水电站水库库岸稳定与地质滑坡问题

中国水力发电工程学会 中国大坝协会 中国水利水电科学研究院

上：经过整治后的巫峡库岸上，形成了新的村落。 摄影陈文

下：三峡重庆库区巫山县的边坡治理。 摄影/陈文

滑坡的产生条件

一般情况下产生滑坡的主要条件有两点：一是地质条件和地貌条件，二是内外力作用和人为作用的影响。

就内外力作用和人为作用而言，在现今地壳运动的地区和人类工程活动频繁的地区是滑坡多发区，外界因素和作用可以使产生滑坡的基本条件发生变化，从而诱发滑坡，主要诱发因素有：地震、降雨和融雪、地表水的冲刷浸泡、河流等地表水体对斜坡坡脚的不断冲刷，此外，还有如海啸、风暴潮、冻融等许多作用也可诱发滑坡。不合理的人类活动，如开挖坡脚、坡体堆载、爆破、水库蓄（泄）水、矿山开采等都可诱发滑坡。

此外，劈山开矿的爆破作用，可使斜坡的岩土体受振动而破碎，产生滑坡，在山坡上乱砍滥伐，使坡体失去保护，便于雨水等水体的渗入从而诱发滑坡。如果上述的人类作用与不利的自然作用互相结合，则就更容易促进滑坡的发生。

水库产生滑坡的问题

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，如果边坡本身具备水库水位变化造成的滑坡的地质条件在连续的强降雨，或者某些特殊情况下同样也可能会产生滑坡。

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-泥炭型库岸及其他类型的库岸；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。

其中，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的水文和地质条件（形成冲蚀型库岸）。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（对于那些在天然状态下有可能是稳定的，潜在的滑坡体，也完全可以在水电工程施工中，通过地勘工作充分了解其性状，然后，通过控制水库运行的方式或采取排水措施或进行边坡加固的方法，解决这类的问题）。

修建水库有助于减少滑坡

水库的修建一般会降低原来的河水流速，从而大大减少河水对岸边的冲刷和侵蚀。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。

水库的修建一般会降低原来的河水流速，从而大大减少河水对岸边的冲刷和侵蚀。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。所以，一般情况下建坝修水库的工程都会减少新的滑坡体的产生（当然，在施工期开挖地基回填之前，应该特别注意施工期的边坡保护）。此外，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护坡或者预应力锚索固定处理，以避免突然产生的滑坡对水库的浪涌破坏。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。

生态移民新城秭归 摄影/郑家裕

例如，长江三峡地区一直就是地质灾害高发区，历史上曾多次出现整个县城毁于滑坡的灾难。解放后三峡库区严重的地质灾害，仍然极大地危害着库区两岸人民群众生命财产安全，仅从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。而我们开发建设三峡工程的目的之一，也就是要从根本上减少或者说杜绝三峡沿岸的地质灾害。

要知道，从听天由命根本就无法治理长江三峡地区的地质灾害，到能够用工程措施和长效机制治理地质灾害这个巨大的进步，正是由于我们进行了三峡工程的建设，已经把江水的能量用来发电了，不让再去制造新的滑坡体了。然而，由于我们人类对自然界的认识毕竟是有限的，因而对于一个巨大的工程而言，即使我们“用工程加固的手段来解决库岸边坡的稳定性”，也不可能一蹴而就。幻想像裁缝做衣服一样，量体之后衣服就应该一次做好，处理好所有的地质灾害，是非常天真的。在工程中不断发现新的问题，不断地进行长效治理，才是正常的现象。千万不要把这种动态的治理过程视为“头疼医头，脚疼医脚”。

在三峡工程建设过程中，国家通过不断追加资金，先后已经投入了120多亿元资金，对库区地质灾害进行了治理。仅涉及重庆三峡库区的地质灾害隐患点共有3671处，其中673处实施工程治理，482处实施搬迁避让，其余2516个隐患点确定为群测群防或专业监测项目。而且这个动态的治理过程，还将继续下去，治理的资金也还会逐渐地增加。直到把地质灾害的威胁，降到最低的水平。

对于地质灾害的治理也要采取不同的方式，有的需要做工程处理，有的则需要避让，还有的需要监测，这些不同的措施难免让一些外行人感觉确实是在“头痛医头、脚痛医脚”，然而，这正是我们水电工程中因地制宜地治理地质灾害的最科学方法。面对长达600多公里的三峡水库，我们不可能，也没有必要不计成本地对库岸全线盲目加固。对于已经发现的地质灾害隐患，能处理的就治理，不易治理的就避让。对于有可能构成威胁，也有可能相对稳定的地质灾害隐患，采用监测的措施，根据具体的发展情况，再决定处理的方式，才是一种科学的态度。其实这恰恰就是最有效的“地质灾害防治和生态治理的长效机制”。

水库的建造和蓄水并不是制造出了滑坡，而是为原有不稳定的地质滑坡体，提供一个集中释放的机会。

对于三峡建成后的蓄水初期地质灾害的增加，其实也是非常正常的事情。具体来说，水库周围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，水库的建造和蓄水并不是制造出了滑坡，而是为原有不稳定的地质滑坡体，提供一个集中释放的机会。一般来说水电工程修建之后，将从三个方面改进原有的自然边坡的地质条件：一、水电开发就是把江水切割岸坡的能量利用起来发电，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。二、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。三、水库蓄水（试验）的初期，是一个水库新库岸的不稳定期和再造期，是隐性的地质灾害的集中释放期。

因此，三峡蓄水初期就是对三峡的新库岸进行磨合、释放和再造处理。在这一时期出现的地质灾害与常规的灾害概念有着本质的不同，蓄水试验期间出现了地质灾害，可以理解成是医学上的免疫反应，不一定是什么坏事。因为，水库的蓄水并不是制造出了新的滑坡，而是对前面施工阶段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、泄水，这些滑坡体都被释放之后，新的库岸肯定会变得更加安全。

实践已经证明水库库岸要比自然边坡稳定

蓄水所引发的滑坡具有“免疫”作用，不过就是我们把未来若干年内，一旦遭遇暴雨、地震可能引发的随机滑坡，尽可能地都提前引发出来。

一般来说，水电工程经过上面三个阶段后都会使得库岸变得更加稳定。例如，位于四川省汶川县的沙牌是上世纪末建造在岷江支流上的一个水电站，虽然该电站本身不大，却具有世界上最高的碾压混凝土拱坝（132米）。汶川大地震后，我们惊奇地发现其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。这充分说明水库修建并经过一段时间的蓄水考验之后，其边坡的稳定性得到了极大的提高。在突然遭遇大暴雨、地震等突发事件之后，就不容易再产生地质灾害，而没有经过水库建设治理和考验的自然边坡，则非常可能在大暴雨或者地震等突发事件中产生地质灾害(参见下图)。

同样，如果某一地区遭受台湾省的2009年8月8日大水那样的袭击，经过免疫的库区一定会比一般没有经过免疫的山区的地质灾害少得多。因为很多潜在的滑坡危险体，已经被释放掉了。

地震后沙牌电站上游水库岸坡

地震后沙牌电站下游河道边坡

显而易见，蓄水所引发的滑坡具有“免疫”作用，不过就是我们把未来若干年内，一旦遭遇暴雨、地震可能引发的随机滑坡，尽可能地都提前引发出来。只有这样，未来的三峡水库库岸才会变得更安全，更稳定，就像地震后我们在沙牌水电站所看到的一样。若干年后，一旦遭遇大地震或者特大的暴雨，没有修建三峡工程前的岸坡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，具有较强的稳定性。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，可想而知当时生命财产损失有多严重。这种现象在历史上曾经是屡见不鲜。不过现在我们可以相信在三峡工程经历了几次蓄水、泄水的考验之后，175米高程以下的崩滑体基本上可以绝迹，今后像新滩那样的大滑坡恐怕就难以再出现了。其中重要的原因之一就是我们在修建三峡工程和初期的蓄水泄水过程中，已经把大部分潜在的滑坡体都释放了。

综上所述，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。另一方面，建坝修水库后将会加强对滑坡体的监测从而降低自然滑坡的破坏性，同时，建坝过程中的工程措施还会减少滑坡体的产生从而减少自然滑坡的发生。总之，笼统地说建水坝就会造成滑坡的评论是不全面的，在很多情况下，修建大坝、水库也会起到减少滑坡地质灾害的作用。

目前的一些反坝宣传，故意夸大水电工程的负面效应，使人们误认为建坝、修水库是造成地震、滑坡、泥石流等地质灾害的决定因素。一些人错误地以为，只要不修水库就不会产生这些地质灾害。还有些人为了夸大地震对水坝的破坏性，故意歪曲事实地把一些惨痛垮坝事件和水库诱发地震混为一谈。也有一些文章武断地把地质灾害的产生说成是建水坝的结果。比如：有人认为漫湾水电站的修建，造成了陡坡垦殖、滑坡和泥石流。而实际上，几乎与曼湾处在同一地区现在还没有修建电站的怒江，这种情况比曼湾水库地区还要严重得多。仅就2008年以来，怒江地区由于地震、滑坡和泥石流造成的地质灾害已经使几十人丧生。根据怒江州的统计资料，全州共49.2万人，其中有12.7万人必需易地安置才有可能摆脱贫困；有4.4万人已经基本丧失生存条件，受泥石流、滑坡危及生存的有2.3万人。当地政府和怒江人民盼望怒江修建水电站的重要原因之一，就是能够通过水电工程解决怒江州的生态移民和贫困移民，使几万群众早日摆脱地质灾害的威胁。也许，用不了多久我们就会看到怒江地区水电开发之后，江水的流速会大大降低，这将减轻对岸坡的侵蚀、冲击，减少新的滑坡体的形成。此外，在工程修建过程中，通过对主要滑坡体的处理，地质灾害的情况一定会有所减轻，起码在一定程度上可以做到人为的监控、预防，从而减少地质灾害造成的损失。

通过对比分析，我们可以清楚地看到：地质灾害是不以人们主观意志为转移的客观存在，修不修水坝都不可能改变地质灾害的根本规律。总之，我们应该在高度重视地质灾害的基础上，理智地、科学地分析自然灾害的成因，在开发建设的同时，应用人类文明的先进成果进行积极的防治，这样才能减少地质灾害的损失，实现人与自然的和谐发展。