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地质灾害:水电站开发如何进行地质减灾?

发布者:四川仲达工程材料有限公司 日期:2012-4-15  点击次:9500

 

图为小湾大坝及下游边坡全貌。

图为左岸山梁滑坡体治理。胡学萃/摄(四川仲达工程材料有限公司www.sczd99.com,专业提供边坡防护网,主动网,被动网,环形网,石笼网,格宾网,生态袋,公路缆索护栏,围网,边坡工程,堤防工程)针对水电开发地质问题的讨论,本报曾经推出5期关于怒江水电开发地质问题的报道,两派专家观点交锋,犀利而激烈。报道刊发后,在社会上引起强烈反响,《中国能源报》网站随即也推出专题跟踪,网友各抒己见,形成了良好的讨论氛围。近期,中缅合作开发的密松水电站同样由于地质问题被缅甸政府迫于环保人士的压力而搁置。这些反对建坝的环保人士认为,建设水电站会导致地质灾害更加频繁。

有读者反映,对于水电开发与地质灾害问题的原理仍存疑惑。本期,《中国能源报》水电版联合中国水力发电工程学会,为您解答这些疑问。

11月19日,中国水力发电工程学会举办“绿色能源科普论坛”,专题研讨水电开发与地质减灾问题。

水电专家张博庭认为,无论是今年年初的怒江开发再讨论,还是前不久中国在缅项目密松水电站被叫停,都是受制于环保人士对地质灾害问题的质疑。然而,有研究发现,水电开发有助于地质减灾。其原理是:水电建设将水的势能充分利用,并对发电之后的下泄水流进行了消能处理,缓解了高速流动的河水对河床及边坡的冲刷,从而有效地维护了河流周边的地质稳定。

疑问一 导致地质灾害发生的原因到底是什么?

今年年初,美国土木工程协会将2011年度的汉斯埃尔博特爱因斯坦奖颁给了清华大学教授王兆印,以表彰他对高含沙水流、泥石流和植被侵蚀动力学以及流域管理等方面的特殊贡献。

按照王兆印教授的观点,第四纪晚根新世以来,青藏高原每年以2厘米的速度抬升,这个直接的后果就是导致青藏高原周边河流坡度加大。坡度加大直接增加了水流的势能,因此,位于西南地区的三条河流(怒江、澜沧江、金沙江)冲刷下切,使得两岸的山坡坡度增大,滑坡、崩塌和泥石流灾害就在所难免。

同样地处青藏高原延伸地带的缅甸伊洛瓦底江也是一样。据记者了解,密松水电站的搁置,除了缅甸政府的政治考虑外,一部分是由于美国支持的环保人士认为,建设水电站会导致周边地质灾害更加频繁。

疑问二 水电站本身通过何种手段实现地质减灾?

中国水利水电科学研究院副院长贾金生认为,人类在江河治理中追求两大目标:兴利和避害。水电开发一方面能够兴利,就是发挥发电、防洪、供水、抗旱、航运的作用,同时还能避害。这个避害指的就是水库大坝建设本身,从科学上讲,就是一个减少地质灾害的过程。

他认为:“减灾的一个重要手段就是消能,水电站的工作原理就是将水的势能转化为电能,势能的破坏力由此大大衰减。”

经测算,水轮机把水的势能转化为电能的效率通常在90%―96%之间,也就是说,水的势能90%以上被利用了。

除此之外,水电站还配套相应的消能系统。目前主要的消能形式有挑流消能、水跃消能和阶梯消能。

挑流消能,就是在泄洪时,水直接先向高处喷出,然后自由落体在消力池内,通过与消力池中的水体碰撞消耗掉水中的能量。三峡、小浪底就是挑流消能的典型代表。

水跃消能,泄洪时,水流顺着一个弧度跌落,然后再挑起,跳跃进消力池中消能。例如正在建设中的糯扎渡水电站,就设置有溢洪道和挑流鼻坎,水流通过挑流鼻坎跳跃跌落进消力池中消能。

阶梯消能,就是设置台阶状溢洪道,水从台阶上一级一级地跌下来,每跌一级能量就减少一层。

王兆印认为,减少地质灾害的关键正是消能。他将阶梯消能理念用于泥石流灾害治理的研究中,独创“人工阶梯―深潭”的灾害防治办法。这一理论在云南吊噶河的实验取得了成功,预期的三个目标――通过深潭高效消能作用控制河床下切、减少泥石流灾害、改善生态,全部实现。一年半后,河床下切完全停止,水生生物物种增加了一倍多。不久汶川地震发生,这一实验又运用到汶川震区文家沟的泥石流治理上。经过治理的文家沟,在遭遇超过2008年危险的程度下,依然保持了平安,没有造成任何生命财产损失。

疑问三 水电站的边坡治理如何达到减少地质灾害的效果?

疑问四 为什么水库蓄水初期,地质灾害反而频繁了?

三峡工程175米蓄水实验举世瞩目,很重要的一个原因就是,人们担心水位变动将导致5014公里的库岸出现高频度的滑坡、崩岸和泥石流。

专家认为,这其实是水电站在蓄水期将潜在的灾害体集中释放的正常“免疫”现象。库岸边坡在水中浸泡后,土壤中的孔隙水压力增加,当水库水位下降时,土壤中的孔隙水压力来不及变化,外部静水压力丧失,导致土壤内外压力不平衡,边坡因此会被“胀破”,然后垮塌,垮塌之后的山体将逐步趋于稳定。这个现象被称为库岸再造。

因此,实验性蓄水,就是为了提前释放潜在的灾害隐患。

此外,通过水电站建设移民,将原本居住在不稳定滑坡体上的人们转移到安全地带安置,将大大减少地质灾害造成的人员伤亡和财产损失。

 

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