河流自然演變過程中會產(chǎn)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(jié)果一定是減少進一步下切，減少新的地質(zhì)災(zāi)害。除了地質(zhì)災(zāi)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(yǎng)魚和筑巢。當(dāng)然，絕大多數(shù)自然壩是河流下切引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害形成的。

中國西南深受青藏高原抬升到影響，據(jù)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(fā)生下切，兩岸會變陡，變得不穩(wěn)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(dá)到30度，斷面上呈V字形。V型河谷是下切河流的標(biāo)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(wěn)定。河床下切使得河岸坡度增大，發(fā)生崩塌和滑坡的勢能增加。一般兩岸坡度達(dá)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(dāng)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(dāng)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(fā)生滑坡(圖1)。

圖 1

大型滑坡體如果達(dá)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(fā)生后形成了一個80米高800米厚的堰塞壩。這個是綿遠(yuǎn)河蘭家?guī)r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(jié)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(yīng)該盡可能保存下來。當(dāng)然，自然壩形成后會有不同程度的潰決，經(jīng)過多年洪水沖刷后才能逐漸穩(wěn)定下來。穩(wěn)定下來的堰塞壩發(fā)育由階梯-深潭系統(tǒng)組成的消能結(jié)構(gòu)。

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(dǎo)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(dá)60km薩雷茲湖。100多年來這個堰塞湖一直在蓄水，水深已經(jīng)達(dá)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(yuǎn)遠(yuǎn)低于600米高的自然壩。

這個是2000年發(fā)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(zhì)組成非常細(xì)，大石塊的體積不到1%，所以很容易潰決。當(dāng)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(jīng)過多年沖刷，潰掉了1/3，現(xiàn)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(wěn)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(shù)百年前。經(jīng)過長期淤積，現(xiàn)在堰塞湖水深還很大，至少100米。這個是流量達(dá)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(jié)構(gòu)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(wěn)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(jié)構(gòu)非常強，壩頂坡度達(dá)到十幾度還能保持穩(wěn)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(dāng)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(dāng)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(jīng)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(xiàn)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(tǒng)消能和自然壩的減災(zāi)機理。

地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)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(zhuǎn)化為湍流能和熱能的過程。如果沒有消能結(jié)構(gòu)，山區(qū)河流的高能量會沖刷河床和河岸導(dǎo)致災(zāi)害。自然發(fā)育的高效消能結(jié)構(gòu)有階梯-深潭系統(tǒng)、肋狀結(jié)構(gòu)、火焰石結(jié)構(gòu)等。階梯-深潭系統(tǒng)是最普遍最重要的自然消能結(jié)構(gòu)。可以消減水流60-90%能量，使水流不能沖刷河床，減少災(zāi)害、同時改善生態(tài)。

圖2

這是典型的階梯-深潭結(jié)構(gòu)。階梯-深潭系統(tǒng)是大石塊排列成的階梯和深潭相連而成的一系列結(jié)構(gòu)，一般只在大坡降山區(qū)河流里發(fā)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(tǒng)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(fā)現(xiàn)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(tǒng)。而這個是發(fā)生在云南的一個泥石流堰塞壩上的三維的階梯-深潭結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)。肋狀消能結(jié)構(gòu)比階梯-深潭和火焰石結(jié)構(gòu)消能強度低一些。

這個照片是所謂火焰石結(jié)構(gòu)。發(fā)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(jié)構(gòu)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(fā)電，所以河床上的火焰石暴露出來了。火焰石結(jié)構(gòu)消能強度也很大。

自然壩形成之后一般都會發(fā)育階梯-深潭消能結(jié)構(gòu)。為什么會發(fā)育這種結(jié)構(gòu)呢?因為階梯-深潭系統(tǒng)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(jié)構(gòu)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(fā)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(jīng)有一個初步的階梯-深潭結(jié)構(gòu)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(tǒng)，已經(jīng)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(tǒng)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(fā)生水躍(圖3)，這樣可以達(dá)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(xù)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(chǎn)生。

圖3

我們在野外做了實驗，就是測量階梯-深潭系統(tǒng)的消能過程。這個照片是模擬的階梯-深潭結(jié)構(gòu)和測量設(shè)備。這是測量的結(jié)果，證明階梯-深潭消能效果非常好，水流的勢能轉(zhuǎn)化為動能，動能轉(zhuǎn)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(fā)育程度的消能強度。階梯-深潭結(jié)構(gòu)發(fā)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(jié)構(gòu)強度愈高，消減的能量愈大。這個測量結(jié)果還說明，階梯-深潭系統(tǒng)的最大消能率可以達(dá)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(wěn)定，如果不穩(wěn)定就會潰決，潰決可能造成潰壩洪水災(zāi)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(jié)構(gòu)消能強度有多高。這個圖橫坐標(biāo)是水流能量，縱坐標(biāo)就是消能結(jié)構(gòu)的強度(圖4)。如果堰塞壩實測消能結(jié)構(gòu)強度在這條曲線之上，這樣的結(jié)構(gòu)就足以低檔水流的沖擊，堰塞壩能夠在水流沖擊下保持穩(wěn)定，這樣的堰塞壩是可以保存的。反之，如果堰塞壩的消能結(jié)構(gòu)強度在這條曲線之下，堰塞壩就可能經(jīng)不住水流沖刷，就會發(fā)生潰決，不能保存，應(yīng)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(xiāng)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(dāng)時我們來測量堰塞壩上的消能結(jié)構(gòu)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(zhǔn)備測量消能結(jié)構(gòu)。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(jié)果用腳一踹就引發(fā)了一個小滑坡，當(dāng)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(fā)育的消能結(jié)構(gòu)劇烈消能，只要消能結(jié)構(gòu)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(fā)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(fā)生于1-2萬年前。全新世有大量的滑坡發(fā)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(fā)生淤積，因此近代就沒有新的崩塌與滑坡發(fā)生。保存的古代滑坡體消減能量，也消除了產(chǎn)生新的滑坡的條件，同時形成了美麗的景觀和良好的生態(tài)。九寨溝的生態(tài)我們測量過，屬于中國河流里邊生態(tài)最好的一類。汶川地震的時候九寨溝離震中不是很遠(yuǎn)，但是沒有發(fā)生崩塌與滑坡。

圖5

如果說九寨溝離震中遠(yuǎn)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(fā)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(fā)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(jié)構(gòu)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(fā)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(fā)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(zāi)，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(fā)生地震后的紫坪鋪水庫上段，可以看到庫區(qū)是安全的，沒有發(fā)生崩塌滑坡。因為庫區(qū)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(qū)，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(zāi)作用，尤其對上游有明顯的減災(zāi)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(jié)構(gòu)。雖然人工壩也有消能池，但是消能池比自然消能結(jié)構(gòu)還是差一些，所以人工大壩下游的自然災(zāi)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(fā)生怎樣的演變。長期保存的堰塞湖必然發(fā)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(zhì)災(zāi)害少，往往發(fā)展成居民點。長期穩(wěn)定的堰塞壩發(fā)育成尼克點。

這是帕隆藏布江上的堰塞湖群(圖6)。古鄉(xiāng)溝堰塞湖是古鄉(xiāng)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(zhì)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(zāi)，堰塞湖淤積變得比較寬闊。這個照片就是古鄉(xiāng)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(jié)構(gòu)，把大量的能量轉(zhuǎn)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(dá)213米。這個崩塌堰塞壩上發(fā)育的階梯-深潭結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，這個是上游的湖區(qū)，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(fā)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(wěn)定河流和山區(qū)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(zhì)災(zāi)害風(fēng)險非常高的河流里，模擬堰塞壩建設(shè)消能結(jié)構(gòu)可以減少災(zāi)害的發(fā)生。我們剛才講了，階梯-深潭系統(tǒng)是消能最有效的一種結(jié)構(gòu)，也是比較容易發(fā)育的一種結(jié)構(gòu)。它可以減少水流的沖擊能量，穩(wěn)定河床、減少災(zāi)害。我們在文家溝大滑坡做了一年實驗，防止了自然災(zāi)害的發(fā)生。

綿遠(yuǎn)河文家溝滑坡總方量8160萬方，厚度達(dá)180米。2008雨季發(fā)生高容重泥石流，沖刷滑坡體發(fā)育了新水系。我們2009采用人工階梯-深潭系統(tǒng)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(fā)生在震中，汶川地震的震中就是龍門山斷裂帶，長達(dá)300公里長的斷裂帶。這個滑坡就是在斷裂帶上。滑坡發(fā)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(fā)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(tǒng)消能。當(dāng)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(yán)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(jié)構(gòu)。

這個是做的人工階梯-深潭系統(tǒng)，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(fā)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(wěn)定了兩岸，基本上沒有發(fā)生泥石流。

現(xiàn)在來看看結(jié)果，2009年7月17日的降雨量達(dá)90.9mm/d，超過2008年的最大日降雨量(88mm/d)。周邊多處爆發(fā)泥石流災(zāi)害，而文家溝內(nèi)則始終保持平安，沒有發(fā)生泥石流災(zāi)害。文家溝2008年發(fā)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(fā)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(wěn)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(fā)生了很嚴(yán)重的泥石流災(zāi)害。

到了2010年，國家用災(zāi)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(dāng)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(jié)構(gòu)消能來治理，但是沒有成功。這是當(dāng)時的情況，當(dāng)時我們給他們監(jiān)理說，我說千萬不要破壞我們的階梯-深潭消能結(jié)構(gòu)，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?nèi)匀皇钦耍驗榘徇\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(tǒng)，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(zāi)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?guī)迦A的學(xué)生去文家溝實習(xí)。看到施工隊伍在炸我們的階梯-深潭系統(tǒng)，我一直跟他們講不能炸，他們也不聽。那天我們的學(xué)生在那兒開晚會，我給學(xué)生選了兩家住宿。現(xiàn)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(zāi)害強、開發(fā)利用價值高，水電開發(fā)將絕大部分水能轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)消減的。因為這個大壩減少了洪水致災(zāi)的能力，大壩上游地質(zhì)災(zāi)害明顯減少，但是大壩建設(shè)期和運用初期必然增加地質(zhì)災(zāi)害，采用工程措施可以減輕。像通過大壩這個高水頭能發(fā)電，在雅魯藏布江要建1000多米水頭的發(fā)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(xiàn)在在歐洲做的比較多了。

這是2008年地震震區(qū)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(fā)生崩塌滑坡，下游還有災(zāi)害。所以一個壩不行，要建設(shè)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(zāi)害性強，同時開發(fā)利用價值高。水電開發(fā)將水能轉(zhuǎn)化為電能，洪水期多余能量通過大壩消能結(jié)構(gòu)消減。由于大壩減少了洪水致災(zāi)能量，大壩上游地質(zhì)災(zāi)害明顯減少。大壩建設(shè)期和運用初期必然增加地質(zhì)災(zāi)害。采用工程措施可以減輕。

單個大壩保護上游減少災(zāi)害但是下游災(zāi)害更重。在西南嚴(yán)重下切的河流里建造梯級壩群，將大部分水能轉(zhuǎn)化為電能，既能減災(zāi)又改善生態(tài)。長江中下游就像長藤結(jié)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(jié)的瓜，這樣的江湖聯(lián)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(tài)比黃河好得多。在西南不能 "長藤結(jié)瓜"，但可以 "串糖葫蘆"。建設(shè)中型壩群，河流連接一個一個水庫，就像"串糖葫蘆"。

在生態(tài)本底值高的地方建壩肯定對生態(tài)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(tài)傷害還是比較強的。但是在生態(tài)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(guī)劃和建設(shè)的梯級壩群。現(xiàn)在向家壩、溪洛渡都完成了，白鶴灘正在建設(shè)，烏東德也準(zhǔn)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(chǎn)卵場。這里是很多物種的產(chǎn)卵場，很多魚類在下游長大以后要到上游產(chǎn)卵。有了這些壩它就上不來了，對生態(tài)影響就很大。從向家壩往上金沙江生態(tài)本底值很低，金沙江很陡，水深淺，大多數(shù)物種難以生存。而建壩提供了一個緩流深水區(qū)，對生態(tài)有改善。

這是大渡河的梯級壩群，包括開發(fā)的這么一個規(guī)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(fā)，對生態(tài)和減災(zāi)是有好處的。

這個是引水發(fā)電的寶興河，上邊建了一個小壩，把水從隧洞引導(dǎo)下游發(fā)電站，結(jié)果從壩到發(fā)電站之間河流沒水了，這樣對生態(tài)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(fā)電，所以就變成一個干河了。

下面講怒江雅魯藏布江的開發(fā)。西南地區(qū)大部分河流都開發(fā)了，用不同的方式開發(fā)，有的建設(shè)梯級壩群，還有很多小河引水式發(fā)電。但是怒江、雅魯藏布江還沒有開發(fā)。怒江下切導(dǎo)致兩岸變得坡度很陡，大量泥石流溝造成了數(shù)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(jié)構(gòu)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(fā)會有改善，庫群創(chuàng)造的深水緩流區(qū)有利于新物種的生存。一般來講，梯級開發(fā)能減少災(zāi)害，都是對生態(tài)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(fā)現(xiàn)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(fēng)險比較高，它的穩(wěn)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(fā)現(xiàn)一個無脊椎動物是新物種，這個物種屬于浮游目，不是復(fù)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(fā)表論文需要研究它的生命全過程，這是去年發(fā)現(xiàn)的，今年想去的時候我正好心臟病發(fā)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(biāo)，怒江開發(fā)是肯定會改善生態(tài)的，生物多樣性會增加的。但是原來的某些物種會消失。現(xiàn)在反對怒江開發(fā)的主要說生態(tài)問題，實際上怒江開發(fā)的生態(tài)問題就是這么一個前景。

關(guān)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(zhì)災(zāi)害主要是崩塌，頻率很高，數(shù)量非常多，規(guī)模比較小，也沒有形成較大的堰塞湖。現(xiàn)在正在實施引水式開發(fā)，在派鎮(zhèn)修個小壩，通過隧洞穿過喜馬拉雅，直降兩千多米。引水開發(fā)會導(dǎo)致大峽谷部分河段斷流，對生態(tài)有一定影響。派鎮(zhèn)以下可以通過建設(shè)壩群開發(fā)，但是峽谷陡峭，建設(shè)期地質(zhì)災(zāi)害不斷。甚至?xí)|發(fā)大規(guī)模地質(zhì)災(zāi)害，需謹(jǐn)慎決策。在派鎮(zhèn)的年水量只有三百億，但是到下游出國的地方達(dá)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(fā)還是能夠開發(fā)不少電能的。因為大峽谷非常陡峭，如果開發(fā)過程爆炸山體，有可能造成特大的地質(zhì)災(zāi)害都很難說，所以要決策的時候必須非常謹(jǐn)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(shù)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(dá)到7米/秒。如果再往江中心流速可能達(dá)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(shè)的藏木電站已經(jīng)完成，還有一個米林電站在施工，派鎮(zhèn)還有一個小壩也要建設(shè)。這個就是雅魯藏布江大峽谷里的大拐彎，我們?nèi)サ臅r候走進去要一天28公里，必須當(dāng)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(wěn)定度。

至于引水式開發(fā)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(diào)節(jié)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(xué)生去，帶了幾個老師去的。

五、最后談一下結(jié)論。

1.自然壩是一種普遍現(xiàn)象，數(shù)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(fā)育良好的消能結(jié)構(gòu)，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(zāi)害。

3.模仿自然壩消能結(jié)構(gòu)可以控制下切減少地質(zhì)災(zāi)害，消能應(yīng)該成為防控地質(zhì)災(zāi)害的主要戰(zhàn)略思想。

4.類似于自然壩，西南壩群可以把水流能量轉(zhuǎn)化為電能，剩余能量采用人工消能結(jié)構(gòu)消減，具有一定的減災(zāi)的作用。

5.西南山區(qū)引水發(fā)電造成生態(tài)災(zāi)害，串糖葫蘆梯級開發(fā)有利于穩(wěn)定河床和消減地質(zhì)災(zāi)害。生態(tài)本底值高的河流建設(shè)壩群損傷生態(tài)，而在生態(tài)本底值低的河流上建設(shè)梯級壩群可以改善生態(tài)。