中國既是洪旱極為嚴重的國家，又是地質災害常發、多發的國家，水電開發與地質災害之間究竟是什么的關系?討論產生概念，爭論產生思想!為了向社會各界介紹水力發電、水庫大壩和地質災害的科學關系，中國水力發電工程學會、中國大壩工程學會于2017 年5 月12 日(全國減災日)上午9：00～12:00 在華北電力大學主樓D區216會議室召開"水力發電與地質減災"科普論壇。論壇特邀四位專家，結合美國奧羅維爾大壩事故等熱點問題，圍繞水庫大壩在地質減災方面的重要作用，做專題講座，并同與會代表進行現場交流。

王兆印

清華大學教授做《自然壩的消能減災作用》主題報告。

王兆印：各位記者，各位領導，各位專家，非常榮幸在這里跟大家交流關于水力發電與地質災害的一些體會，今天的題目就是"自然壩的消能減災作用"，主要是以下幾個方面的內容：

第一，河流下切和自然壩的形成。

第二，自然壩和階梯-深潭系統消能減災的機理。

第三，人工模擬自然壩消能結構的減災效果。

第四，西南河流梯級壩群消能減災及生態保護方略。

第五，結論。

一、首先談談河流下切和自然壩的形成

河流自然演變過程中會產生大量的水壩，主要是河流的下切造成的，像崩塌、滑坡、泥石流堵塞河流形成的攔河壩，這些都稱為自然壩。自然壩是河流下切的一種我反饋，其結果一定是減少進一步下切，減少新的地質災害。除了地質災害還有其它非人工壩，像這個是兩個河貍做的一個3米高的壩，是這兩個河貍砍伐樹木做成的，主要為了養魚和筑巢。當然，絕大多數自然壩是河流下切引發地質災害形成的。

中國西南深受青藏高原抬升到影響，據測量，喜馬拉雅每年上升21毫米，往北唐古拉山昆侖山上升慢一些。由于高原抬升，雅魯藏布江、怒江、瀾滄江、金沙江、黃河上游的坡度加大，水流速度加快沖刷河床，所以就發生下切，兩岸會變陡，變得不穩定。

這是雅魯藏布江的超V型河谷，而這個是金沙江的V型和超V型河谷。所謂超V型河谷，是指兩岸坡度大于30度的河谷。一般河流兩岸坡度都在30度以下。下切的河流谷底狹窄，兩岸坡度達到30度，斷面上呈V字形。V型河谷是下切河流的標志地貌。如果河流加速下切，即近千年下切速度變快，就會形成超V型河谷，河谷下半段坡度超過30度。V型和超V型河谷非常不穩定。河床下切使得河岸坡度增大，發生崩塌和滑坡的勢能增加。一般兩岸坡度達到25—30度就會滑坡，超過30度就會崩塌，像雅魯藏布江大峽谷幾乎天天在崩塌。

為什么河流下切會造成滑坡，可以用這個圖來說明。這個就是滑坡體，黑線就是潛在的滑動面，沒有滑坡時我們不知道滑動面在哪里藏著。當河床高于滑動面時滑坡體的下部有河床提供支撐力，因此滑不下來。當河流下切切穿了滑動面，滑坡體就失去了支撐，暴雨或者震動時就會發生滑坡(圖1)。

圖 1

大型滑坡體如果達到一定的方量的時候就會形成堰塞壩。這個是體積2000萬方的唐家山滑坡體，滑坡發生后形成了一個80米高800米厚的堰塞壩。這個是綿遠河蘭家巖滑坡堰塞壩，滑坡體600萬方，滑動面就是沉積巖的巖石層面。河流從這邊往這邊流，長期下切切斷了滑動面，地震時一震就滑下來了，形成了一個70米高的堰塞壩。

正在下切的河流就像地球表面的傷口，堰塞壩就是地球自愈結的痂。這些自然壩控制河流的進一步下切，防止新的滑坡和崩塌。因此自然壩形成后應該盡可能保存下來。當然，自然壩形成后會有不同程度的潰決，經過多年洪水沖刷后才能逐漸穩定下來。穩定下來的堰塞壩發育由階梯-深潭系統組成的消能結構。

世界上最大的自然壩是塔吉克斯坦的烏索伊滑坡壩，是1911年2月18日7.4級地震導致的大滑坡。20億立方米的大滑坡堰塞了穆爾加布河，形成了600m高的烏索伊滑坡壩和庫容170億立方米長達60km薩雷茲湖。100多年來這個堰塞湖一直在蓄水，水深已經達550m，目前還在以每年18.5厘米的速度上漲，估計再過280年就會蓄滿。塔吉克斯坦每個新政府上臺都要討論這個堰塞壩蓄滿怎么辦。目前世界上人工修建的大壩最高的是335米，遠遠低于600米高的自然壩。

這個是2000年發生的易貢藏布大滑坡，滑坡體積3億方，落差3000米，堰塞了易貢藏布江。這個堰塞壩高60多米，物質組成非常細，大石塊的體積不到1%，所以很容易潰決。當時易貢藏布的流量是378m3/s，蓄水兩個半月，然后人工炸壩排險。潰決洪水沖刷后堰塞壩高度剩下1/3，堰塞壩頂都是超過半米的大石塊。

這個是1933年地震形成的岷江上的疊溪滑坡壩，一共有三個，經過多年沖刷，潰掉了1/3，現在壩高還有2/3。形成三個尼克點。尼克點是河流縱剖面上坡度突然變陡的點或者短河段。中國河流的尼克點大部分是崩塌滑坡泥石流堰塞壩穩定下來后形成的。

這個是虎跳峽堰塞壩，是一個崩塌壩,由一連串多個崩塌形成。這個崩塌壩總高度是213米，形成于數百年前。經過長期淤積，現在堰塞湖水深還很大，至少100米。這個是流量達到7000秒立米的情況，由于水深很大，表面光滑如鏡，根本看不出來流動來。這個堰塞壩結構非常強，可以大大地消減水流能量。正是由于高強度消能，所以在金沙江這樣的大江上堰塞壩還能保持相對的穩定。

這個是金珠藏布江上崩塌形成的一個30米高的崩塌堰塞壩，消能結構非常強，壩頂坡度達到十幾度還能保持穩定。其實這樣的堰塞壩在金珠藏布江上還有很多。

這個是帕隆藏布江上的天魔溝泥石流堰塞壩，是2011年融雪和暴雨泥石流沖進大江形成的。我們當時就在帕隆藏布江上游采樣測量，這個堰塞壩一形成我們就過去了，當時形成一個45米高、長度到600米的堰塞壩，堰塞湖3公里長。經過第二年第三年的大洪水，堰塞壩頂部沖下去大概6、7米的樣子，現在基本上能保持在37、38米，堰塞湖還有2公里多長。去年去看沒有多大的新改變，基本上可以長期保存了。

二、階梯-深潭系統消能和自然壩的減災機理。

地質災害的發生主要是由于河流的能量太大。不同能量形成的運動就不同。輸送泥沙比輸水需要多100倍的能量，泥石流比輸沙要多20倍能量，滑坡更比泥石流需要多2-5倍的能量，而崩塌比滑坡還要高差不多10倍的能量(圖2)。

消能是水流勢能和動能轉化為湍流能和熱能的過程。如果沒有消能結構，山區河流的高能量會沖刷河床和河岸導致災害。自然發育的高效消能結構有階梯-深潭系統、肋狀結構、火焰石結構等。階梯-深潭系統是最普遍最重要的自然消能結構。可以消減水流60-90%能量，使水流不能沖刷河床，減少災害、同時改善生態。

圖2

這是典型的階梯-深潭結構。階梯-深潭系統是大石塊排列成的階梯和深潭相連而成的一系列結構，一般只在大坡降山區河流里發生。從這個縱剖面圖可以看出，大石塊疊加形成的階梯阻擋水流，越過階梯的水流沖刷下游形成一個深潭，深潭由沙和較小的卵石組成。階梯-深潭系統都是由一連串的階梯和深潭組成。

四川冷木溝是第一個大熊貓被發現的地方，這里上游有一個泥石流堰塞壩，大概有2公里長。這個堰塞壩在洪水沖刷下形成了一個階梯-深潭系統。而這個是發生在云南的一個泥石流堰塞壩上的三維的階梯-深潭結構，消能強度更高。

這個是怒江云南高黎貢山峽谷普拉蒂泥石流堰塞壩上的肋狀消能結構。肋狀消能結構比階梯-深潭和火焰石結構消能強度低一些。

這個照片是所謂火焰石結構。發生在四川康定附近的瓦斯溝，平均坡度超過4%，流量超過100 m3/s。劇烈湍急的水流攜帶泥沙磨損河床上的巨石，形成火焰狀。一般火焰石結構看不見，通常淹沒在水下。康定瓦斯溝的水被引走穿過隧洞發電，所以河床上的火焰石暴露出來了。火焰石結構消能強度也很大。

自然壩形成之后一般都會發育階梯-深潭消能結構。為什么會發育這種結構呢?因為階梯-深潭系統的消能強度高，可以有效消減過壩水流的能量。堰塞壩蓄積了水流能量，過壩水流集中釋放能量，這個能量太大了，只有將階梯-深潭結構才能有效消減，保護堰塞壩不被沖毀。這個是御軍門堰塞壩剛形成的情況，2008年地震引發滑坡形成的。那個時候一地震我就過去了，在那兒看到這個情況。這個大概是過了半年之后，已經有一個初步的階梯-深潭結構在形成，雖然還沒有完全成型。過了10個多月之后，基本形成階梯-深潭系統，已經非常像了，就是一系列的階梯間隔一系列的深潭。

階梯-深潭系統的消機理是通過疊水與水躍來消能。水流通過階梯的時候是一個疊水，到下游深潭段又發生水躍(圖3)，這樣可以達到消能率60%—90%，把水流的絕大部分能量都消減了，所以使得河床不再繼續沖刷和下切，由此保護堰塞壩防止下切和新的滑坡、崩塌的產生。

圖3

我們在野外做了實驗，就是測量階梯-深潭系統的消能過程。這個照片是模擬的階梯-深潭結構和測量設備。這是測量的結果，證明階梯-深潭消能效果非常好，水流的勢能轉化為動能，動能轉化成湍流能，湍流能又變成熱能。

在野外我們還測量了不同階梯-深潭發育程度的消能強度。階梯-深潭結構發育程度用Sp代表，采用這個測量排測量。從此圖可以看出，階梯-深潭結構強度愈高，消減的能量愈大。這個測量結果還說明，階梯-深潭系統的最大消能率可以達到95%。

這個圖說明什么樣的堰塞壩能夠保留下來。這條曲線做了非常艱苦的測量才得到的(圖4)，為了測量上面的一個點，差點把命丟了。堰塞壩形成之后能不能穩定，如果不穩定就會潰決，潰決可能造成潰壩洪水災害。我們必須做出正確的判斷，怎么做?第一要看水流能量有多大，第二看形成的結構消能強度有多高。這個圖橫坐標是水流能量，縱坐標就是消能結構的強度(圖4)。如果堰塞壩實測消能結構強度在這條曲線之上，這樣的結構就足以低檔水流的沖擊，堰塞壩能夠在水流沖擊下保持穩定，這樣的堰塞壩是可以保存的。反之，如果堰塞壩的消能結構強度在這條曲線之下，堰塞壩就可能經不住水流沖刷，就會發生潰決，不能保存，應該人工清除或者炸掉以保障下游安全。

圖4

這是流過草坡鄉的一條岷江支流，離汶川只有幾十公里。這個滑坡形成一個堰塞壩。一年后人們在滑坡體上開了條公路。當時我們來測量堰塞壩上的消能結構強度。上邊的公路距堰塞壩頂大概6米的樣子。我和漆博士下來測了測水深流速，準備測量消能結構。我想先試試這個地方能不能測量，會不會有危險，然后再讓大家下來測量。結果用腳一踹就引發了一個小滑坡，當時這么大的石頭砸到我背上，差點隨滑坡滾進河里。這是我這一生離死亡最近的一次，還好就是受了點傷。

自然壩形成后，堰塞壩發育的消能結構劇烈消能，只要消能結構足夠強，就可以長期保存。保存下來的堰塞壩提高了侵蝕基本面，河流兩岸坡度降低，崩塌滑坡的能量減少，所以不會發生新的崩塌與滑坡。

比如說九寨溝，九寨溝有100多個古代滑坡。這個照片顯示典型的滑坡體，座椅狀是滑坡的鑒定特征。從空中看滑坡體就像一個座椅(圖5)，后面的滑動面就像椅子背，下面比較平的地方就是椅子面，兩邊像扶手，再往下接近河床就像椅子腿。這個滑坡大概發生于1-2萬年前。全新世有大量的滑坡發生，基本上都保存了下來。由于保存下來的堰塞壩大大減少了水流能量，河流停止下切甚至發生淤積，因此近代就沒有新的崩塌與滑坡發生。保存的古代滑坡體消減能量，也消除了產生新的滑坡的條件，同時形成了美麗的景觀和良好的生態。九寨溝的生態我們測量過，屬于中國河流里邊生態最好的一類。汶川地震的時候九寨溝離震中不是很遠，但是沒有發生崩塌與滑坡。

圖5

如果說九寨溝離震中遠一點，不能完全說明問題。那我們來看這個深溪溝，它就在震中，位于龍門山地震帶上。這條公路左邊是青藏高原，右邊是四川盆地。四川盆地基本上不動，公路左邊上升了4-5米，可見震動多么劇烈。在這么強大地震條件下，這條溝沒有發生崩塌滑坡。這是因為這個溝有古代的三個堰塞壩，基本保存了下來。雖然堰塞湖淤滿了，但對于減少崩塌滑坡更有效。所以汶川地震期間這里沒有發生崩塌滑坡，山坡完全保持綠色。

從這個縱剖面圖看出，三個堰塞湖基本都淤滿了，只有1號堰塞湖還有一點庫容。正因為這些堰塞壩和其消能結構的存在，水流能量大大減少，河床不沖刷反而淤積抬升，地震時沒有發生崩塌滑坡，盡管它就在震中的位置。照片中電線桿子大概有5米長，公路左邊比右邊高出一個電線桿，可以判斷兩邊的相對運動至少抬升了4-5米。在如此劇烈的地殼運動條件下這條小河沒有發生崩塌滑坡，仍然滿眼都是綠色的。再看離深溪溝非常近的白沙河。深溪溝就是白沙河的支流。由于白沙河主流上沒有歷史上保留下來的堰塞壩，兩岸全是崩塌與滑坡。

再說說人工壩。自然壩能消能減災，人工壩會不會?像岷江上的紫坪鋪大壩，它離震中非常近，實際上就在龍門山地震帶上。這個照片是剛發生地震后的紫坪鋪水庫上段，可以看到庫區是安全的，沒有發生崩塌滑坡。因為庫區淤積大大減小了崩塌滑坡勢能，所以是安全的。沿著岷江再往上走，一出了庫區，可以看到岷江兩岸到處都是崩塌，都是白色的，很少看到綠色了。這個事實說明，人工大壩也有減災作用，尤其對上游有明顯的減災作用。人工大壩對下游的安全有一定的副作用。這是因為人工壩不像自然壩那樣有很好的消能結構。雖然人工壩也有消能池，但是消能池比自然消能結構還是差一些，所以人工大壩下游的自然災害還是避免不了。

下面我們看看長期保存的自然壩的上下游發生怎樣的演變。長期保存的堰塞湖必然發生淤積，形成寬闊的河谷和平緩的河段，這與人工壩形成的水庫一樣。由于寬闊的堰塞湖地質災害少，往往發展成居民點。長期穩定的堰塞壩發育成尼克點。

這是帕隆藏布江上的堰塞湖群(圖6)。古鄉溝堰塞湖是古鄉溝泥石流堵塞帕隆藏布江形成的堰塞壩。巴哈弄吧、阿丁弄吧和地質弄吧是三個冰川堰塞壩。在50公里江面上一共有三個冰川堰塞壩，一個泥石流堰塞壩，形成四個50-200米的尼克點。跟滑坡堰塞壩一樣，泥石流和冰川堰塞壩也能有效消能減災，堰塞湖淤積變得比較寬闊。這個照片就是古鄉溝堰塞壩的壩頂，壩頂上游的湖面非常平緩，看起來跟靜水一樣的，這是因為水很深的緣故。而從壩頂開始往下游就是非常洶涌的水流，這是因為河床上有非常明顯的消能結構，把大量的能量轉化為湍流。上游大量泥沙淤積，整個河谷變寬變平緩，村民就在較高的灘地居住。這是阿丁弄巴堰塞湖里的淤積灘地，上游有一個村落，由此往下是阿丁弄巴堰塞壩。

圖6

這個是虎跳峽堰塞壩形成的尼克點，高度達213米。這個崩塌堰塞壩上發育的階梯-深潭結構非常強，可以消減的水流能量也非常高。這個就是形成的消能結構，這個是上游的湖區，兩邊有很多村莊。

這個圖是大金川、小金川的縱剖面，有一篇發表在Nature上面的文章，說明大金川小金川的堰塞湖形成的尼克點對于穩定河流和山區地貌的作用。這幾個尼克點都有100來米的高差，這個是差不多從2100到2300米。這個照片就是小金川上的一個堰塞壩。

三、在目前地質災害風險非常高的河流里，模擬堰塞壩建設消能結構可以減少災害的發生。我們剛才講了，階梯-深潭系統是消能最有效的一種結構，也是比較容易發育的一種結構。它可以減少水流的沖擊能量，穩定河床、減少災害。我們在文家溝大滑坡做了一年實驗，防止了自然災害的發生。

綿遠河文家溝滑坡總方量8160萬方，厚度達180米。2008雨季發生高容重泥石流，沖刷滑坡體發育了新水系。我們2009采用人工階梯-深潭系統控制泥石流。將巨石放到溝底，堆迭成階梯。洪水流過階梯時大部分能量消耗在跌水和水躍上，溝床不再下切，水流能量低于臨界不能形成泥石流。這個就是文家溝(圖7)，滑坡體是從這兒下來。這個滑坡就發生在震中，汶川地震的震中就是龍門山斷裂帶，長達300公里長的斷裂帶。這個滑坡就是在斷裂帶上。滑坡發生后，原來文家溝被埋到了180米厚的滑坡碎屑之下。

圖7

文家溝滑坡之后很快到了雨季，形成了5場泥石流，泥石流沖出了一條溝。這個溝50多米深，就是泥石流在滑坡體上下切了50多米，溝兩岸坡度接近40度，非常非常危險。一旦水流來的時候沖刷這個坡角，上面的碎屑物體滑下來，跟下面水流一攙和就是泥石流。2008年泥石流發生5次，村莊里的人基本上都搬走了，后來又搬回來了。2009年我們做了人工階梯-深潭系統消能。當時機械進不去的，沒有路，我們只好用人把大石塊從兩岸坡上放下來，然后圍繞大石塊用鋼絲籠輔助，形成一個個階梯。我們在沖刷最嚴重的溝段做了33級階梯。花費很少，我們花了20多萬就做了33級階梯-深潭結構。

這個是做的人工階梯-深潭系統，階梯-深潭通過跌水與水躍來消能。這個是做成之后的初期，可以看到水流通過階梯發生劇烈紊動，消耗了能量，所以它的水流速度控制的比較低，沖不倒坡角，因此穩定了兩岸，基本上沒有發生泥石流。

現在來看看結果，2009年7月17日的降雨量達90.9mm/d，超過2008年的最大日降雨量(88mm/d)。周邊多處爆發泥石流災害，而文家溝內則始終保持平安，沒有發生泥石流災害。文家溝2008年發生5場泥石流，死了80人左右。2009年我們做了33級階梯-深潭，2009年沒有發生泥石流沒有傷亡。

這個是文家溝的縱剖面圖(圖8)。這條是原來的文家溝，這是2008年地震滑坡之后的文家溝，這個是2008年5場泥石流沖刷形成的新文家溝縱剖面線，沖下去50多米。這是2009年做了人工階梯-深潭后的文家溝，與2008年的縱剖面吻合，完全沒有下切。

這個照片是人工階梯-深潭保護的溝段，基本上是穩定的。下面還有一段沒有人工階梯-深潭，因為坡降小，不很危險，就沒有做。但是還是有些明顯的小崩塌。

這是作為對照，小崗劍離我們5公里，2009年發生了很嚴重的泥石流災害。

到了2010年，國家用災后重建基金970.5萬建壩，建壩的時候把我們的階梯-深潭完全破壞。當時我們知道以后，就到了國土資源局去匯報，希望用階梯-深潭結構消能來治理，但是沒有成功。這是當時的情況，當時我們給他們監理說，我說千萬不要破壞我們的階梯-深潭消能結構，否則你這個壩建了就會垮掉的，我說你最多5年就會垮掉的。盡管如此他們仍然是炸了，因為搬運石頭材料從別的地方搬運價格要貴10倍可能不止。我看他們在大石頭上面打眼，炸掉了我們的階梯-深潭系統，用來作建筑材料建了壩。這20座壩只存在了一個月就被一場泥石流沖垮了。因為這些壩沒有消能池，完全沒有保護，全部垮掉。垮掉以后溝床下切了50多米，原來的殘壩懸在了空中。頂上這里就是原來的溝床。這場泥石流一下子沖下去50多米，沖進了村莊，死了12個人。

圖8

這個上邊是原來的殘壩，泥石流把溝拓寬了100多米。文家溝下切50米、擴寬100多米。一下子形成這樣的災害主要是因為沒有消能。下游淹沒了村莊，死了12個人，2個人失蹤了。這就是文家溝2008-2010的縱剖面，前三個都說了，最后這條線是2010年炸掉了階梯-深潭之后的縱剖面，一下子下切了50多米(圖8)。

2010年4月的時候我帶清華的學生去文家溝實習。看到施工隊伍在炸我們的階梯-深潭系統，我一直跟他們講不能炸，他們也不聽。那天我們的學生在那兒開晚會，我給學生選了兩家住宿。現在這個村原來的房子只有這兩家還有，其他的房子全部都沒了。

這是2011年治理后的文家溝。國家花了2億元重點治理，同時上游做了隧洞，把寶玉洪水通過隧洞引到河里，多余的水才在溝里流。治理中也考慮了消能，所以做了階梯，起了一定的消能作用。但是，這種人工階梯能量消減比模擬自然階梯-深潭差得多，所以還是有破壞。

四、中國西南河流水能大、災害強、開發利用價值高，水電開發將絕大部分水能轉化為電能，但是有多余能量、多余的水量棄水還是要通過大壩消能結構消減的。因為這個大壩減少了洪水致災的能力，大壩上游地質災害明顯減少，但是大壩建設期和運用初期必然增加地質災害，采用工程措施可以減輕。像通過大壩這個高水頭能發電，在雅魯藏布江要建1000多米水頭的發電廠。電站棄水多余能量通過水躍消能，或者是射流消能，還有階梯消能，現在在歐洲做的比較多了。

這是2008年地震震區沙牌水電站上游和下游的對比。上游受到保護能量降低了，沒有發生崩塌滑坡，下游還有災害。所以一個壩不行，要建設一串大壩，每個壩都保護上游，整個河段就沒有問題了。

中國西南河流水能大，災害性強，同時開發利用價值高。水電開發將水能轉化為電能，洪水期多余能量通過大壩消能結構消減。由于大壩減少了洪水致災能量，大壩上游地質災害明顯減少。大壩建設期和運用初期必然增加地質災害。采用工程措施可以減輕。

單個大壩保護上游減少災害但是下游災害更重。在西南嚴重下切的河流里建造梯級壩群，將大部分水能轉化為電能，既能減災又改善生態。長江中下游就像長藤結瓜，洪湖、洞庭湖、梁子湖、鄱陽湖等通江湖泊就像是長江藤上結的瓜，這樣的江湖聯通體系形成多樣性的棲息地，適合不同生物生存。因此長江生態比黃河好得多。在西南不能 "長藤結瓜"，但可以 "串糖葫蘆"。建設中型壩群，河流連接一個一個水庫，就像"串糖葫蘆"。

在生態本底值高的地方建壩肯定對生態壞處多。三峽那個地方是很多物種的回游通道，所以在那兒建壩造成的生態傷害還是比較強的。但是在生態本底值比較低的黃河、金沙江建壩，生物多樣性是可以明顯增加的。

這個是金沙江規劃和建設的梯級壩群。現在向家壩、溪洛渡都完成了，白鶴灘正在建設，烏東德也準備要建的。但是從長江下游到向家壩為止，都是很多物種的棲息地和產卵場。這里是很多物種的產卵場，很多魚類在下游長大以后要到上游產卵。有了這些壩它就上不來了，對生態影響就很大。從向家壩往上金沙江生態本底值很低，金沙江很陡，水深淺，大多數物種難以生存。而建壩提供了一個緩流深水區，對生態有改善。

這是大渡河的梯級壩群，包括開發的這么一個規劃，可以看到將來就變成一個臺階、一個臺階。這個是雅礱江的梯級壩群，也會變成一個一個的臺階狀。如果不是特別大的壩，而是梯級開發，對生態和減災是有好處的。

這個是引水發電的寶興河，上邊建了一個小壩，把水從隧洞引導下游發電站，結果從壩到發電站之間河流沒水了，這樣對生態是毀滅性的影響。

這個是閩江，實際上是2008年4月28日，即"512"之前一個星期我在那里看到的。上邊就是一個小壩引水，通過隧洞到下游發電，所以就變成一個干河了。

下面講怒江雅魯藏布江的開發。西南地區大部分河流都開發了，用不同的方式開發，有的建設梯級壩群，還有很多小河引水式發電。但是怒江、雅魯藏布江還沒有開發。怒江下切導致兩岸變得坡度很陡，大量泥石流溝造成了數百個泥石流堰塞壩。這些堰塞湖都不深，難以形成較大的魚類棲息地，堰塞壩消能結構成為河流消能的主要成份。

怒江生物多樣性不高，串糖葫蘆開發會有改善，庫群創造的深水緩流區有利于新物種的生存。一般來講，梯級開發能減少災害，都是對生態有影響。物種可能增多但一些特異生物會消失。

這就是怒江的縱剖面，怒江的縱剖面和兩岸支流的縱剖面。大量支流非常陡峭，泥石流沖進怒江形成了比較許多小型堰塞壩。這是怒江上游是在左貢附近，明顯可以看到怒江的下切。因為青藏高原抬升比較快，原來河床在上邊，發現了近代泥沙沉積物。可以判斷近代下沉了100多米。這是河兩岸的崩塌和滑坡留下的痕跡。

到了高黎貢山峽谷，河床在加速下切。兩岸崩塌滑坡風險比較高，它的穩定主要靠大量的泥石流堰塞湖。這個是其中一個堰塞壩，這是2011年的泥石流形成的堰塞湖，大概2公里長，大概就是6、7米高。怒江上每隔5公里就有一個泥石流堰塞湖，下邊又有一個堰塞湖，堰塞壩也就是4、5米高。雖然不太高，這些堰塞壩對河流下切的控制很有效。

我們在怒江包括在堰塞湖群里邊對無脊椎動物和魚類采樣，魚類沒有看到新的東西，物種也不多。但是在堰塞湖群里發現一個無脊椎動物是新物種，這個物種屬于浮游目，不是復眼，而長著6只單眼。我們送到中科院鑒定，他們說肯定是個新物種，原來沒有報道過。但是要發表論文需要研究它的生命全過程，這是去年發現的，今年想去的時候我正好心臟病發作就沒去成。這里還有一些特化物種，生長在堰塞壩上。

如果用生物多樣性做指標，怒江開發是肯定會改善生態的，生物多樣性會增加的。但是原來的某些物種會消失。現在反對怒江開發的主要說生態問題，實際上怒江開發的生態問題就是這么一個前景。

關于雅魯藏布江，雅魯藏布江大峽谷有大量的水能，目前大峽谷地質災害主要是崩塌，頻率很高，數量非常多，規模比較小，也沒有形成較大的堰塞湖。現在正在實施引水式開發，在派鎮修個小壩，通過隧洞穿過喜馬拉雅，直降兩千多米。引水開發會導致大峽谷部分河段斷流，對生態有一定影響。派鎮以下可以通過建設壩群開發，但是峽谷陡峭，建設期地質災害不斷。甚至會觸發大規模地質災害，需謹慎決策。在派鎮的年水量只有三百億，但是到下游出國的地方達到一千多億，所以700多億水就是大峽谷來的。大峽谷還有很多支流，水還是很多的，所以做梯級開發還是能夠開發不少電能的。因為大峽谷非常陡峭，如果開發過程爆炸山體，有可能造成特大的地質災害都很難說，所以要決策的時候必須非常謹慎。大峽谷里邊的水能可以頂三個三峽的水能。

大峽谷由于水流速度特別快，所以不適宜魚類生存，只有少數無脊椎動物。我們測過流速，就是用大木頭扔進江里，然后用激光測距槍記錄流動的距離和時間，流速能達到7米/秒。如果再往江中心流速可能達到10米/秒以上，這樣的水流里邊幾乎沒有魚類可以生存。

目前建設的藏木電站已經完成，還有一個米林電站在施工，派鎮還有一個小壩也要建設。這個就是雅魯藏布江大峽谷里的大拐彎，我們去的時候走進去要一天28公里，必須當天走到才能夠停下，里邊條件非常艱苦。在大峽谷可以看到不少的崩塌體，這是去年的崩塌體，這是一個剛剛崩的。我們進去和出來三天里多了三處崩塌，一下雨就會山崩，因為山坡特別陡。

這是我們團隊在測量，可以看到浪是非常大的，這么高的波浪消減了水流能量，所以使得大峽谷保持一定的穩定度。

至于引水式開發是在這里挖個洞直接過來，從3000米一直下到500米，穿越了喜馬拉雅山。但是2000多米落差不能一下到底，中間要建個水庫把水稍微存一下，可以調節一下，蓄存15分鐘的水量。華能公司請我到這個地方建一個水文站，我沒帶學生去，帶了幾個老師去的。

五、最后談一下結論。

1.自然壩是一種普遍現象，數量大小都超過了人工壩，有的保存下來，有的潰決，保存的自然壩大部分淤滿了。

2.如果自然壩發育良好的消能結構，水流能量絕大部分被消減，堰塞壩就可以長期保存。不論是否淤滿，保存的堰塞壩減少新的崩塌滑坡災害。

3.模仿自然壩消能結構可以控制下切減少地質災害，消能應該成為防控地質災害的主要戰略思想。

4.類似于自然壩，西南壩群可以把水流能量轉化為電能，剩余能量采用人工消能結構消減，具有一定的減災的作用。

5.西南山區引水發電造成生態災害，串糖葫蘆梯級開發有利于穩定河床和消減地質災害。生態本底值高的河流建設壩群損傷生態，而在生態本底值低的河流上建設梯級壩群可以改善生態。