下去。我们最后决定把它改变为一个水电站,这个水电站要花30亿,发电20万千瓦,这是史无前例的。第一个中国人干的事情,水电站又人为的把天然的堰塞湖加一个水电站,但是真正的为了彻底出来这个堰塞湖险情又建水电站的办法这是第一次,这个电站今年年底按照云南省的要求要发电,我们在等待着它的好消息。

    在堰塞湖处理的时候,一个非常重要的问题,就是溃坝问题,唐家山当时在第一线的时候,所有的科研单位都在连夜计算到底这个坝垮下去以后它的流量是多少,我们只知道在绵阳它的大堤能够抗击15000,过了15000绵阳防洪堤就失守了,大家知道绵阳市和绵阳周围是我们国家的原子能机构,核材料一大堆,到底这个地方我们应该怎么防护,这是水科院的结论,他认为2500045000,是这样一个流量,而实际上只有6500而已,实测的。所以我们在溃坝洪水,我们的技术非常落后,我们花30万人民币买了国外的软件,最后在汶川地震唐家山的时候没有一个人用,因为算不出来,还只能靠最简单的半溃、全溃简单的公式来计算、回答。所以原因就是因为,这个导致了有27500人被迁移到了帐篷里,我们就看到当时陈部长跟贾省长,两位那么高的领导在坝顶上吵起来了,为什么呢?贾省长受不了,25000人在那儿,把这些人稳定下来多难啊。可是倒过来,我们的溃坝计算不准啊,我们只能多牵点,就像Oroville牵走了10多万人一样的,所以陈部长偷偷说,我什么事情都依你,如果他不能够把唐家山的事情解决掉,把这个险抢掉,他就真是没有办法做了。

    为什么我们溃坝算不出来?第一,非常难找到实测的资料,你搞了谁信你,没法实测,没法做模型实验。第二个,我们的溃坝,因为没有实测经验,我们的溃坝模型,很多问题有毛病我们发现不了。所以说非常赞赏的是,在唐家山溃决的时候我们的人员冒着生命危险,把这个溃坝全部撤出来,一个80米高、2亿库容的实际例子做出来了,我们总共只花了1500万欧元只做了7米高的模型坝,后来我们南科院做了很大的力量做了11.2米的坝,现在我们2亿库容,也使得我们得到了很多珍贵的实测的参数,我们能够把现在的模型做了根本性的改善,做各种参数敏感性的分析都能够控制在50%的误差上。这个东西后来发表在美国ACE的水力学(音)杂志上,这个是顶级的,因为他的资料难得,确实经过比较严格的设计出来的。

    今天我就想用这个机会跟大家介绍2008年以来我们水利水电工程包括整个泥石流减灾这个过程当中我感觉到比较突出的三个可以交流大家一起去研究学习的领域。

(录音资料,未经本人审阅。如正式引用,务请与作者本人核实)

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