姓名：張博庭

     單位：中國水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)

     職務(wù)：副秘書長

     現(xiàn)居：中國北京

     所在行業(yè)：能源

一、 從汶川地震看水庫蓄水與滑坡的關(guān)系

　　以前很多反對(duì)水壩的宣傳，對(duì)水壩的生態(tài)環(huán)境的批評(píng)理由之一，就是水庫建成后會(huì)加重滑坡、崩岸、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。對(duì)此，雖然有很多專業(yè)技術(shù)人員的解釋，似乎社會(huì)上都難以接受。然而，這次汶川大地震后，再一次用事實(shí)向我們證明了，科學(xué)合理的水壩、水庫、水電站建設(shè)，不僅不會(huì)增加滑坡、崩岸、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，而且，是對(duì)邊坡的有力保護(hù)。大家請(qǐng)看著兩張圖的對(duì)比。在世界上最高的碾壓混凝土拱壩沙牌同一個(gè)地點(diǎn)，地震后上游水庫內(nèi)的邊坡與下游天然河道內(nèi)的自然邊坡簡直是天壤之別。

從水庫蓄水開始，由于侵蝕作用和堆積作用，在新的水邊線地帶開始了庫岸形成的過程。大型水庫的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，庫岸的形成正是沖蝕和堆積直接作用的結(jié)果，從地質(zhì)、地球化學(xué)和生態(tài)過程角度分析，庫岸可分為多種類型：以地球化學(xué)作用和沖蝕作用為主形成的庫岸為沖蝕—喀斯特型庫岸；以生態(tài)作用和沖蝕作用結(jié)合情況下形成的庫岸為沖蝕一泥炭型庫岸及其它類型的庫岸；在地質(zhì)、地球化學(xué)和生物過程和堆積共同作用下，形成泥沙三角洲庫岸、淤泥鹽巖型、漂浮泥炭型、貝殼泥炭型、貝殼石灰?guī)r型和蘆葦植物型庫岸；以崩塌、坍落、侵蝕、滑坡、流沙和剝蝕等形式表現(xiàn)的庫岸為沖蝕型庫岸。

對(duì)于沖蝕型庫岸，水庫蓄、泄水是產(chǎn)生滑坡的重要原因之一。特別是在水庫突然泄水時(shí)，由于原有的水位比較高，邊坡在水中浸泡后土壤當(dāng)中的空隙水壓力增加，而突然的泄水導(dǎo)致水位急劇下降，土壤中的孔隙水壓力來不及變化，而邊坡外部的靜水壓力突然喪失，土體內(nèi)外壓力的不平衡常常容易導(dǎo)致邊坡的失穩(wěn)和滑坡的發(fā)生。這種情況發(fā)生的前提，是需要邊坡本身就具備產(chǎn)生滑坡(或者說潛在的滑坡)的水文和地質(zhì)條件。在這種地質(zhì)條件下，即便沒有水庫的水位變化，如果在強(qiáng)烈的連續(xù)降雨的情況下，只要邊坡的土壤吸收了足夠的水分，也可能會(huì)造成同樣孔隙水的壓力加大，從而產(chǎn)生滑坡的現(xiàn)象。也就是說，如果不具備產(chǎn)生滑坡的潛在的地質(zhì)條件，水庫水位變化也不可能造成滑坡，反之如果邊坡本身具備水庫水位變化造成的滑坡的地質(zhì)條件，說明邊坡本身就具備了滑坡（或者說是潛在的滑坡）的地質(zhì)地貌條件，在連續(xù)的強(qiáng)降雨，或者某些特殊情況下（如地震）同樣也可能會(huì)產(chǎn)生滑坡。從這個(gè)意義上來說，水庫的蓄水并不是制造出了滑坡，而是讓原有不穩(wěn)定的地質(zhì)滑坡體，有一個(gè)集中釋放的機(jī)會(huì)�；�坡體被釋放之后，新的庫岸才會(huì)變得更加安全。沙牌水壩地震后的現(xiàn)象，就充分證明了這一點(diǎn)。

　　總之，水庫產(chǎn)生滑坡的根本條件不是取決于是否修建了水壩，而是取決于原有的地質(zhì)條件。如果沒有產(chǎn)生滑坡（或者說潛在的滑坡）的地質(zhì)、地貌條件，水庫的水位變化也不會(huì)引發(fā)滑坡。除此之外，建壩修水庫后還將會(huì)從三個(gè)方面，使得自然河流的庫岸變得更加穩(wěn)定。

　　分別是可以減少新的滑坡體出現(xiàn)；建壩過程中的工程防治措施減少滑坡體；和讓不穩(wěn)定的地質(zhì)滑坡體集中釋放從而減少自然滑坡的發(fā)生。

　　1.1水壩、水庫、水電站建設(shè)可以減少新的滑坡體出現(xiàn)

　　西南地區(qū)的崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重，就是因?yàn)樵摰貐^(qū)的河流還處在發(fā)育期，地面不斷的隆起上升，使得該地區(qū)變得山高水急，江水帶有極大的能量，不斷的切割山谷，造成該地區(qū)河谷不斷地加深，在高山峽谷發(fā)育的同時(shí)，崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害必然就會(huì)隨著地形的變遷經(jīng)常發(fā)生。

在這種情況下，如果人們把奔騰的江河水用來發(fā)電，勢(shì)必會(huì)大大降低水能對(duì)岸坡的沖蝕能力，減少江水對(duì)河谷的急速深切，使河流發(fā)育趨于緩慢、穩(wěn)定，最終會(huì)大大減少地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。從總的能量守恒概念上說，水電開發(fā)就是把江水切割岸坡的能量利用起來發(fā)電，造福人類。所以，水庫、電站的修建一般會(huì)降低原來的河水流速，不僅大大減少河水對(duì)岸邊的沖刷和侵蝕，從根本上減少新的滑坡體的產(chǎn)生，而且，有時(shí)候流速的降低還會(huì)產(chǎn)生淤積現(xiàn)象起到護(hù)岸、護(hù)坡的作用。

        在工程修建過程中，為了減少滑坡通常都要對(duì)主要的滑坡體進(jìn)行人工排除，或者護(hù)坡（包括混凝土噴涂、打入抗剪滑樁和預(yù)應(yīng)力錨索固定等）處理。對(duì)于那些不能處理的滑坡體，一般工程也要采取監(jiān)測(cè)手段，嚴(yán)密觀測(cè)其發(fā)生滑坡的各種先兆，以便減少滑坡的破壞性。

        以三峽工程為例；三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的主要類型是滑坡、崩塌、泥石流。嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害極大地危害著庫區(qū)兩岸人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，從１９８２年以來，庫區(qū)兩岸發(fā)生滑坡、崩塌、泥石流近百處，規(guī)模較大的有數(shù)十處。如１９８５年新灘滑坡造成高達(dá)７０米的過江涌浪，其上、下游各１０公里的江段內(nèi)近百條船只沉沒。三峽開工后對(duì)需要實(shí)施工程防護(hù)的庫岸進(jìn)行的嚴(yán)格的防治和處理。自２００３年６月三峽工程蓄水以來，三峽庫區(qū)已建立了專業(yè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)一百多個(gè)，群測(cè)群防點(diǎn)一千六百多個(gè)，庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)已，接著在2004年的《神秘肌膚》和2006年的《追兇》（Brick）中的演出獲得影評(píng)的贊賞，其中高登-李維形容《追兇》中的角色為“獨(dú)立電影中最有趣的主角之一，一個(gè)擅于思考的表演者、同時(shí)兼具外向坦率和內(nèi)向含蓄的個(gè)性，他擅于演出在戰(zhàn)爭時(shí)期對(duì)于自己和世界感到困惑的角色。在2009年，高登-李維在獲得普遍好評(píng)的喜劇《戀夏五百日》中擔(dān)任主角，這個(gè)角色讓他獲得金球獎(jiǎng)音樂喜劇電影類最佳男主角的基本形成。地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)以其準(zhǔn)確、可靠的預(yù)警預(yù)報(bào)為千里庫區(qū)撐起了一張“安全網(wǎng)”，最大限度地減少了庫區(qū)群眾的生命財(cái)產(chǎn)損失。

        在這次汶川大地震中，經(jīng)過人工處理的邊坡的穩(wěn)定性也接受了考驗(yàn)。據(jù)我們水電站震損調(diào)查，所有處理過的邊坡沒有一處發(fā)生滑坡等次生災(zāi)害。不僅水電工程是這樣，在北川縣城原來認(rèn)為非常危險(xiǎn)，經(jīng)過加固處理的邊坡，也同樣在地震中沒有滑坡。而原來認(rèn)為比較穩(wěn)定的沒有處理一些邊坡的滑坡，反倒造成了巨大的傷亡。可見邊坡的人工處理，作用有多大。

       由于我們?nèi)祟愡�不可能完全通過工程措施解決所有的地質(zhì)災(zāi)害，所以，水庫蓄水的初期，必然是一個(gè)水庫新庫岸的再造期，也可以說是隱性的地質(zhì)災(zāi)害的集中釋放期。一些人把水庫蓄水這一時(shí)期出現(xiàn)的滑坡，看是水庫造成的地質(zhì)災(zāi)害，是有問題的。水庫的蓄水并不是制造出了新的滑坡，而是，對(duì)前面工程處理之后還不能完全消除的滑坡體或者說是潛在的滑坡體，提供一個(gè)集中釋放的機(jī)會(huì)。經(jīng)過幾次蓄水、退水，這些滑坡體都被釋放之后，新的庫岸肯定會(huì)變得更加安全。例如，最近三峽工程正在進(jìn)行正常水位蓄水的試驗(yàn)，我們必須要對(duì)三峽的庫岸進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測(cè)，因?yàn)椋�在這過程中很可能會(huì)有一些隱性的地質(zhì)災(zāi)害暴露出來。據(jù)報(bào)道“九月下旬三峽工程試驗(yàn)性蓄水以來，秭歸縣庫岸出現(xiàn)了九處滑坡與崩塌險(xiǎn)情，直接威脅三十二戶一百零六人的生命財(cái)產(chǎn)安全。其中涉及滑坡六處，塌岸三處。”大家要辯證的看待這些滑坡的出現(xiàn)。我們?cè)谛钏�監(jiān)測(cè)的狀況下，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理這些滑坡體。將會(huì)大大減少未來三峽長期運(yùn)行過程中庫岸的滑坡威脅。 

實(shí)際上，蓄水所引發(fā)的滑坡，不過就是我們把未來若干年內(nèi)，遭遇暴雨、地震可能引發(fā)的隨機(jī)滑坡，都提前引發(fā)出來的過程。只有這樣，未來的三峽水庫庫岸才會(huì)變得更安全。就像今天我們?cè)谏撑扑�電站所看到的一樣。一旦遭遇大地震或者非常大的暴雨，沒有修建三峽前的庫岸可能就會(huì)像沙牌的下游一樣，慘不忍睹。而修建了三峽之后的庫岸，應(yīng)該與現(xiàn)在的沙牌上游一樣，具有較強(qiáng)的抗震能力。我們知道1985年由暴雨引發(fā)的長江新灘滑坡，光船只就沉沒了近百條，大家可想而知生命財(cái)產(chǎn)損失將會(huì)有多嚴(yán)重？這種現(xiàn)象在歷史上曾經(jīng)是屢見不鮮的。不過我相信在我們的三峽工程建成并經(jīng)歷了幾次蓄水的考驗(yàn)之后，新灘那樣的大滑坡恐怕就難以再出現(xiàn)了。其中原因之一就是我們?cè)诔跗诘男钏�泄水過程中，把大部分潛在的滑坡體都釋放了。

        一般來說，經(jīng)過上面三個(gè)階段，水庫建成蓄水后將會(huì)使得庫岸變得更加穩(wěn)定。這就是汶川大地震給我們的啟示之一。并且，對(duì)于那些喜歡用地質(zhì)災(zāi)害污蔑水壩建設(shè)的一些說法，如果我們仔細(xì)觀察就能發(fā)現(xiàn)非�？尚Α�沒有修建水壩之前，如果地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重，他們就會(huì)大談該地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害如何如何嚴(yán)重，不能修建水壩（例如，以前說三峽，現(xiàn)在說怒江，說西南地區(qū)）�？墒�，當(dāng)水壩建設(shè)者們不聽他們恐嚇，用科學(xué)的方法和手段，克服了當(dāng)?shù)氐膹?fù)雜地質(zhì)條件，治理和減輕了地質(zhì)災(zāi)害，并成功的建設(shè)了水壩之后。他們就會(huì)立刻搖身一變，把該地區(qū)原有的地質(zhì)危險(xiǎn)環(huán)境全都忘得一干二凈，一旦再發(fā)生任何地質(zhì)災(zāi)害，就立刻變成了是修建水壩造成地質(zhì)災(zāi)害的罪狀。幸虧這次大地震，用水庫岸坡與天然河道活生生的現(xiàn)實(shí)，給了我們識(shí)破謠言的機(jī)會(huì)。讓我們看到水壩、水庫、水電站建設(shè)，最終是非常有利于岸坡的穩(wěn)定。

　　二、從科學(xué)普及的角度探討水庫誘發(fā)地震問題

　　2.1非常有必要區(qū)分水庫誘發(fā)和水庫觸發(fā)地震

        陳厚群院士曾經(jīng)特別強(qiáng)調(diào)是水庫觸發(fā)而不是誘發(fā)地震的問題。這確實(shí)是水電專家們需要澄清的問題。為什么呢？因?yàn)閷?duì)于誘發(fā)地震的解釋，似乎水電工程界和地震學(xué)界的理解是不一樣的。我們看到一般地震科普中的介紹，煤礦、水庫、核爆炸等都屬于人工誘發(fā)的地震。而大多數(shù)地震專家都認(rèn)為，由人類活動(dòng)所誘發(fā)出的地震的能量極為有限，一般都在3級(jí)以下的微小地震。而我們水電工程界則認(rèn)為小的誘發(fā)地震不應(yīng)該算數(shù)，所以，水電界公認(rèn)的說法是誘發(fā)出來地震是相當(dāng)少的，全世界幾萬座水壩只有不到百次�？墒且话愕牡卣饘＜艺J(rèn)為水庫蓄水后那些微小地震的地震也能算誘發(fā)地震，所以他們認(rèn)為水庫誘發(fā)地震的現(xiàn)象很普遍。偶爾誘發(fā)出來了構(gòu)造地震，應(yīng)該算是特例。實(shí)際上我們兩個(gè)行業(yè)的專家對(duì)水庫誘發(fā)地震的定義和范疇有不同的解釋，這樣有時(shí)候容易給公眾造成誤解。水電專家說水庫誘發(fā)地震很少發(fā)生，只有不到0.1%的概率。地震專家說水庫誘發(fā)地震比較普遍，但是，地震的震級(jí)都很低。

        陳院士所提倡的辦法很好，如果要把觸發(fā)這個(gè)概念提出來�？陀^地把水電工程認(rèn)為水庫引起的構(gòu)造地震都叫做觸發(fā)地震。強(qiáng)調(diào)地震的能量來自地球的板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，水庫蓄水只是一種觸發(fā)的條件。同時(shí)如果我們保留原有的誘發(fā)地震的概念，把那些水庫蓄水后沒有引起構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的微小地震，仍然稱為水庫誘發(fā)地震，以便與現(xiàn)有的地震專家們的定義統(tǒng)一起來。也就是說，水庫既可能誘發(fā)地震，也可能會(huì)觸發(fā)出地震，一個(gè)具體的水庫到底誘發(fā)地震，還是觸發(fā)了地震，要看這個(gè)水庫蓄水后發(fā)生的地震能量是否主要產(chǎn)生于地殼構(gòu)造的運(yùn)動(dòng)。簡言之，那些被水電工程界排除在水庫誘發(fā)地震的考慮范圍之外的微小地震，仍然可稱為誘發(fā)地震。對(duì)于現(xiàn)在水電工程界普遍承認(rèn)的水庫蓄水后觸發(fā)了一定規(guī)模的構(gòu)造地震，定義為水庫觸發(fā)地震。這樣明確的定義不僅非常好地反映了事物的本質(zhì)，而且，解決了水電界與地震界長期以來的理解和概念上的一些差別。

        2.2水庫誘發(fā)、觸發(fā)地震的問題需要科普解釋

        在座的很多都是地震專家，在水庫誘發(fā)地震的研究上有很深的造詣。不過，當(dāng)我們的專業(yè)理論對(duì)付社會(huì)上的一些偽科學(xué)謠言時(shí)，卻非常像“高射炮打蚊子”有勁使不上。由于當(dāng)前社會(huì)上流傳大量關(guān)于水庫誘發(fā)地震的謠言，我們必須要用通俗的理由解釋公眾對(duì)水壩建設(shè)的疑問。在汶川大地震發(fā)生之后，有一位著名華裔地質(zhì)學(xué)家，加拿大蒙特利爾大學(xué)工學(xué)院嵇少丞教授，經(jīng)常把深?yuàn)W的地震科學(xué)用簡單道理和生動(dòng)的比喻告訴公眾。起到了很好的地震科學(xué)宣傳普及作用。由于我們目前對(duì)地震發(fā)生的深刻機(jī)理了解得還并不十分透徹。對(duì)于一個(gè)具體的地震，到底是不是由水庫蓄水引發(fā)的，或者說水庫蓄水的影響因素到底有多大？在理論上可能是一個(gè)比較難以精確判斷的問題。因此，我們尊重科學(xué)的工程技術(shù)人員一般都比較謹(jǐn)慎，對(duì)還不十分清楚的東西，不敢輕易下結(jié)論。一些可以毫不負(fù)責(zé)的民間人士則更喜歡在這種似是而非的問題上炒作、猜測(cè)，信口雌黃。正是由于傳達(dá)給公眾的聲音不對(duì)稱，就難免出現(xiàn)一種在地震問題上偽科學(xué)宣傳泛濫的傾向。因此，我覺得我們專業(yè)工作者更需要用通俗的道理和形象地比喻，從整體概念上解釋水庫誘發(fā)和觸發(fā)地震問題，以便更多的人能理解。

        那么水庫蓄水之后為什么經(jīng)常會(huì)誘發(fā)、觸發(fā)地震呢？用通俗的道理講，主要有兩方面的因素。第一個(gè)因素是水庫水體的重量，會(huì)改變地殼的受力狀態(tài)，引起地應(yīng)力的調(diào)整（可稱為荷載作用）。另一個(gè)因素就是水庫蓄水后，通過基巖中的裂隙，產(chǎn)生了下地下高壓注水的效果，從而改變了地殼基巖局部的應(yīng)變極限，或者說改變了原來板塊之間的摩擦力，使得地震的能量提前釋放出來了（可以稱為滲透作用：即滑動(dòng)摩擦力或者斷裂、抗剪切的應(yīng)變極限改變）。

       水庫蓄水后的這兩種作用的效果，是有很大差別的，很多研究和計(jì)算都表明水庫蓄水的水壓力的改變（荷載作用）對(duì)地應(yīng)力的影響隨著深度增加急速衰減。而基巖應(yīng)變極限的改變（滲透作用），對(duì)地震的發(fā)生與否則是非常重要的。這一表面荷載作用對(duì)深層地震影響不大的結(jié)論，現(xiàn)實(shí)當(dāng)中我們也可以察覺到。例如，一座城市座落在一個(gè)地方之后，肯定有大量的人群和建筑都不斷的堆積在城市的地面上，不能否認(rèn)地殼受力肯定要大幅度的增加。然而，幾乎從來沒有人會(huì)擔(dān)心城市化的地方會(huì)因?yàn)槭芰�過重而誘發(fā)地震。這也說明單純的增加或者改變地面的受力狀態(tài)，幾乎不大可能會(huì)造成地震。相反1962年美國丹佛市因?yàn)榇罅繌U水高壓注入地下，卻引發(fā)了長達(dá)數(shù)年的一系列誘發(fā)地震。這個(gè)事例說明，即使沒有地殼受力的變化，僅僅通過高壓注水產(chǎn)生較強(qiáng)的滲透壓力改變地應(yīng)變的極限，也同樣能誘發(fā)出地震來。