堰塞坝再利用 红石岩工程并非首例

2014年8月3日，云南鲁甸6.5级地震，导致鲁甸、巧家两县交界处发生山体垮塌，崩塌滑落的泥沙石块阻塞了牛栏江干流河道，形成库容2.6亿立方米的堰塞湖，威胁着下游沿江10个乡镇3万余居民的生命财产安全。中国工程人员迅速行动，仅用9天化解险情。之后变废为宝，将红石岩堰塞体改造成挡水坝，兴建一座水电站。为了解工程具体情况，观察者网专访武汉大学水利水电学院程勇刚副教授。

【采访、整理/程小康】

观察者网：云南昭通鲁甸红石岩原先建有水电站，地震后山体垮落，对原有的电站造成什么影响？能通俗的介绍一下当时的情况吗？

程勇刚：红石岩堰塞坝所在的位置原来有一座红石岩水电站，是金沙江右岸一级支流牛栏江中上游水电开发规划的第六级电站。该电站为引水式发电站，就是通过建坝，将河流来水蓄起来，水位抬升，然后在旁边山体中开挖引水隧洞，将水引到下游的电站厂房，利用水轮发电机进行发电。原红石岩水电站的拦河坝为钢筋混凝土结构，最大坝高32.77m，坝顶长131.23m。坝身建有泄洪闸。引水系统建在右坝头，包括进水口、引水隧洞、压力管道，其中引水隧洞全长2920km，引水流量174立方米/秒。

2014年地震引发山体滑坡之后，滑坡产生的堰塞体，正好位于红石岩水电站的大坝和发电厂房之间，堰塞体将河道完全堵塞，产生的红石岩堰塞湖，淹没了原电站的整个首部枢纽，详见下图（下图中淹没后的照片为堰塞湖除险工作完成后）。原电站已经无法正常运行。不过，后面在进行堰塞湖除险工作的时候，原电站的引水隧洞被用作临时泄洪建筑物，发挥了重要作用。

   

被淹没前的水电站

被淹没后的水电站

观察者网：新电站与旧电站相比，有何不同？

程勇刚：新电站与老电站均为引水式电站。但新电站比旧电站在装机容量、防洪能力、供水灌溉等方面都有了很大的提升。比如原电站装机规模为8万kw，水库总库容仅69.3万立方米。新电站为大型工程，总库容1.85亿m³；防洪标准提高至2000年一遇；供水8.08万人；灌溉6.62万亩；装机容量20.1万kW，年发电量7.96亿度。

观察者网：世界首座堰塞坝综合水利枢纽工程，“世界首座”怎么理解？

程勇刚：“世界首座”指的是发生滑坡堵塞江河形成堰塞湖后，短时间内完成一体化“抢险—处置—利用”工程，形成新电站，红石岩当之无愧是世界首座。然而，红石岩堰塞坝综合水利枢纽工程，不是世界首座堰塞体整治为水电站的案例。之前堰塞湖形成后，基本都是自然溃坝或者抢险处置之后就完了。但有些堰塞坝经过相当长时间，如数百年之后已经相当稳固，对这样的堰塞坝，世界上有再利用堰塞体建成电站的，如塔吉克斯坦萨雷兹堰塞湖等。

观察者网：堰塞湖坝体成分复杂，需要做的防渗设计比重建一座大坝困难的多，红石岩堰塞坝水利工程如何解决该问题？坝体稳定性如何？

程勇刚：防渗设计确实是堰塞体整治为堰塞坝中最为关键的内容。为了搞清楚红石岩堰塞体的结构，建设单位在堰塞体顶部打了3个大直径的勘探竖井（1.5m直径），最深达97m见基岩。红石岩堰塞坝高103m，工程中采用“主河床段深137m的混凝土防渗墙+左岸古滑坡体125m深的可控帷幕灌浆组合”的防渗结构体系，形成挡水堰塞坝。混凝土防渗墙就是在堰塞体中部横河向挖一道深槽，然后在槽内灌注混凝土形成一面起防渗作用的墙。岸坡则采用帷幕灌浆，就是往滑坡体和基础一定深度范围内的岩土体中注入混凝土浆液，将岩土体颗粒之间的孔隙填充充实，最终形成一面像舞台幕布一样的帷幕，同样起防渗作用。通过设计计算和工程实际检验，该防渗结构体系的效果良好。

堰塞坝的稳定性则是另一个重要内容。由于红石岩堰塞体体积庞大，上下游坝坡非常缓，稳定安全度比较高。在工程设计中，按照现行土石坝设计规范标准，计算复核，坝体稳定性满足规范要求。

观察者网：与普通的水力工程的人造大坝相比，堰塞坝如何解决泄洪问题？

程勇刚：堰塞坝与现行水利水电工程相比，本身没有泄洪设施，坝体也是不允许过流的。但红石岩堰塞坝整治为水利水电工程，则通过枢纽设计，在右岸山体中布设了溢洪洞和泄洪洞。红石岩枢纽工程的主要建筑物如下图所示，包括堰塞坝、右岸溢洪洞、右岸冲沙放空洞、引水系统和发电厂房、供水及灌溉建筑物等。

观察者网：为什么没有选择清理堰塞坝，而是选择新建一套水利工程？是否划算？

程勇刚：清理堵塞河道的堆积体，是堰塞湖应急处置应用最广泛的措施之一。一般均通过在堰塞体顶部开挖泄流槽的方式进行可控的洪水宣泄。但是，红石岩堰塞坝有自己独特的特点。在红石岩堰塞坝治理工作中，原电站引水隧洞发挥了紧急泄洪作用，之后通过炸开施工支洞堵头和新建应急泄洪隧洞的方式，加大了泄流量，很快将堰塞湖放空，暂时解除了溃坝风险。堰塞体并没有进行大规模的清理和破坏，为后期的永久性整治工程创造了条件。同时，红石岩堰塞坝所处位置、地形、堆积体材料特性、稳定性等条件，都满足改建成水坝和建设水电站的要求。此外，改建工程的经济性需要从更加全面和更加长远的角度来看。仅从堰塞坝除险来说，综合整治工程花费肯定更多。但如从长远综合来看，改建为水电站肯定是划算的。

观察者网：汶川地震也形成了唐家山堰塞湖，当时的治理思路是什么？有没有考虑也建设一座水电站？

程勇刚：唐家山堰塞湖位于绵阳市上游侧，当时的治理思路首先是泄流除险，因为万一处置不当，下游的绵阳市非常危险。并且唐家山堰塞湖为汶川地震所产生的几十座堰塞湖中的一座，位置也不适合建坝，所以没有考虑建设水电站。

观察者网：对于未来的堰塞湖治理，红石岩堰塞坝水利工程有什么重要意义？是否是一种新选择？

程勇刚：红石岩堰塞体经应急抢险、后续处置和整治利用，已成为“减灾兴利、变废为宝”的世界首例水利枢纽工程，为未来堰塞湖应急处置提供了新的思路，具有很好的示范意义。但是，具体问题需要具体分析，每个工程都需要根据自身的情况进行综合考虑，选择最合理的治理方案。