程勇剛：紅石巖堰塞壩變水電站，這波操作有多牛？
近日，雲南昭通魯甸紅石巖堰塞壩綜合水利工程首台機組正式投產發電，特別之處在於，這是世界首座堰塞壩綜合水利樞紐工程。
時間倒退至6年前，2014年8月3日，雲南魯甸6.5級地震，導致魯甸、巧家兩縣交界處發生山體垮塌，崩塌滑落的泥沙石塊阻塞了牛欄江干流河道，形成庫容2.6億立方米的堰塞湖，威脅着下游沿江10個鄉鎮3萬餘居民的生命財產安全。中國工程人員迅速行動，僅用9天化解險情。之後變廢為寶，將紅石巖堰塞體改造成擋水壩，興建一座水電站。為了解工程具體情況，觀察者網專訪武漢大學水利水電學院程勇剛副教授。
【採訪、整理/觀察者網 程小康】
觀察者網：雲南昭通魯甸紅石巖原先建有水電站，地震後山體垮落，對原有的電站造成什麼影響？能介紹下當時的情況嗎？
程勇剛：紅石巖堰塞壩所在的位置原來有一座紅石巖水電站，是金沙江右岸一級支流牛欄江中上游水電開發規劃的第六級電站。該電站為引水式發電站，就是通過建壩，將河流來水蓄起來，水位抬升，然後在旁邊山體中開挖引水隧洞，將水引到下游的電站廠房，利用水輪發電機進行發電。原紅石巖水電站的攔河壩為鋼筋混凝土結構，最大壩高32.77m，壩頂長131.23m。壩身建有泄洪閘。引水系統建在右壩頭，包括進水口、引水隧洞、壓力管道，其中引水隧洞全長2920km，引水流量174立方米/秒。
2014年地震引發山體滑坡之後，滑坡產生的堰塞體，正好位於紅石巖水電站的大壩和發電廠房之間，堰塞體將河道完全堵塞，產生的紅石巖堰塞湖，淹沒了原電站的整個首部樞紐（詳見下圖，圖二淹沒後的照片為堰塞湖除險工作完成後）。原電站已經無法正常運行。不過，後面在進行堰塞湖除險工作的時候，原電站的引水隧洞被用作臨時泄洪建築物，發揮了重要作用。
被淹沒前的水電站
被淹沒後的水電站
觀察者網：新電站與舊電站相比，有何不同？
程勇剛：新電站與老電站均為引水式電站。但新電站比舊電站在裝機容量、防洪能力、供水灌溉等方面都有了很大的提升。比如原電站裝機規模為8萬kw，水庫總庫容僅69.3萬立方米。新電站為大型工程，總庫容1.85億m3；防洪標準提高至2000年一遇；供水8.08萬人；灌溉6.62萬畝；裝機容量20.1萬kW，年發電量7.96億度。
觀察者網：世界首座堰塞壩綜合水利樞紐工程，“世界首座”怎麼理解？
程勇剛：“世界首座”指的是發生滑坡堵塞江河形成堰塞湖後，短時間內完成一體化“搶險—處置—利用”工程，形成新電站，紅石巖當之無愧是世界首座。然而，紅石巖堰塞壩綜合水利樞紐工程，不是世界首座堰塞體整治為水電站的案例。之前堰塞湖形成後，基本都是自然潰壩或者搶險處置之後就完了。但有些堰塞壩經過相當長時間，如數百年之後已經相當穩固，對這樣的堰塞壩，世界上有再利用堰塞體建成電站的，如塔吉克斯坦薩雷茲堰塞湖等。
觀察者網：堰塞湖壩體成分複雜，需要做的防滲設計比重建一座大壩困難的多，紅石巖堰塞壩水利工程如何解決該問題？壩體穩定性如何？
程勇剛：防滲設計確實是堰塞體整治為堰塞壩中最為關鍵的內容。為了搞清楚紅石巖堰塞體的結構，建設單位在堰塞體頂部打了3個大直徑的勘探豎井（1.5m直徑），最深達97m見基岩。紅石巖堰塞壩高103m，工程中採用“主河牀段深137m的混凝土防滲牆+左岸古滑坡體125m深的可控帷幕灌漿組合”的防滲結構體系，形成擋水堰塞壩。混凝土防滲牆就是在堰塞體中部橫河向挖一道深槽，然後在槽內灌注混凝土形成一面起防滲作用的牆。岸坡則採用帷幕灌漿，就是往滑坡體和基礎一定深度範圍內的岩土體中注入混凝土漿液，將岩土體顆粒之間的孔隙填充充實，最終形成一面像舞台幕布一樣的帷幕，同樣起防滲作用。通過設計計算和工程實際檢驗，該防滲結構體系的效果良好。
堰塞壩的穩定性則是另一個重要內容。由於紅石巖堰塞體體積龐大，上下游壩坡非常緩，穩定安全度比較高。在工程設計中，按照現行土石壩設計規範標準，計算複核，壩體穩定性滿足規範要求。
觀察者網：與普通水力工程的人造大壩相比，堰塞壩如何解決泄洪問題？
程勇剛：堰塞壩與現行水利水電工程相比，本身沒有泄洪設施，壩體也是不允許過流的。但紅石巖堰塞壩整治為水利水電工程，則通過樞紐設計，在右岸山體中佈設了溢洪洞和泄洪洞。紅石巖樞紐工程的主要建築物如下圖所示，包括堰塞壩、右岸溢洪洞、右岸衝沙放空洞、引水系統和發電廠房、供水及灌溉建築物等。
觀察者網：為什麼沒有選擇清理堰塞壩，而是選擇新建一套水利工程？是否划算？
程勇剛：清理堵塞河道的堆積體，是堰塞湖應急處置應用最廣泛的措施之一。一般均通過在堰塞體頂部開挖泄流槽的方式進行可控的洪水宣泄。但是，紅石巖堰塞壩有自己獨特的特點。在紅石巖堰塞壩治理工作中，原電站引水隧洞發揮了緊急泄洪作用，之後通過炸開施工支洞堵頭和新建應急泄洪隧洞的方式，加大了泄流量，很快將堰塞湖放空，暫時解除了潰壩風險。堰塞體並沒有進行大規模的清理和破壞，為後期的永久性整治工程創造了條件。同時，紅石巖堰塞壩所處位置、地形、堆積體材料特性、穩定性等條件，都滿足改建成水壩和建設水電站的要求。此外，改建工程的經濟性需要從更加全面和更加長遠的角度來看。僅從堰塞壩除險來説，綜合整治工程花費肯定更多。但如從長遠綜合來看，改建為水電站肯定是划算的。
觀察者網：汶川地震也形成了唐家山堰塞湖，當時的治理思路是什麼？有沒有考慮也建設一座水電站？
程勇剛：唐家山堰塞湖位於綿陽市上游側，當時的治理思路首先是泄流除險，因為萬一處置不當，下游的綿陽市非常危險。並且唐家山堰塞湖為汶川地震所產生的幾十座堰塞湖中的一座，位置也不適合建壩，所以沒有考慮建設水電站。
觀察者網：對於未來的堰塞湖治理，紅石巖堰塞壩水利工程有什麼重要意義？是否是一種新選擇？
程勇剛：紅石巖堰塞體經應急搶險、後續處置和整治利用，已成為“減災興利、變廢為寶”的世界首例水利樞紐工程，為未來堰塞湖應急處置提供了新的思路，具有很好的示範意義。但是，具體問題需要具體分析，每個工程都需要根據自身的情況進行綜合考慮，選擇最合理的治理方案。
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