青藏高原向四川盆地、云南高原、印度布拉马普特拉河平原过渡的横断山区、藏东南山区,是中国水力资源最丰富的地区。
21世纪以来,在四川境内的岷江、大渡河、雅砻江,以及川、滇、藏境内及交界处的金沙江、澜沧江,进行了前所未有的全江段大规模梯级水电开发,使得四川、云南两省成为中国排名前两位的水电能源大省与“西电东送”的基地。但由于水电产能增长的速度,远超过国内能源需求增长的速度,四川、云南这两个水电大省,自2010年以来,都出现了日益严重的水电站弃水现象,即水库的水不经过发电设备而直接排泄。
就在这样的背景下,西藏境内的雅鲁藏布江、尼洋河、易贡藏布、帕隆藏布等河流的水电开发,也提上了议事日程,尽管西藏本身的能源需求远不需要这些河流的大规模水电开发,尽管藏电外送成本高昂以及国内外都缺乏吸纳西藏水电的市场需求,尽管这些河流的梯级水电开发将给被誉为生物基因宝库的藏东、藏东南的生态环境带来巨大破坏。本文仅试从地质环境风险的角度,论述西藏水电开发规划的最重要工程——雅鲁藏布江大拐弯的巨型水电站之不可行。
雅鲁藏布江正源出自西藏普兰县境内喜马拉雅山北坡的杰玛央宗冰川,雅鲁藏布江由西向东,在平行喜马拉雅山脉的藏南纵谷中穿行约1600公里后,在米林县派镇折向北,在南迦巴瓦峰北侧来了一个马蹄形的大拐弯,在右岸海拔7787米的南迦巴瓦峰与左岸海拔7257米的加拉白垒峰的夹峙之下,向南横切喜马拉雅山脉,然后直下南亚次大陆的布拉马普特拉河-恒河平原。
雅鲁藏布江的这个大拐弯峡谷,从米林县派镇至墨脱县巴昔卡村,长505公里,最大深度6009米,平均深度2268米,不仅是世界第一大峡谷,而且由于这个大峡谷切穿了喜马拉雅山,所以开辟了印度洋与青藏高原东南部的水汽通道,以及青藏高原与南亚次大陆的地理通道,不仅在藏东南造就了中国规模最大的海洋性冰川群,也使这里成为不同区系生物交汇的重要场所,以及从河谷准热带季雨林至高山寒带地衣的中国最完整的山地垂直自然带。
雅鲁藏布江大拐弯及其大峡谷的形成并非偶然,印度板块与欧亚板块的碰撞,在喜马拉雅造山带的东、西两端形成两个楔入的“犄角”,又称东、西两个“突刺”状楔形体,地质学上称之为喜马拉雅的东、西“构造结”,它们是喜马拉雅造山带碰撞变形最强烈的地区。
正因为这个东喜马拉雅“构造结”的存在,雅鲁藏布大峡谷也成为青藏高原边缘构造抬升最强烈、断裂最发育、地形切割最深、地震最频繁、山地灾害最易发的区域。
雅鲁藏布大峡谷地貌的形成,和晚新生代以来这个地区一些强烈活动的大断裂有关。其中,大拐弯南北两侧的雅鲁藏布江河段,即分别平行雅鲁藏布江断裂(米林-米瑞-鲁朗-东久左行走滑断裂)、喜马拉雅主中央断裂而发育。
有研究认为(丁林等,1995),由于强烈的构造运动,大约100万年以来,大峡谷一带的地壳抬升速率达到每年5至10毫米。距今约300万年前,该区的平均海拔大约在1100米左右,而到距今约50万年前,该区的平均海拔已抬升到4400米左右。
强烈的构造运动及断裂活动,自然也伴随着强烈的地震活动。虽然因地处偏远,历史地震记载缺乏,但据《中国历史强震目录公元前23世纪——公元1911年》,在大拐弯附近的察隅地区,在1911年以前仍有两次强震记录:1878年12月的6.5级地震;1911年7月的6.5级地震。
东喜马拉雅构造结最著名的现代大地震,就是1950年8月15日的察隅-墨脱8.6级大地震,它也是全球著名的巨大地震之一。震中位置:北纬28.4°,东经96.7°。极震区在墨脱、察隅一带,震中烈度达到级别最高的Ⅻ度,建筑物全部倒塌,尽管大峡谷地区人烟稀少,但仍有约1800人死亡。耶东、格林、背崩、直白、地东、毕波等村庄,或随滑坡体一起被推入雅鲁藏布江,或被大规模的滑坡体掩埋;山崖崩塌,山峰崩颓十分之九,雅鲁藏布江及其两岸的诸多支流,普遍发生山崩堵河的现象,其中雅鲁藏布江干流至少有三处被崩塌滑坡体阻塞,造成断流。
察隅-墨脱8.6级大地震后,频繁的余震持续达一年之久,其中在大峡谷地区≥6级的余震就有12次,余震最高震级6.4级。大地震造成的山体破坏,在相当长的时期加剧了这一区域崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的发生。
例如,波密县的索通至通麦间的加马其名沟大滑坡,一直持续活动;波密县古乡沟自1953年爆发大规模泥石流,泥石流持续活动超过半个世纪,爆发次数竟达6000余次,在古乡沟口的堆积物约1亿立方米,堵塞帕隆藏布江,形成古乡湖;1969年9月,则隆弄冰川再次跃动,冲入雅鲁藏布江,横亘江中形成数十米高的冰坝,至次日才被冲决。
在察隅-墨脱8.6级大地震之后,这一区域在最近十年内发生的≥6级的强震还有:2017年11月18日的米林6.9级地震;2019年4月24日的墨脱6.3级地震。
因为构造抬升、河流下切、地震活动以及重力作用,使大峡谷两岸的山体多处于容易崩滑的不稳定状态。据一些调查资料(邹子南等,2019),在米林县加拉至墨脱县希让的河段,两岸一定范围内的主要崩塌体就有108个,其中最大的巨型崩塌体体积可达450万立方米。
雅鲁藏布大峡谷巨型水电站截弯取直引水发电位置(图中红线所示)示意图
在地质环境如此高风险的地区,修建这一超巨型工程,主要存在以下几方面的隐患。
虽然避开了在大拐弯的雅鲁藏布江干流修筑多个梯级高坝的地质环境风险,但在派镇修筑拦水高坝、开凿派镇与希让村之间的巨型隧洞,以及在希让曲修建大型梯级电站群,仍然需要极大规模的工程开挖,将极大改变地表的地形地貌,在山坡前缘形成高陡临空面,加剧边坡失稳以及产生崩塌、滑坡的风险;开挖巨型隧洞产生的海量弃碴,也将只能堆积在雅鲁藏布大峡谷或附近的河谷两岸,由于地形陡峭、场地狭窄,这将大大增加形成滑坡、泥石流的风险。
由于工程地处强震易发区,强烈地震对工程可能造成直接破坏。即使工程设计充分考虑抗震烈度,可以预期抵御强烈地震的破坏,但地震诱发的崩塌、滑坡、泥石流则往往是不可控的,它们也会对工程产生巨大威胁,而且可能因为工程被破坏形成严重的次生灾害。
另一方面,派镇拦蓄江水的高坝大库,由于库容巨大、水位变幅大,加上处在雅鲁藏布江活动大断裂上,诱发强烈地震的风险很高。同时,由于大峡谷两岸原本就存在很多的或潜在的崩塌、滑坡体,派镇水库蓄水以后,库水浸泡、库岸浪蚀、库水位的反复变动,都可能导致地质灾害体的失稳或复活,从而加剧库区地质灾害的发生。
高坝大库拦截泥沙,造成泥沙淤积也是一大隐患。虽然雅鲁藏布江在中国各大河流中,属于含沙量相对较低的河流,但由于近年来沿岸水土流失加剧,输沙量也有增加的趋势。而且,有研究表明,一方面,由仲巴县里孜至米林县派镇的雅鲁藏布江中游宽谷,泥沙淤积量高达9000亿立方米(李志威等,2015),这段干流接纳了来自年楚河、拉萨河、尼洋河等支流的泥沙,据大峡谷入口附近奴下水文站观测,雅鲁藏布江每年悬移质输沙量(主要为细沙)约为3000万吨(王兆印等,2014);另一方面,雅鲁藏布大峡谷地区产生的泥沙量占到布拉马普特拉泥沙通量的50%(余国安等,2012)。
因此,在大峡谷中修建水坝,会引起水库快速淤积,由于河床抬高,将加剧上游的洪水灾害;而泄洪排沙,又会破坏下游大峡谷段既有的河床结构,强化大拐弯河段的河床下切速率,加剧大峡谷崩塌、滑坡的发生(李志威等,2015)。同时,由于输往布拉马普特拉-恒河平原的泥沙减少,对下游河流环境的负面影响也值得关注。
在雅鲁藏布大峡谷截弯取直引水发电,将使米林县派镇至墨脱县希让村这一段大拐弯河段的流量和水位大幅度减少和降低,一方面会给这一河段的河床结构和生态环境带来重大影响;另一方面,也使在大拐弯顶端汇入雅鲁藏布江的帕隆藏布-易贡藏布沿程的河流坡降加大,增加河流的下蚀能力,增加帕隆藏布-易贡藏布沿岸地质环境的不稳定。
上述这些对地质环境的负面影响,在已经进行梯级水电开发的中国西部河流中,都有许多实例得到证明。而雅鲁藏布大峡谷的地质环境不稳定和地质灾害易发之程度,远远高于现有中国西部的其它河流及河段。因此,在雅鲁藏布大峡谷进行水电开发,建造超巨型工程,将付出前所未有的巨大成本,面临前所未有的巨大风险。
就西藏地区本身的能源需求来说,并不需要在雅鲁藏布大峡谷修建这样的超巨型水电站。既使考虑西电东输或外送,一方面有高昂的输电成本问题,另一方面根据川滇两省目前的弃水状况,也有缺乏电力市场需求的问题,再加上对雅鲁藏布江以及藏东南地区生态环境、社会环境造成的巨大负面影响,在雅鲁藏布大峡谷进行水电开发是得不偿失的。但是,巨型水电项目带来的GDP、以及投资与税收增长,对政府以及相关利益集团有极大诱惑。因此,可能由决策错误带来的环境与社会的巨大风险,需要引起高度警惕和重视。
(作者为四川省地质局区域地质调查队教授级高级工程师)
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