范晓
（四川省旅游地学研究会，成都 610213）
摘要：中国西部是水电开发中地质环境风险最高的地区，大规模水电工程在建设和运营中更易诱发和加剧地震、滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。目前我国的水电开发在地质环境影响评价方面存在严重缺陷，应当完善相应的法律体系、决策机制和评估程序，以避免严重的灾害隐患和经济损失。
1. 中国水电开发中的地质环境条件和地质灾害风险应当引起高度重视
地质环境是水电开发极其重要的制约因素，同时，水电工程特别是大型水电工程对地质环境又会产生非常严重的影响，并会引发地质灾害、生态、社会等方面的一系列问题。因此，地质环境在水电问题的讨论中有十分重要的意义。
最近几年来，推动我国特别是我国西部大规模水电开发热潮的主要理由之一，就是我国西部有极其丰富的水能资源和优越的水电开发条件，而同时那里的水电开发率又很低。但如果从地质环境的制约因素和可能带来的严重影响来看，这种理由是有很大疑问的。
在我国的水电开发历史中，对地质环境条件和地质灾害风险，长期以来缺乏充分的和正确的认识，导致了许多灾害事件和不必要的重大损失；同时由于认识的局限，对于我国西部水能资源开发条件也作了过于乐观的估计。
以川渝滇黔藏五省区为例，其水能资源的蕴藏总量和可开发量分别占到我国的67.8％和70%。但是有一个现象却往往被人忽视，这就是目前提供的西南地区水能的可开发量与蕴藏量之比为49.1％，远低于全国56.0％的平均水平，与全国的其它地区相比也是最低的。而这还是根据传统意义上的水电开发技术经济条件确定的，尚未充分考虑地质环境以及生态环境因素的影响。
中国西部地区，尤其是作为我国目前水电开发规划重点的岷江、大渡河、雅砻江、金沙江、澜沧江和怒江流域，在地貌上，处在我国第一级地形阶梯青藏高原向第二级地形阶梯云贵高原和四川盆地的过渡带，地形反差巨大；在地质上，处在印度洋、欧亚、太平洋三大构造板块的碰撞接合带，新构造运动十分活跃，地质环境很不稳定，地质灾害十分频繁，其主要特征有以下几方面。
地震 这里处在我国几个最著名的地震区和地震活动带上，它们包括：
川滇地震区，其中有龙门山地震带（岷江流域）、炉霍-康定地震带（大渡河流域、雅砻江流域）、冕宁-西昌地震带（雅砻江流域）、东川-嵩明地震带（金沙江流域）、马边-昭通地震带（金沙江流域）、中甸-大理地震带（金沙江流域）。据从公元前116年到1976年约2100年的记载统计，本区共发生6级以上地震82次，平均25.5年发生一次6级以上地震。[1] 历史上著名的大地震包括：岷江流域—1933年茂县叠溪的7.5级地震、1976年松潘-平武的7.6级地震；大渡河、雅砻江流域—1786年康定的7.5级地震、1973年炉霍的7.9级地震、1980年道孚的6.9级地震等；金沙江流域—1974年5月11日永善-大关的7.1级地震、2003年7月21日和10月16日云南大姚两次6级以上地震。
滇西南地震区，包括红河与怒江之间的区域，在1458年至1976年的518年间，有记载的6级以上地震16次，平均32.3年出现一次6级以上地震。[1]
腾冲地震区，包括怒江以西的地区，据1512年至1976年的464年间的记载统计，共发生6级以上地震15次，平均30.9年发生一次6级以上地震。[1] 历史上著名的地震有：怒江流域—1976年龙陵-梁河的7.4级地震等等。
滑坡与崩塌 上述区域也是我国最重要的滑坡与崩塌多发区。其滑坡和崩塌的发生主要和强烈的地震、陡峭的地形以及丰沛的降雨等条件有关。这些区域包括：
横断山区的三江并流区，这个区域地形切割十分强烈，以怒江为例，梅里雪山主峰海拔6740m，而怒江谷地高程仅860m。在这个区域，大规模的滑坡崩塌点在200处以上，非常密集的呈带状沿“三江”河谷分布，原怒江的碧江县城即因附近的两处大滑坡而受到危害，而又无合适的城址可迁，被迫撤销该县制。怒江州首府六库所在河段仅8 km2的范围，就有大的滑坡灾害点3处，其中怒江西岸的贾家坟滑坡方量达2.52×106m3，已对东岸的六库镇构成威胁；[2] 1996年2月3日，因丽江7.0级地震造成滑坡与崩塌，使金沙江虎跳峡下峡口堵江。
金沙江中下游河谷地区，以攀枝花至宜宾的782km的江段为例，经调查该江段发现有崩塌465处、滑坡212处、泥石流258处，线密度为0.33处/km，也就是说沿江平均每3km就有一处较大的山地灾害；[2]
川滇南北向地带，主要包括雅砻江中下游以及安宁河流域，尤其在暴雨的诱发下，极易形成大面积的区域性崩塌与滑坡灾害，例如1983年安宁河、黑水河、小江流域，1984年金沙江中下游地带，1985年大渡河、安宁河、金沙江地带，都曾发生严重的崩塌、滑坡和泥石流灾害。[2] 本区域在1967年6月9日，曾于雅砻江中游的日雨发生特大山崩，瞬时形成高175米至355米、长200米的天然拦河大坝，雅砻江堵江断流并造成长达53公里的回水区。9天后大坝溃决，造成严重洪灾，而当年的山崩区现在已发展成更大范围的崩滑危岩区。另外，雅砻江下游得力铺至响水河河口，在短短77km的河段，就有大于1.0×105m3的滑坡157个，大于1.0×107m3的滑坡10个，活动性泥石流沟75条，构成雅砻江下游地质灾害最严重的地段；[3]
川西北龙门山地区，主要涉及嘉陵江上游、涪江上游、岷江、大渡河、青衣江等沿江地带。重要的事例有：1976年8月松潘-平武7.2级地震，在岷江、嘉陵江、涪江上游地区诱发大规模滑坡、崩塌130余处；[3] 1933年8月茂县叠溪7.5级大地震引发大规模山崩，在岷江上形成三道天然大坝，岷江断流45天后突然溃坝，洪水席卷岷江中下游城镇，这次大地震及次生洪灾造成6800多人死亡；1786年6月发生震级为7.5级的康定大地震，据史书记载，区内出现大规模山崩，大渡河断流十日，下游水患成灾，建筑物倒塌者占十之八九。
泥石流 处在上述河流流域的四川、云南两省，是我国泥石流灾害最严重的省区，加上甘肃、陕西、西藏、青海，占了全国泥石流灾害的80％。我国泥石流的重度灾害区绝大部分都分布在西南地区，它包括：
西秦岭-横断山东部暴雨泥石流重度灾害区，主要涉及嘉陵江上游、岷江上游、大渡河、雅砻江、金沙江中下游等流域。仅以四川乐山沙湾至攀枝花的成昆铁路路段为例，该路段跨越岷江、大渡河、安宁河、金沙江等河流流域，据统计从1971年至1988年的17年间，就有80多条沟暴发泥石流152次，平均每年发生8.5次；[4]
横断山西部-哀牢山暴雨泥石流重度灾害区，涉及怒江、澜沧江、金沙江中上游、元江等河流流域。其中怒江和澜沧江的中游段沿岸就有泥石沟270余条，澜沧江东岸的兰坪县城1977年被泥石流冲毁，被迫搬迁到数十公里外的金顶镇。[4]
三峡库区也是一个滑坡与崩塌的高发区。例如，1982年7月16日至18日，发生的云阳县鸡扒子大滑坡，滑坡总方量高达1.5×107m3，其中前缘的2.3×106m3滑体坠入长江洪水位以下，并冲达对岸，在该航段瞬时形成险滩；又如，1985年6月12日，在长江北岸新滩发生大崩滑，2.0×107m3崩滑的土石在几分钟内就摧毁了新滩镇，崩滑体入江形成巨大的涌浪，涌浪冲上南岸猴子岭的高度达到49m，受涌浪严重影响的河段长度近30km，并导致上下游几公里内的多艘船只沉没。[5]
可以说，正是因为地形上的急变与反差，才在中国西部造就了世界上罕见的水力资源富集区。但是，也正是由于地质环境的极不稳定，这里也成为了我国水电开发中地质环境风险最高的地区。因此，从水电开发的地质环境成本来看，这里并非得天独厚，而是充满危险与挑战。
2. 我国水电建设中的地质灾害威胁及隐患
在中国西部这样的地质环境极其脆弱的地区，象水电建设这样集中于高山峡谷中的大规模的工程活动，不可避免地会诱发和加剧地质灾害，这种灾害事件在西部的大坝建设与运行中可谓层出不穷。
水电工程尤其是大型水电工程，在施工过程中，因大坝、电厂、引水隧道、道路、料场、弃碴场等在内的工程系统的修建，会使地表的地形地貌发生巨大改变。而对山体的大规模开挖，往往使山坡的自然休止角发生改变，山坡前缘出现高陡临空面，造成边坡失稳。另外，大坝的构筑以及大量弃渣的堆放，也会因人工加载引起地基变形。这些都极易诱发崩塌、滑坡、泥石流等灾害。
1989年，云南澜沧江漫湾电站在左岸坝基的开挖过程中，由于大范围地破坏了原来的山坡结构面，导致山体失稳，发生大规模坍塌，滑坡体积1.06×105m3，造成坝项公路中断，坝基和厂基无法开挖，据当年核算，仅这次坍塌灾害便使工程投资增加了1.4亿元左右，而延长工期引起的其它费用尚未计算在内；[6]
2001年，在四川岷江紫坪铺水利工程施工区内的都江堰麻溪，由于进行213国道改线和紫坪铺水利工程排砂洞施工，对边坡进行削坡，加上连续降雨，结果在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1.0×105m3和5.0×105m3，造成213国道中断以及其它灾害损失；
2002年8月17日，云南澜沧江小湾电站工地发生泥石流，造成人员和财产的重大损失。
2004年2月23日，雅砻江锦屏一级电站前期施工的公路修建中，引发雅砻江岸高约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。而此前自这段公路开工以来，因山地灾害事故不断发生，付出了几乎每天一人死亡的代价。[7]
水电工程建成后的运行期诱发和加剧的地质灾害，主要包括以下几类：
水库诱发地震
水库诱发地震主要是因为巨大体积的蓄水增加的水压，以及在这种水压下岩石裂隙和断裂面产生润滑，使岩层和地壳内原有的地应力平衡状态被改变。值得注意的是，水库蓄水可以在天然地震较少和较弱的地区，诱发较强烈的地震。
我国已经报道的有几十个水库诱发地震的震例。最严重的当属广东东江的新丰江水库。1959年，新丰江水库在蓄水一个月后，就开始发现该区有地震活动。在1960年5至7月，当地连续发生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，后又花费高昂代价按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。
丹江口水库自1970年1月蓄水后至1985年12月，共记录到库区内诱发地震800余次，震源深度在4－9km之间，其中Ms≥2.5级31次。1973年宋湾Ms4.7级诱发地震的震中烈度达Ⅶ度，损坏房屋1900余间，地面裂缝，库区内产生滑坡；1977年凉水河Ms3.8级地震致使电厂跳闸，副坝开裂。（湖北防震减灾信息网，www.eqhb.gov.cn）
湖北清江隔河岩水库库区在蓄水前地震很少且分布分散，1993年4月蓄水后，到1995年10月,发生地震815次，其中ML≥2级的地震49次，至今还有地震活动。（湖北防震减灾信息网，www.eqhb.gov.cn）
青海黄河上的龙羊峡库区蓄水前地震活动较弱，蓄水后随着库水位的升高，库区地震活动明显增强。在围堰拦洪期间，大坝周围就发生近70余次小震。1986年11月水库完成蓄水，坝前水深达到148.5米，淹没面积380平方公里。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。[8]
1992年4月，四川大渡河上的铜街子水库蓄水后发生了3.5级主震及一系列小震。蓄水后三年内，在库区被库水淹没的利店断层上接连发生了三次大于5.0级的地震。（地震科技信息网，www.eqsc.gov.cn）
2003年6月11日，世人瞩目的三峡水库在蓄水到135米后，也出现了微震。[9] 事实上，愈是高坝、大库，愈易诱发地震，三峡大坝诱发地震是预期中的事。未来值得关注的是，三峡水库诱发的地震会有多大？它对三峡工程会产生何种影响？
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
水库蓄水后对库岸已存在的不稳定地质体和原有的滑坡-崩塌体，会产生浸润和托浮作用，再加上大型电站在运行中，会在库岸形成高达数十米以上的水位涨落带，频繁改变水文地质条件，从而诱发和加剧地质灾害的发生。
1961年3月，湖南资水柘溪水库在蓄水过程中，诱发了离大坝1.55km处水库右岸的唐岩光滑坡，滑坡总方量达1.65×106m3，大型滑坡体滑入水中，激起20m高的涌浪，摧毁坝顶的临时挡水设施，并漫过正在施工的坝顶，造成重大损失，死亡66人；[6]
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。（王建锋，清江隔河岩水库茅坪滑坡、白岩危岩体简介，2002）
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。（何大明等，澜沧江漫湾电站的社会经济环境影响研究，2002）
据国土资源部对三峡库区的调查，目前已查出库区两岸规模较大的崩滑体2100余处，根据这地质灾害体稳定状态估计，水库蓄水到175米后，将可能引发灾害的不稳定和潜在不稳定的崩滑体至少会有1130余处。（中国地质环境信息网，www.cigem.gov.cn）
大坝以上的泥砂淤积，使河床抬高，引发、加剧洪灾
我国最典型的例子莫过于三门峡工程。三门峡水库1960年开始蓄水，但仅到1964年，因泥砂严重淤积，水库库容已损失了43％，并且由于黄河倒灌、造成淤积向渭河平原上游不断扩展，不仅淹没了超过86万亩的良田，还严重威胁西安的安全。渭河河床抬高达4至6米，使得洪水肆虐、小水大灾。虽然以降低蓄水高度，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。
当年痛陈三门峡大坝之害的我国著名水利学家黄万里，对三峡大坝的修建也表示了强烈的质疑。他最根本的理由其实只有一条：因受长江上游流域地质结构的影响，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。[10]
黄万里还以1983年安康水灾为例证：安康下游200公里处的丹江口水库在1969年建成后，安康以下河床内的卵石即已逐渐淤高，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，爬上四楼的人也被淹毙，死亡超过千人。（黄万里，关于长江三峡修建高坝的可行性问题，1997）
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。
世界上比较典型的例子如胡佛水坝，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。[11]
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，[12] 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
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。[10]
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。2.3 在地质灾害高危区，大型水电工程会对灾害的起到放大作用，并形成灾害链
在中国西部这样的地质灾害高发区，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，对国家安全造成严重威胁。我国在这方面有极其惨痛的教训：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。
3. 现行水电开发规划在地质环境论证与评估方面的严重缺陷及其对策建议
在地质灾害高发区，因地质灾害的不可避免性，所以大型水电工程的规划和论证必须要考虑地质灾害风险成本，完整的水电工程的成本效益分析，要充分考虑外部性成本—即景观、生物多样性、移民、地质灾害等方面的损失和负面影响，而地质灾害是外部性成本很重要的组成部分，更重要的是这和国家的地质环境安全、生态安全、社会稳定休戚相关。
目前，在我国水电开发工程的规划论证中，主要考虑的仍然是水力经济技术指标，西部地区地质灾害高发区的环境风险，以及由水电工程引发和放大的地质灾害风险，并未得到全面的科学的评估。
一方面，在我国现行的《河流水电规划编制规范》中，突出了对坝（闸）区及其它建筑设施的工程地质调查与规划，而缺乏对整个梯级开发区域或流域进行地质灾害危险性调查与评估的要求。在特殊的地质环境区域，仅仅对坝基、厂址、隧道等类工程项目的地质灾害评估是远远不够的。在地质灾害高危区的河段和流域内，任何一个点的大型灾害都可能导致连锁反应。因此，仅仅是大坝工程的技术指标达到安全标准，也绝不意味着大坝的安全，更不意味着库区和大坝下游的安全。
另一方面，我国直到2003年11月24日，才公布《地质灾害防治条例》，并自2004年3月1日才开始施行。因此许多目前已建和在建的大型水电工程，在可行性论证阶段，并没有经过相应的地质灾害危险性评估程序，从而留下了不少隐患。