喜马拉雅水电“梦断”滑坡？

照片来源:皮特·麦克布莱德/盖蒂

■新宇，本报见习记者

2015年4月初，德国波茨坦大学的地质学家沃尔夫冈·施万哈特惊讶地发现，许多水电站建在陡峭的喜马拉雅山上，“它们看起来非常不稳定”。[自然相关文章]

两周之后，尼泊尔发生了一场毁灭性的地震，近9000人丧生，31个被施万哈特看到的水电项目被摧毁。

通过分析相关数据，施万哈特的团队发现喜马拉雅山的大多数水电项目不是被地震摧毁的，而是被地震引发的山体滑坡摧毁的。相关研究结果发表在最近的《地球物理研究快报》上。

地震后的滑坡不可低估。

喜马拉雅山位于板块边界的碰撞型地震构造带上。因此，喜玛拉雅山水电站项目在设计和施工时将按照抗震规范进行施工。

中国水利水电科学研究院减灾研究所原总工程师黄在接受《中国科学日报》采访时表示，地震造成的地基液化和山体破坏等环境条件的变化，可能会使库区山体松动，导致山体滑坡和地基晃动，这可能会产生水电站大坝设计中没有考虑到的影响。

滑坡是指在河流侵蚀、地震等因素的影响下，土层或岩层整体或分散滑下斜坡的现象。

中国科学院成都山地灾害与环境研究所研究员苏立军表示，地震后的山体滑坡是由山体破坏造成的。山体被破坏后，可能会立即形成滑坡，也可能会被地震破坏，产生裂缝和内部损伤。地震后几天甚至几十年，滑坡可能在其他条件下发生。

因此，地震引发的滑坡通常分为两种类型:一种是同震滑坡，与地震几乎同时或在短时间内发生；另一种是地震后的次生滑坡，发生在几天后。

“由于地震后的次生滑坡具有很强的隐蔽性和不确定性，这种突发性滑坡一旦发生将会造成严重的危害。例如，据推测，2010年巴基斯坦的阿塔巴德滑坡与2005年克什米尔地震有关。”苏立君说道。

滑坡严重威胁大坝

那么，地震诱发的滑坡会对水电站大坝产生什么影响呢？

苏立军说，一方面，水电站大坝依靠边坡支护，如果边坡变形，将直接影响坝体的安全稳定；另一方面，进入库区的滑坡碎屑将“激发”水库中的水，水库中的水将翻坝形成涌浪，这将在短时间内给下游带来很大的危害。"从这两个方面来看，山体滑坡将对水电站造成严重破坏."

喜马拉雅山是全球水电开发的热点。为了强调地震诱发滑坡对喜马拉雅地区水电开发的风险，施万哈特团队仔细分析了受损水电站的报告。他们发现，河岸的陡峭程度似乎是地震区损害严重程度的一个很好的指标，地震区的地面震动不是很强。

后来，研究人员开发了一个模型，将喜马拉雅山的河流陡度叠加在2015年地震的地面运动强度图上。结果表明，地面振动和河流陡度的共同作用对水电站造成了最严重的破坏。

英国谢菲尔德大学的地质学家戴夫·佩特利(Dave Petley)表示，这项研究展示了一种相对简单的方法来确定地震引发的滑坡是否对水电项目构成重大威胁。

用模型评价大坝

这些水电站的建设符合抗震设计标准。施万哈特说:“他们在地震中幸存下来，但后来被山体的残骸摧毁了。”对此，施万哈特表示，重新评估喜马拉雅山的水电开发迫在眉睫。

研究小组将该模型应用于印度、尼泊尔和不丹喜马拉雅地区的273个水电项目，并提供了相关数据。其中一些项目正在运行，一些正在建设，一些正在规划和设计。结果表明，1/4的工程可能面临地震诱发滑坡的严重破坏。

苏立军表示，本次研究设计的评估模型是基于喜马拉雅地区的具体区域范围，并结合实际水电项目形成定量风险评估。结合该模型的评价结果，相关水电工程可以在设计和施工中采取相应的对策，预防地震后滑坡带来的风险。

然而，尽管地震引起的滑坡会造成人员伤亡等重大损失，但在确定这些水电项目的建设地址时，这方面的问题很少得到完全解决。

亚洲和南美洲等其他地方的高山地区正在不断开发与水电相关的工程项目。由于缺乏对山体滑坡的了解，像皮特里这样的科学家晚上睡不着觉。他担心1963年瓦永大滑坡会重演。在这场灾难中，山体滑坡引发了5000万立方米的巨浪，造成近2000人死亡，并摧毁了下游的一些村庄和城镇。

皮特里说:“有太多的大坝面临滑坡，我们迟早会遇到另一场灾难。”

荷兰环境评估机构的计算机建模师大卫·格纳特(David Gernaat)表示，施万哈特团队设计的模型可以帮助开发商更准确地评估水电站候选选址的风险。

去年，Gernaat报告称，亚太地区近40%的水力发电成本较低。然而，这些分析只考虑了地震对水电站的风险，而没有考虑滑坡的风险。

格尔纳特说:“这意味着我们高估了该地区的水电潜力，低估了成本。”因此，他计划在未来的评估中包括山体滑坡的风险。

金池认为，该评价模型是在一定条件下计算出来的，但实际情况会不断变化，这可能会导致评价结果的变化。此外，如果水电站大坝建设的效益和风险比例适当，也可以考虑建设。

相关文件信息:DOI: 10.1038/d41586-018-06212-8

中国科学新闻(2018-10-16第三版国际版)