江河水走西南之十五――水电是清洁能源吗？
文/汪永晨
这两年关注江河，关注水电，这样一句话听到的最多：水电是清洁能源。水电到底是不是清洁能源，其实一直在争论中。范晓这些年以一个地质学家的视角，搜集了世界各国大坝的历史和现状。让我们随着他的研究，一起来看一看：
美国是世界上最早建造大坝的国家。科罗拉多河上雄伟的胡佛大坝，不仅开了世界大型水坝之先河，也成了美国大坝一个鲜明的符号。但美国也是最早开始拆除水坝行动的国家。
1954年，印度的第一任总理尼赫鲁在旁遮普的赫加尔运河开通典礼上，面对运河及巴克拉大坝的建筑工地，以异常亢奋和激动的口吻，以一种民族主义和宗教虔敬的方式赞叹说：“这是多么壮观、多么宏伟的工程啊！只有那些具有信念和勇气的人民才能承担如此的工程！它已经成为国家意志的象征，象征着这个国家正在迈向力量、决断和勇气的时代！”
然而仅仅过了4年，尼赫鲁这位印度巨型水坝之父便对这些“现代的神圣庙堂”产生了另外的想法。他说：“我一直在思考我们正在遭受着‘畸形庞大之病’的折磨，我们想表明我们能够建成大坝并且能够成就大事业，但是，为表明我们能够成就大事业而且拥有大事业和完成大任务的思想，根本就不是一种良好的世界观。”
尼赫鲁的忧虑，在几十年后成了困扰着人类的现实。
40年后的1994年，美国开垦局宣称：“美国的水库时代已经结束了！”
工程施工使地形地貌发生巨大改变,如山坡开挖导致边坡失稳,大坝构筑及弃渣堆放引起地基变形,从而加剧和诱发崩塌滑坡泥石流等地质灾害
1989年,云南澜沧江漫湾电站在左岸坝基开挖过程中,发生大规模坍塌,造成坝顶公路毁坏,坝基和厂基无法开挖,使工程投资增加了1.4亿元左右,工期延误造成的损失尚未包括在内
2001年,紫坪铺工程施工区在进行公路改线和排砂洞施工时，由于对边坡进行削坡，致使斜坡崩塌堆积体的自然休止角发生改变，前缘出现高陡临空面，加上连续降雨，结果在2001年7月10日和19日两次发生大规模滑坡和坡面泥石流，滑坡体积分别达到10多万立方米和50多万立方米，造成213国道中断以及其它灾害损失
2004年2月23日,雅砻江锦屏一级电站前期施工的公路修建引起雅砻江岸高约100米的山体突然崩塌,雅砻江断流4小时,至少有14位筑路民工被埋在崩塌体下
水库诱发地震,因为巨大体积的蓄水增加的水压,使岩石中的断裂面发生润滑,使岩层和地壳内原有的地应力平衡状态被改变.水库蓄水可在天然地震较少和较弱的地区诱发较强烈的地震
意大利阿尔卑斯山韦奥特水库坝高261米，1960年开始蓄水，随蓄水增加，激发地震增加，1963年9月上旬就记录地震60次，最后托克峰大山崩，3.5亿方岩石崩入水库中，形成高出坝项110米的巨浪并至溃坝，下游村镇被水夷平，2000人死亡
1959年，广东东江的新丰江水库在蓄水一个月后，就开始有地震活动。在1960年5至7月，连续发生3.1级和4.3级地震。1962年3月19日，发生6.1级强震，突破当地历史纪录。震中距大坝仅1.1公里，大坝出现82米长的横贯裂缝并渗水，电站受损停运。并致6人死亡，80人受伤，1800间房屋倒塌。这是世界上4次6级以上的水库地震之一。此后，一个月之内便发生了3.0级以上地震58次，后花费高昂代价按Ⅹ度的抗震烈度对大坝进行第二次加固。1962年6.1级强震之后二十余年，在水库水位变化不大的条件下仍有中强地震发生。
青海黄河上的龙羊峡库区蓄水前地震活动较弱，蓄水后库区地震活动明显增强。在围堰拦洪期间，大坝周围发生近70余次小震。1986年11月水库完成蓄水，坝前水深达到148.5米，三年半后的1990年4月26日，水库附近的共和发生7级地震，极震区房屋全部倒塌，死伤2000余人，经济损失上亿元。其后至1994年10月又多次发生５级左右的地震，而且震中有逐渐靠近水库的趋势。
库岸浪蚀、库水浸泡及库水位频繁变动导致的地质灾害体失稳与复活
湖北境内长江支流—清江的隔河岩水库茅坪滑坡，是水库蓄水导致岸坡失稳的一个代表事例。隔河岩和水布垭是清江上两座已建和在建的大型电站，坝高分别为151米和233米。1993年4月10日，隔河岩水库开始蓄水，在水库水位由132米抬升至200米的过程中，下距隔河岩水库大坝66公里、上距在建的水布垭大坝25公里的茅坪滑坡体开始出现变形，而该滑坡在隔河岩水库蓄水前未见任何变形迹象。据观测，该滑坡已开始整体下滑，方量约2.40×107m3，而且近期有较大发展，极有可能在近几年内全面失稳。一旦滑坡体入库堵江，将会因滑坡体的堵塞使水布垭工程中途夭折，还会因滑坡体的溃决，给下游造成严重损失。
云南澜沧江漫湾电站自1993年以来，因水库蓄放水，已引起库区周边100多处崩塌或滑塌。1995年3月，漫湾电站库区清库排障放水，短期内库水位迅速由991m降至940m，变幅达51m，导致库区四周滑塌或坍岸，其中仅景东县库区在一周内即坍岸51处。在五里村诱发大型滑坡，至今整个山体仍在下滑。据统计，漫湾电站建成以来，因库区地质灾害造成的二次移民达2958人，已基本相当于原库区淹没的移民数3042人。
大坝以上的泥砂淤积，使河床抬高，引发、加剧洪灾
三门峡水库1960年开始蓄水，仅到1964年，因泥砂严重淤积，水库库容已损失了43％，淤积向渭河平原上游不断扩展，淹没了超过86万亩的良田，严重威胁西安。渭河河床抬高达4至6米，小水大灾。虽以降低蓄水高度，放弃防洪、发电、灌溉等功能为代价，对工程进行了大规模改建，使潼关以下的库区勉强达到冲淤平衡，但潼关以上的库区仍在淤高，仍在加大上游洪涝灾害的威胁。
长江河床堆积的主要是卵石，而且随流水向下游缓慢地推移。三峡大坝修建后，部分泥沙仍可排出，但由于水库长达600多公里，随着流速大减，卵石只能在库尾不断堆积，无法排出，从而导致水库末端以上的河床不断淤高。由于卵石粗糙，阻力系数大，形成的平衡比降要比泥沙质河床陡得多，换言之，也就是在库尾导致河床抬高的河段要长得多，这将极大威胁长江上游农田和城镇的安全，其害将数倍于三门峡。
丹江口水库在1969年建成后，安康以下河床内的卵石即逐渐淤高，安康下游石梯一带为峡谷，河床既高，峡谷又窄，洪水一来，水位自然抬高。安康1983年7月27日至成灾日7月31日的降雨量并非很大，五日累积降雨为166.6毫米，但汉江水位涨势极猛，加上安康上游的石泉水库已蓄到高水位，不得不开闸放水，结果导致安康水位在十多小时内快速上涨达19.4米，7月31日洪水破城，很快淹没全城，死亡超过千人。
坝下侵蚀作用加强，造成河床加深，下游的地下水位下降，河岸受侵蚀
由于大量泥砂被拦截在水库内，大坝排出的主要是清水，原本携带大量泥砂，并主要进行淤地造陆的河水，变成了“饥饿的水”，从而对大坝以下的河段产生强烈侵蚀，使河床加深，并威胁到河堤以及两岸的建筑物
胡佛水坝蓄水后9年内，饥饿的水流在大坝下145公里的河谷冲走了1.1亿立方物质，降低河床达4米多，使无数个用水的取水口荒废，并破坏了路基和防洪堤的结构。
据三峡工程下游河道冲刷的泥沙数学模型计算表明，三峡水库运用后，葛洲坝以下的河床下切范围可远至黄石和武穴一带（距葛洲坝约759～829 km）；下切幅度最大的河段是下荆江藕池口至城陵矶（距葛洲坝约 225～400 km），冲深5.1～7.0m；三峡工程运用到50年时，城陵矶至螺山河段冲刷达到最大值，下切平均深度约为5m ，三峡工程运用到100年时，宜昌以下各河段仍不能回淤到天然状态，这无疑会给长江下游的河岸与河堤造成严重影响。
下游沉积物的减少，导致河口三角洲和海岸线的退缩，陆地损失，城市和建筑受损
阿斯旺水坝阻拦了98％以上的尼罗河沉积物，使尼罗河三角洲的生长停止，并开始后退，海岸线的后退速度由1966大坝蓄水时的每年约20米，增加到1991年的每年240米；
美国南加州因大坝使海岸的沉积物减少了4/5，原来300米宽的海滩几乎完全消失，并导致海岸后面的悬崖崩塌，损毁道路和房屋；
华北大平原的形成，是黄河携黄土高原的大量泥沙东下，在太行山、伏牛山以东不断填海造陆的结果。根据古地理研究，约7400年前，渤海的海岸线大致在北京—石家庄—邯郸—安阳一线，约4200年前，渤海的海岸线还在通州—德州—济南一线。直到现代，黄河每年仍在河口造地约3万至4万亩，而自1972年黄河出现断流以来，海水回逼，海岸后退，已减少国土约100万公顷。
长江同样如此，据黄万里（清华大学教授）提供的资料，上海浦东400年前海岸线在今钦公塘的位置，距今天的海岸线约4公里，平均每年涨地10米；公元1100年前北宋时，海岸线在老宝山—高桥—横沔—新场，平均每年涨地70米；四、五世纪南北朝时代，海岸线在今上海小沙渡、曹家渡一带，川沙县全在海外，其时每年涨地30米。苏北造陆更快，70年来已新增启东、如东、大丰、射阳四县，合计江苏东部每年造地至少十万亩。但在三峡大坝拦沙后，这些财富将不会如前增长，甚至会受海流冲击，海岸线有可能退缩。
库区地质环境容量的限制使新建城镇面临很大的地质灾害风险
许多大坝库区尤其是西部的库区，由于山高坡陡，不仅地质环境脆弱，而且建设用地和农业用地本来就很紧张，淹没后的迁移区用地更是严重不足，地质环境容量面临巨大压力，使移民安置与城镇迁建不得不向灾害堆积体甚至陡坡要地，因此面临很大的地质灾害风险。三峡库区的多个新建城镇都曾因地质灾害问题造成选址困难，甚至二次迁建。而随着三峡库区的蓄水位的逐步提高，如果库区的地质灾害体加剧活动，那么这些新建安置区的地质环境安全将面临更加严峻的考验
在地质灾害高危区，一旦大规模灾害事件发生，大坝的存在，尤其是高坝、大库以及梯级大坝的存在，将极可能对灾害起到放大作用，并造成具有连锁破坏效应的灾害链，对国家和公众安全造成严重威胁
1975年8月，河南省淮河流域的特大暴雨更是酿成了世界上最大的水库垮坝惨案，因淮河上游的大型水库—板桥水库溃坝，导致下游石漫滩大型水库、两个中型水库、60座小型水库、两个滞洪区在短短数小时内，相继垮坝溃决。这次洪水灾害死亡总数超过20万人，1700万亩农田被毁，受灾人口1200万，直接经济损失约100亿元。
2003年7月和10月，在云南大姚两次6级以上的强烈地震中，金沙江右岸支流上有54座大中型水库的坝体发生严重的裂缝与渗水，丧失了正常蓄水功能，并给下游造成巨大威胁，下游居民不得不组织撤离。
四川岷江上的紫坪铺水库坝高156米，库容9.63亿方，其上游还有一系列的梯级大坝，面对岷江上游曾多次发生7级以上地震的强震区和大规模山崩堵江溃坝的历史背景，一旦类似叠溪、松潘大地震的事件重演，后果将不堪设想。
美国爱达荷州特顿峡谷水坝地基有严重的裂隙和渗水，因赶进度没有进行充分的处理，水坝蓄水后，1976年6月水坝壁开始涌水，继而出现裂缝、瀑布并至溃坝，因及时撤离了12000人，仅死亡14人，但下游三座小镇被摧毁，财产损失10亿美元
流水在静止时所经历的化学、热力和物理变化会严重污染水库和下游的河流
水库在截留沉积物的同时，也截留营养物质，并因藻类大量生长导致水库的水富营养化，使水质不适合饮用和工业使用
苏里南的布罗科蓬多水坝淹没了占该国雨林1％的1500平方公里雨林，并因有机物分解造成硫化氢气体大量释放，工人带着面罩修理被腐蚀的水轮机，还毒化了下游110公里范围内的河水和生物
大坝水库深处释放出来的水在夏天比河水更冷，在冬天比河水更暖。在水库顶部附近放出的水终年都比河水更暖。给天然河水加温或冷却都会影响水中的溶解氧及悬浮固体的含量，从而改变和破坏水生物的生命周期
大坝极大地增加了水体的表面面积，所以在炎热的气候条件下，会导致大量的水被蒸发掉，增加水资源的损失
每年从全世界水库蒸发掉约170立方千米的水，相当于所有人类活动消耗的淡水总量的7％强；平均每年从阿斯旺水库蒸发掉的11.2亿立方千米的水相当于水库储水量的10％，大概等于整个非洲居民和商业用水总排水量；
我国三北地区水库总库容超过1300亿吨，每年蒸发损失达200亿吨，比三北地区的缺水总和还多
水库水的大量蒸发会导致河流盐度上升，并会使下游灌溉区的农产量下降
因科罗拉多河上的胡佛水坝和其它水坝的影响，部分河段河水的盐度由1941年到1969年的平均785ppm，增加到1990年的900ppm，预计到2000年后会超过1200ppm，而美国饮用水的标准是500ppm
大坝会减少下游的水流流量，从而造成灾难性影响
大坝和运河网几乎阻挡了任何水流流入咸海，咸海面积由1960年的6.45万平方公里下降为1995年的3万平方公里，其渔业在1982年消失；
内蒙黑河流域建成水坝98座，导致大部分河道断流，绿洲面积缩小，西居延海1960年尚有水面213平方公里，到1990年便干涸；
甘肃石羊河因修建水库，导致民勤绿洲快速萎缩，沙漠以每年15至20米的速度推进；
新疆艾比湖因水坝建设导致来水减少，急剧干涸，从50年代至今，其水面已由1200平方公里缩小至530平方公里；
新疆塔里木河上游修建水坝，大量引水,导致塔里木河断流及罗布泊干涸
因受大坝影响，伏尔加河流入里海的流量减少了近70％，德涅斯特河、第聂伯河、顿河注入黑海和亚述海的流量减少了近一半。这些河入海口的盐度都增加了4倍，这些海边最有商业价值的渔业现在也都减少了90至98％。据俄国海洋学家罗森古德估计，黑海、亚速海、里海的渔业在1977至1987年间的损失加起来达350亿美元
疾病—热带和亚热带的水库环境特别适合钉螺的繁衍，水库和灌溉工程也增加了人接触滋生钉螺的水草和水的机会，从而导致血吸虫病发病率的上升
在加纳所有的大小水库都成了钉螺滋生地，在沃尔特水库四周的村庄，血吸虫的发病率由不到10%上升到90％；
大坝和常年的灌溉工程使干旱和半干旱地区的生态环境变化得更有利于传播疟疾和其它疾病的蚊子的滋生
1989年巴西伊泰普大坝周围爆发了一场疟疾，是因为疟蚊的大量增加以及大量患病劳工的涌入；
1977年，因水库附近大量蚊子的滋生，导致一种被称为裂谷热的出血性疾病在阿斯旺爆发，死亡人数为600人，并因大量牲畜的死亡导致埃及肉类短缺
水库的老化与退役
由于泥砂的淤积以及工程本身的使用年限，任何一个水坝都有它退役的时候，从这一点就注定了它不是可持续的
由于长期以来的森林砍伐，加上河流谷坡陡峭以及干旱河谷气候造成的地表大量碎屑物质移动，已使横断山区的不少区域成为水土流失十分严重的地区，并使一系列规划的大型水库使用年限面临严峻挑战。
岷江流域水土流失面积已经占流域面积的44%，上游出口处的输沙量已经超过1000万吨，大规模的泥石流滑坡多达100余处。岷江干支流平均含沙量增加了1到3倍；
50年代大渡河水土流失面积为12096平方公里，到1992年增加到19846公里，年均输沙量达5000万吨，约占长江上游输沙量的10% ；
甘孜州水土流失面积达5.4万平方公里，居四川全省各地、市、州之冠。每年土壤侵蚀量多达7亿吨，对中下游环境造成严重影响；
金沙江年输沙量高达5亿吨。泥石流加之流域内广泛存在的滑坡和崩岸，使金沙江成为长江上游输沙量最大的河流，金沙江流域已成为长江上游水土流失最严重的地区之一，根据水土保持部门测算，流域内两省43个县市水土流失总面积达48877平方公里，占流域面积的56.7%。全长2308公里的金沙江，两岸的泥石流竟有1100多条。
水库的老化与退役
在严重的水土流失背景下，大型电站水库的快速淤积就没有什么奇怪的了。
大渡河上的龚嘴电站水库在建成后十年内便让泥沙吃掉了超过40％的库容，仅仅20年，50多米深的水库，淤得只剩下20米，库容从3.2亿立方米下降到0.85亿立方米，累计淤积泥沙占库容的2／3，从10年前开始，龚嘴水库只能勉强进行径流发电，完全失去了调节能力；
紫坪铺水库的的设计寿命是200年，和已经有2257年历史但仍在运转的都江堰相比，这几乎不值一提，而以目前岷江上游的水土流失状况和已有的许多实例来看，有专家预计它的寿命也许只有几十年！
四川省建国以来已修建各类水利工程76万处，其中大中小水库9270座。根据中国科学院南京土壤研究所的研究，由于严重水土流失造成的水库淤积，四川省平均每年损失水库库容1亿立方米，相当于每年报废一座大型水库；
经济效益的神话
实际效益和当初的许诺和计划相比往往大打折扣，制约的因素：
不断追加的工程投资
庞大的移民安置费用以及移民的数量常常被低估
工程的不同功能之间的相互矛盾
严重的水土流失和泥砂淤积往往使设计的水坝寿命大大缩短
巨大的常常是难以估计的生态灾难带来的效益损失
因缺乏科学评估造成的一系列后遗问题
据世界水坝委员会的对现有大坝的统计：50％以上发电低于预期值；70％供水未达目标；几乎一半项目灌溉不足；水坝增加了社区防洪的危险性；水坝平均成本超支56％。
水电能源的最大弱点就在于它的季节失衡，受自然径流的影响，汛期和枯期的发电量相差很大。当水电比例过高时会导致季节性和时段性缺电的矛盾更为突出。
从全国看，2001年底，我国发电装机容量达3.38亿千瓦，其中水电装机规模为约8270万千瓦，占电力总装机的24％，但2001年水电发电量仅为全国发电量的15.5％。
从一个具体的电站—二滩电站来看，目前二滩电站多年平均发电量为170亿千瓦时，但它的枯水期发电量只占全年发电量的28％，换句话说，在枯期的半年里，它的发电量不及丰期的一半。
我国一些省份尤其西部省份的水电装机在电力总装机中所占比例已相当高，远超出全国平均水平，这种结构必然导致枯期出现十分突出的供求矛盾，而汛期又出现供大于求的现象。而这对于以西电东送为主要目标的西部水电开发来说，是最致命的问题。以四川为例，2002年底，全省总装机容量达1799.7万千瓦，其中水电1185.5万千瓦，占66％；火电614.2万千瓦，占34％。目前水电枯期平均出力为丰期的三分之一左右，枯水期最大出力仅为水电总装机容量的50％左右。按枯期平均出力为丰期的三分之一来计算，那么四川省枯期的发电量，只及总装机容量的56％。
为了解决这一问题，在梯级开发的河流上游寻建调节水库特别是大型调节水库，就成了水电开发的重要目标。但一方面，即使是具多年调节功能的水库，其调节能力也是有限的，根据雅砻江流域的有关开发方案，雅砻江干流是我国西部具有建立多年调节库容的最好条件的河流，二滩枯期电量占年发电量的比例为28％；锦屏一级电站建成后，梯级电站枯期电量占年发电量的比例将提高到37％；龙头水库两河口建成后，这一比例将提高到46％，而这已是雅砻江、金沙江、大渡河三条江中最高的理论数据；另外，已有的很多实例都证明，由于严重的水土流失和山地地质灾害，我国电站水库泥砂淤积速度几乎都无一例外地大大高出预计情况，所以调节库容的损失速度很快，实际上无法满足设计的调节能力需要。
按保守的估计，全世界的水库移民在4000万至6000万人左右
世界银行根据中国政府的数据估计：1950年至1989年，中国因修建水库而移民的人数达1020万，其中规模最大的有：三门峡43万（淹没耕地85.6万亩）、丹江口38.3万（计划还要加高大坝、还要新移民22.5万）、新安江30.6万、东平湖27.8万。另外，三峡113万、小浪底16万（18万亩耕地被淹）
云南澜沧江漫湾电站：人均耕地比淹没前下降0.58亩；淹没水田的亩产800公斤，是现在耕地的亩产200-300公斤的四倍；1996年库区远迁、后靠、就地居民人均生产粮食比淹没前分别下降466公斤、527公斤、536公斤；淹没前的1991年漫湾移民人均纯收入分别高出全省坝区平均值的6.7%和11.2%，淹没后的1997年，库区人均收入水平仅为全省水平的46.7%；漫湾电价由电厂的0.17元/度到农户的1.6-2.0元/度；大坝所在的田坝原是最富庶的村，失去生产资源后，不少人现以捡垃圾为生；因生态环境和地质环境恶化，目前已新增生态移民2958人，大于原规划移民数的90％。
三门峡工程强迫迁移了陕西、山西、河南三省一共４１万居民，安置工作在１９５６年８月至１９６０年９月全部完成，水库移民被安置在陕西和宁夏交界的乾旱山区和半山区，安置区地势崎岖，土地贫瘠，水资源不足，生活生产条件恶劣，饮用水都成大问题。当时人均移民赔偿费只有２００多元，根本无法重建家园，也无资金发展生产，移民生活水平大为下降，生活在贫困之中。几十万移民在贫困中苦苦挣扎了整整四十多年,至今仍未完全摆脱贫困
河流作为一种综合经济资源（不仅是水能资源）、环境功能资源和生态功能资源，具有当代全体公民和代际全体公民共享的社会公共属性，也具有人与其它生物共享的自然属性
许多水电开发项目的决策与实施，虽然被贴上了国家利益的标签，但实际上已成为水电开发集团以及地方政府在局部利益驱使下的一种经营行为。在这种情况下，项目推动者主要关心的是尽快从项目的投资中获得短期利益，关心的是项目投资的本身，而不是投资项目的综合效益、最终效益和公共效益
重大发展和建设的决策过程中，真正科学公正的评价程序和评价体系并未建立起来，各方利益集团和公民社会广泛参与和监督的体制和机制也没有真正实现，政府的依法行政还有漫长的路要走
