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范曉:從地質風險的角度談雅魯藏布大峽谷水電開發不可行

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雅魯藏布大峽谷的地質環境不穩定和地質災害易發之程度,遠遠高於現有中國西部的其它河流及河段。因此,在雅魯藏布大峽谷進行水電開發,建造超巨型工程,將付出前所未有的巨大成本,面臨前所未有的巨大風險。

青藏高原向四川盆地、雲南高原、印度布拉馬普特拉河平原過渡的橫斷山區、藏東南山區,是中國水力資源最豐富的地區。

21世紀以來,在四川境內的岷江、大渡河、雅礱江,以及川、滇、藏境內及交界處的金沙江、瀾滄江,進行了前所未有的全江段大規模梯級水電開發,使得四川、雲南兩省成為中國排名前兩位的水電能源大省與「西電東送」的基地。但由於水電產能增長的速度,遠超過國內能源需求增長的速度,四川、雲南這兩個水電大省,自2010年以來,都出現了日益嚴重的水電站棄水現象,即水庫的水不經過發電設備而直接排泄。

就在這樣的背景下,西藏境內的雅魯藏布江、尼洋河、易貢藏布、帕隆藏布等河流的水電開發,也提上了議事日程,儘管西藏本身的能源需求遠不需要這些河流的大規模水電開發,儘管藏電外送成本高昂以及國內外都缺乏吸納西藏水電的市場需求,儘管這些河流的梯級水電開發將給被譽為生物基因寶庫的藏東、藏東南的生態環境帶來巨大破壞。本文僅試從地質環境風險的角度,論述西藏水電開發規劃的最重要工程——雅魯藏布江大拐彎的巨型水電站之不可行。

雅魯藏布江正源出自西藏普蘭縣境內喜馬拉雅山北坡的傑瑪央宗冰川,雅魯藏布江由西向東,在平行喜馬拉雅山脈的藏南縱谷中穿行約1600公里後,在米林縣派鎮折向北,在南迦巴瓦峰北側來了一個馬蹄形的大拐彎,在右岸海拔7787米的南迦巴瓦峰與左岸海拔7257米的加拉白壘峰的夾峙之下,向南橫切喜馬拉雅山脈,然後直下南亞次大陸的布拉馬普特拉河-恆河平原。

雅魯藏布江流域河網構成(據王兆印等,2014)

雅魯藏布江的這個大拐彎峽谷,從米林縣派鎮至墨脫縣巴昔卡村,長505公里,最大深度6009米,平均深度2268米,不僅是世界第一大峽谷,而且由於這個大峽谷切穿了喜馬拉雅山,所以開闢了印度洋與青藏高原東南部的水汽通道,以及青藏高原與南亞次大陸的地理通道,不僅在藏東南造就了中國規模最大的海洋性冰川群,也使這裡成為不同區系生物交匯的重要場所,以及從河谷准熱帶季雨林至高山寒帶地衣的中國最完整的山地垂直自然帶。

在南迦巴瓦峰南坡7000餘米的垂直高度上,可以看到類似從赤道到北極的生態系統和植被類型。由於深切的大峽谷以及由南向北的強大暖濕氣流,使北半球的熱帶氣候與自然帶的緯度在此向北突進了6°,達到北緯29°30′的最北界,海拔也達到北半球熱帶垂直分布的最高限1100米左右。

印度洋熱帶季風氣候分布區域(轉引自謝超等,2017)

雅魯藏布江大拐彎及其大峽谷的形成並非偶然,印度板塊與歐亞板塊的碰撞,在喜馬拉雅造山帶的東、西兩端形成兩個楔入的「犄角」,又稱東、西兩個「突刺」狀楔形體,地質學上稱之為喜馬拉雅的東、西「構造結」,它們是喜馬拉雅造山帶碰撞變形最強烈的地區。

正是這兩個「突刺」的推進和擠壓,造成了喜馬拉雅山脈東端的雅魯藏布江大拐彎和南迦巴瓦峰、以及喜馬拉雅山脈西端的印度河大拐彎和南迦帕爾巴特峰。青藏高原的地塊在兩個構造結附近被擠壓束窄如蜂腰,既造成了山系走向的大轉折,例如東邊的橫斷山、西邊的興都庫什山,也造成了山嶺峽江緊密相間的地貌,例如藏川滇交界處三江併流的自然奇觀。

喜馬拉雅東、西構造結(圖中白圈所示)位置圖

正因為這個東喜馬拉雅「構造結」的存在,雅魯藏布大峽谷也成為青藏高原邊緣構造抬升最強烈、斷裂最發育、地形切割最深、地震最頻繁、山地災害最易發的區域。

雅魯藏布大峽谷地貌的形成,和晚新生代以來這個地區一些強烈活動的大斷裂有關。其中,大拐彎南北兩側的雅魯藏布江河段,即分別平行雅魯藏布江斷裂(米林-米瑞-魯朗-東久左行走滑斷裂)、喜馬拉雅主中央斷裂而發育。

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此外,還有與喜馬拉雅山脈近於垂直,穿過大拐彎頂點、南迦巴瓦峰西側、以及多雄拉山口附近的嘉黎斷裂、墨脫斷裂、阿帕龍斷裂。這些斷裂至少在距今約700萬左右就已形成(張進江等,2003)。而雅魯藏布江之所以在這裡出現大拐彎,也與北西走向的嘉黎斷裂的活動有關。

東喜馬拉雅構造結1:100萬地質圖(據劉焰等,2006)

有研究認為(丁林等,1995),由於強烈的構造運動,大約100萬年以來,大峽谷一帶的地殼抬升速率達到每年5至10毫米。距今約300萬年前,該區的平均海拔大約在1100米左右,而到距今約50萬年前,該區的平均海拔已抬升到4400米左右。

強烈的構造運動及斷裂活動,自然也伴隨著強烈的地震活動。雖然因地處偏遠,歷史地震記載缺乏,但據《中國歷史強震目錄公元前23世紀——公元1911年》,在大拐彎附近的察隅地區,在1911年以前仍有兩次強震記錄:1878年12月的6.5級地震;1911年7月的6.5級地震。

東喜馬拉雅構造結最著名的現代大地震,就是1950年8月15日的察隅-墨脫8.6級大地震,它也是全球著名的巨大地震之一。震央位置:北緯28.4°,東經96.7°。極震區在墨脫、察隅一帶,震央烈度達到級別最高的Ⅻ度,建築物全部倒塌,儘管大峽谷地區人煙稀少,但仍有約1800人死亡。耶東、格林、背崩、直白、地東、畢波等村莊,或隨滑坡體一起被推入雅魯藏布江,或被大規模的滑坡體掩埋;山崖崩塌,山峰崩頹十分之九,雅魯藏布江及其兩岸的諸多支流,普遍發生山崩堵河的現象,其中雅魯藏布江幹流至少有三處被崩塌滑坡體阻塞,造成斷流。

察隅-墨脫大地震還引發了大規模的雪崩和冰崩,南迦巴瓦峰的則隆弄冰川被震裂成六段,沿山谷向下作分段躍進,其末段冰體摧毀了溝口的直白村,造成97人罹難。冰體躍入雅魯藏布江形成高數十米的冰垻。堵江斷流達數小時。則隆弄冰舌末端也由原來的海拔3650米降至2750米的雅魯藏布江畔,水平位移達4.8公里。

1950年8月15日西藏察隅8.6級地震等烈度線圖(據游澤李等,1991)雖然微觀(儀器)震央在下察隅附近,但可能受地形地貌影響,地表破壞最嚴重的宏觀震央卻在雅魯藏布大峽谷的墨脫縣希讓村南側

察隅-墨脫8.6級大地震後,頻繁的餘震持續達一年之久,其中在大峽谷地區≥6級的餘震就有12次,餘震最高震級6.4級。大地震造成的山體破壞,在相當長的時期加劇了這一區域崩塌、滑坡、土石流等地質災害的發生。

例如,波密縣的索通至通麥間的加馬其名溝大滑坡,一直持續活動;波密縣古鄉溝自1953年爆發大規模土石流,土石流持續活動超過半個世紀,爆發次數竟達6000餘次,在古鄉溝口的堆積物約1億立方米,堵塞帕隆藏布江,形成古鄉湖;1969年9月,則隆弄冰川再次躍動,沖入雅魯藏布江,橫亘江中形成數十米高的冰垻,至次日才被衝決。

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在察隅-墨脫8.6級大地震之後,這一區域在最近十年內發生的≥6級的強震還有:2017年11月18日的米林6.9級地震;2019年4月24日的墨脫6.3級地震。

雅魯藏布江大峽谷地區近70年來≥5.0級的地震分布圖(據李濱等,2020)

1970年至2016年雅魯藏布大峽谷及周邊區域破壞性地震分布圖(4.6級≤M≥3.0級)(據鄒子南等,2019)

因為構造抬升、河流下切、地震活動以及重力作用,使大峽谷兩岸的山體多處於容易崩滑的不穩定狀態。據一些調查資料(鄒子南等,2019),在米林縣加拉至墨脫縣希讓的河段,兩岸一定範圍內的主要崩塌體就有108個,其中最大的巨型崩塌體體積可達450萬立方米。

另據調查(李翔,2019),僅在大峽谷的墨脫縣加熱薩鄉至希讓的河段,就有大型滑坡43處,其中規模最大的雅魯藏布江左岸的墨脫滑坡,體積可達2560萬立方米。

雅魯藏布江大峽谷地區特大地質災害鏈風險點分布圖(據李濱等,2020)

雅魯藏布大峽谷滑坡崩塌點分布(據余國安等,2012)

擬議中的設計是在米林縣派鎮附近修建一座高壩,攔截雅魯藏布江。一組直徑為13米、長度為34公里的三個巨大隧道將穿越喜馬拉雅山脈,使河水通過這三個巨大隧道而不是流經雅魯藏布江的大拐彎,然後利用河流裁彎取直後的2400米水頭來發電。在隧道的下游端,即雅魯藏布江右岸墨脫縣的希讓曲修建六座梯級水電站。一旦建成,墨脫電站的總裝機容量將達到4380萬千瓦(也有一種說法是6000萬千瓦),成為世界上最大的超大型水電站。

雅魯藏布大峽谷巨型水電站截彎取直引水發電位置(圖中紅線所示)示意圖

在地質環境如此高風險的地區,修建這一超巨型工程,主要存在以下幾方面的隱患。

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雖然避開了在大拐彎的雅魯藏布江幹流修築多個梯級高壩的地質環境風險,但在派鎮修築攔水高壩、開鑿派鎮與希讓村之間的巨型隧洞,以及在希讓曲修建大型梯級電站群,仍然需要極大規模的工程開挖,將極大改變地表的地形地貌,在山坡前緣形成高陡臨空面,加劇邊坡失穩以及產生崩塌、滑坡的風險;開挖巨型隧洞產生的海量棄碴,也將只能堆積在雅魯藏布大峽谷或附近的河谷兩岸,由於地形陡峭、場地狹窄,這將大大增加形成滑坡、土石流的風險。

由於工程地處強震易發區,強烈地震對工程可能造成直接破壞。即使工程設計充分考慮抗震烈度,可以預期抵禦強烈地震的破壞,但地震誘發的崩塌、滑坡、土石流則往往是不可控的,它們也會對工程產生巨大威脅,而且可能因為工程被破壞形成嚴重的次生災害。

另一方面,派鎮攔蓄江水的高壩大庫,由於庫容巨大、水位變幅大,加上處在雅魯藏布江活動大斷裂上,誘發強烈地震的風險很高。同時,由於大峽谷兩岸原本就存在很多的或潛在的崩塌、滑坡體,派鎮水庫蓄水以後,庫水浸泡、庫岸浪蝕、庫水位的反覆變動,都可能導致地質災害體的失穩或復活,從而加劇庫區地質災害的發生。

高壩大庫攔截泥沙,造成泥沙淤積也是一大隱患。雖然雅魯藏布江在中國各大河流中,屬於含沙量相對較低的河流,但由於近年來沿岸水土流失加劇,輸沙量也有增加的趨勢。而且,有研究表明,一方面,由仲巴縣裡孜至米林縣派鎮的雅魯藏布江中游寬谷,泥沙淤積量高達9000億立方米(李志威等,2015),這段幹流接納了來自年楚河、拉薩河、尼洋河等支流的泥沙,據大峽谷入口附近奴下水文站觀測,雅魯藏布江每年懸移質輸沙量(主要為細沙)約為3000萬噸(王兆印等,2014);另一方面,雅魯藏布大峽谷地區產生的泥沙量占到布拉馬普特拉泥沙通量的50%(余國安等,2012)。

因此,在大峽谷中修建水壩,會引起水庫快速淤積,由於河床抬高,將加劇上游的洪水災害;而泄洪排沙,又會破壞下游大峽谷段既有的河床結構,強化大拐彎河段的河床下切速率,加劇大峽谷崩塌、滑坡的發生(李志威等,2015)。同時,由於輸往布拉馬普特拉-恆河平原的泥沙減少,對下遊河流環境的負面影響也值得關注。

在雅魯藏布大峽谷截彎取直引水發電,將使米林縣派鎮至墨脫縣希讓村這一段大拐彎河段的流量和水位大幅度減少和降低,一方面會給這一河段的河床結構和生態環境帶來重大影響;另一方面,也使在大拐彎頂端匯入雅魯藏布江的帕隆藏布-易貢藏布沿程的河流坡降加大,增加河流的下蝕能力,增加帕隆藏布-易貢藏布沿岸地質環境的不穩定。

上述這些對地質環境的負面影響,在已經進行梯級水電開發的中國西部河流中,都有許多實例得到證明。而雅魯藏布大峽谷的地質環境不穩定和地質災害易發之程度,遠遠高於現有中國西部的其它河流及河段。因此,在雅魯藏布大峽谷進行水電開發,建造超巨型工程,將付出前所未有的巨大成本,面臨前所未有的巨大風險。

就西藏地區本身的能源需求來說,並不需要在雅魯藏布大峽谷修建這樣的超巨型水電站。既使考慮西電東輸或外送,一方面有高昂的輸電成本問題,另一方面根據川滇兩省目前的棄水狀況,也有缺乏電力市場需求的問題,再加上對雅魯藏布江以及藏東南地區生態環境、社會環境造成的巨大負面影響,在雅魯藏布大峽谷進行水電開發是得不償失的。但是,巨型水電項目帶來的GDP、以及投資與稅收增長,對政府以及相關利益集團有極大誘惑。因此,可能由決策錯誤帶來的環境與社會的巨大風險,需要引起高度警惕和重視。

(作者為四川省地質局區域地質調查隊教授級高級工程師)

參考文獻

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劉焰、Wolfgang、王猛,2006,東喜馬拉雅構造結陸內變形過程的研究,地質學報,80(9):1274-1284.

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余國安、王兆印、劉樂等,2012,新構造運動影響下的雅魯藏布江水系發育和河流地貌特徵,水科學進展,23(2):163-169.

王兆印、余國安、王旭昭等,2014,青藏高原抬升對雅魯藏布江泥沙運動和地貌演變的影響,泥沙研究,(2):1-7.

李志威、王兆印、余國安等,2015,雅魯藏大峽谷水電開發對邊坡穩定性的影響,山地學報,33(3):331-338.

謝超、周本剛、李正芳,2017,東喜馬拉雅構造結地貌形態及其構造指示意義,地震地質,39(2):276-286.

鄒子南、王運生、辛聰聰等,2019,雅魯藏布大峽谷高位岩質崩塌影響因素分析,中國地質災害與防治學報,30(1):20-29.

李翔,2019,雅魯藏布江墨脫河段大型滑坡發育與新構造地貌,成都理工大學碩士學位論文

李濱、高楊、萬佳威等,2020,雅魯藏布江大峽谷地區特大地質災害鏈發育現狀及對策,水電與抽水蓄能,6(2):11-14.

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——轉自三峽探索

阿波羅網責任編輯:李廣松

來源:中國河流

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