我们应理性解读水库利弊(一)

        我国迄今已建成水库大坝8万余座，风险数据容不得简单推算。 
　　 即便不需要作最坏的揣度与打算，但我们增强一些风险防范意识、提升风险分析水平、强化风险管理，却不能不说是一项基础性和前瞻性的工作。 
　　 围绕水库大坝的利弊分析以及如何防范，本刊专访了我国知名的水利水电工程设计、水工结构专家――中国工程院院士、中国工程设计大师曹楚生。 
　　 水坝安全需要引入风险理念 
　　据1982年第14届世界大坝会议报告，水库溃坝率在1900年曾一度大于10％，以后逐渐减少，至1980年国外已降至约0.2％。1980年统计显示，我国溃坝率为0.6％。曹楚生院士说，从以上国内外统计看，实际溃坝率已有大幅度降低，目前应在1‰左右。 
　　 曹院士还介绍了基于可靠度设计的统一标准、钢筋混凝土、重力坝等坝工设计规范和准则等，工民建和电力系统等方面已按此方向进行，亦即可靠概率为99.99％~99.997％，失效概率相应为0.03‰~0.1‰。但是，应该指出这在理论上考虑了结构荷载(作用)和材料强度(抗力)变异性及某些不定因素。故上述失效概率尚小于实际溃坝率甚多（约10倍以上），这说明溃坝率还有进一步降低的较大空间。 
　　 这就需要引入风险新理念，使其深入各种工程设计之中，让工程设计与风险分析融为一体，改善优化工程设计并提高工程的抗风险能力。 
　　 我国水利工程建设发展较快，迄今已建坝8万余座。一般建坝后，下游工农业发展，人口增加，供水发电效益显著。由于种种原因，特别是中小坝的溃决时有发生。溃坝后果特别严重，主要反映在两个方面：巨大的防洪、供水或发电效益毁于一旦；对下游人民的生命财产、国民经济造成极大损失。 
　　 水库建设的正负效应往往因观点不同得出不同结论 
　　 水坝效益一般涵盖防洪、供水、灌溉、发电和航运等。新中国成立60多年来，特别是近30年水利水电迅猛发展，目前几乎可开发站点都已在进行。其中，已建、在建或拟建中的工程在工程规模、库容、坝高、装机容量方面较突出的主要有：三峡、龙羊峡、溪落渡、龙滩、锦屏一级、向家坝、拉西瓦、二滩、水布垭、瀑布沟、李家峡、小浪底、古贤、天生桥和隔河岩等。 
　　 它们具有较强的供水供电能力，并在生态环境及地区经济建设中发挥显著作用。但它们也会带来诸多负面影响，如水库淹没、移民搬迁、库岸稳定和地质灾害等。这种正面和负面影响不易从定性和定量来衡量，往往因不同观点得出不同的结论。 
　　 比如，很久以来埃及Aswan（阿斯旺）大坝已建成运行，通过灌溉发电使工农业得到较大发展，但仍有人认为其对环境负面影响是主要的。我国的三峡大坝经过数十年的设计、论证，通过人大会议立项建设，今发电、航运等效益已举世瞩目，但迄今仍有人将近年四川大地震、干旱等灾难以莫须有的罪名强加于三峡工程。 
　　 曹院士多年前曾去美国胡佛大坝现场，途经著名的博弈休闲城市Las Vegas（拉斯维加斯），看到其建筑设施等十分壮观，了解到该处原属沙漠地区，十分干旱炎热，因有该水库供水，才得以发展。现场负责工程师称此工程已安全运行70年，效益显著，颇得各方好评。同时，还获悉有利用胡佛坝址下游水库作下池，建2000万千瓦抽水蓄能机组之说。 
　　 以上说明，一座好的水利水电工程经过长期运行，终会逐渐被社会认可。 
　　 曹楚生院士说，大坝安危为各方关注，考虑垮坝将酿成生命财产等难以想象的巨大灾难，对水坝风险（特2000别指溃坝）有三种不同看法：一是只要水坝按国家有关规范要求进行设计施工，就不存在溃坝风险；二是还会有溃坝风险，要进行风险分析并提出抑制回避的对策；三是还应将对策逐项一一落实，并进行风险设计和风险管理，提出预警、预案。 
　　 结合我国水库大坝实际，曹楚生院士认为，水利水电及其跨流域引水和跨地区送电是一种对水资源极端缺乏地区的很好的开发模式。它们的建成是对环境的一个重要的和有益的补充，对国民经济的作用是十分巨大的。但要抓紧环境保护工作，“发挥”水库改善水质、保护环境、维持生态平衡的作用，这要靠水库管理单位以及水库周边的工厂企业、地震、环保和各级地方政府等部门通力合作才能奏效。 
　　 水库风险影响及其防范对策 
　　 曹院士认为，水利水电一般均改变并改善了环境；而如何限制、减少对环境的负面影响和如何做好环境保护是关键。其中，尤为各方关注的是如何确保大坝安全。他建议从以下五个方面予以限制。 
　　 一是认真做好移民迁建规划和妥善安置。但事与愿违，我国一些已成水库，移民往往都留有后患。近20~30年来，一些重大工程曾提出并实施开发性移民、变过去简单的补偿为积极支持创业，使移民拥有生产手段和资料，既发展了生产又解决了移民的生计来源。近年来，政府还推出一些抓好移民后期扶持发展工作的政策。还应指出，在一些工程实施的不同内容的投资型移民政策引起各方关注，其核心是移民以其享有的土地使用权入股水利水电枢纽。这样，移民有权定期获取其应得的收益。以上各种移民形式各有所长，都在继续发展完善中，似后者开发性移民更为可行。据报道，我国水库移民自愿外迁，经统一安排迁至东南沿海或其他地区，成功地融入当地社会，扩大了移民的空间。 
　　 二是拦河建坝，阻断了洄游鱼类洄游的途径。但建坝对发展非洄游鱼类是很有利的。在三峡、葛洲坝等，对鱼类洄游设置鱼道和洄游鱼类中华鲟人工繁殖进行了数十年研究，成功孵育大量鱼苗投回长江，保护并维持了它们的生存。此外，在水库养鱼和网箱养鱼等方面也取得了较好成绩。 
　　 三是建库后一般改善了库区和下游河道的航运。但在枯水期因流量减小，局部河道会有碍航现象发生，应注意监测维护。坝下游河道由于下泄流量长期冲刷，河床会逐年降低，导致下游水面高程降低，影响航运。这些都应在水库调度运行中注意改进。 
　　 四是联合国教科文组织曾规定坝高100米以上或库容大于10亿立方米以上水库应监视其触(诱)发地震。据悉，不少水库建成蓄水后都发生了程度不同的诱发地震现象，如新丰江、乌江渡、佛子岭等都发生过诱发地震。而龙羊峡等水库在若干年前遭遇较强地震，但据地震部门从震中位置等判定为非诱发地震。以上说明我国尚未发现严重水库触发地震个例。据统计，我国大型水库触发地震的几率不高，仅约为20%。但各方对此都应十分关注，要认真监测、及时维护。 
　　 五是水坝连同地基和泄洪泄水风险情况和防范。地基风险要充分利用已经成熟的可视化数模仿真分析技术，做好安全监测，及时并定期（汛前、汛后和年终）分析对比。如发现某些指标变幅异常，应及时维护和处理，否则风险将至。而水坝泄洪泄水多股水流或直冲河床、或在空中撞击、或回流呈漩涡状冲刷淘刷，对坝区和下游构成威胁，在下游可能形成不同深度的冲坑或淘刷坑。为此，各方也必须十分重视。在工程实践中，须采用坚实的河床垫层或其他有效的消能设施。 
　　 关键在于风险设计和风险管理 
　　 因风险分析和风险设计涉及范围扩大，特别是下游洪水泛滥出现后影响面往往会扩大很多，需要地形图的范围和计算分析远比一般工程设计要大和复杂。视我国目前情况，我们可到该地段的有关地方部门索取所需的最新航测地形图，通过可视化仿真计算，在虚拟的数学模型基础上与设计提供的图纸整合并模拟洪水演进，最终从仿真计算成果中截取关键瞬间（自施工期以及未来运行期中若干重要瞬间）绘制风险图中所需的相关平面图和剖面图等，以供规划设计应用。通过针对某一工程含风险设计在内的风险分析研究，对该工程各种风险都会有更清晰和更深入的认识。 
　　 曹楚生院士最后指出，我国水坝世界瞩目，无论在规模、库容、坝高及防洪、发电、供水、灌溉和航运规模上均位于世界前列。我国某些重大水坝工程在完善坝体的设计和施工质量外，还曾重点对各方关注的溃坝问题进行了大量论证研究、风险防范工作，故工程安全是有保证的。今重点注意到不同量级泄洪泄水流量会使下游地区有不同受阻受淹的风险，建议合理规划今后的发展，划分不同级别的风险区，降低可能损失，避免下游风险区内大量开发，减少潜在的风险。 
　　 最后他还建议：1.因地制宜设置非常形式的及备用的多种设施以应对风险时选用；2.保留并拓展必要的蓄、滞洪区及河道，提高行洪抗洪能力，按照拟开挖疏浚后的地形再重新核算水位和淹没范围；3.人工干预险情处理在技术上和时间上要综合考虑并留有富余；4.下游水患风险影响较大时，应视情况做好预警、预案。