牛欄江紅石巖堰塞湖應急處置措施淺談

王永德，王 玥

（1.云南省防汛抗旱指揮部辦公室，650021，昆明；2.云南大學經濟學院，650091，昆明；3.云南省水利水電科學研究院，650000，昆明）

一、概 況

2014年8月3日云南省魯?shù)榭h發(fā)生6.5級地震，據(jù)不完全統(tǒng)計，地震災害造成周邊5個縣（區(qū)）水利震損，直接經濟損失總計131 090.1萬元，其中包括水庫28座，損失7 660萬元；堤防147處134.45 km，損失22 298.8萬元；鄉(xiāng)村供水水源設施23 703處，供水管道1 812.3 km，影響37.7萬人，損失30 298.4萬元；灌溉排澇設施建筑物435座，渠道585.43 km，影響灌溉面 積44.6萬畝 （15畝=1 hm2，下同），損失34 324.7萬元；水文設施測站121個，損失134萬元；水保設施工程58處，損失2 889萬元；其他水利設施（小塘壩、涵閘、水窖等）51 478個（處），損失33 485.2萬元。

地震造成牛欄江魯?shù)榭h紅石巖村上游河段發(fā)生嚴重山體垮塌，堵塞牛欄江形成庫容達2.6億m3（實際蓄水量最大達到6 404萬m3）紅石巖堰塞湖，堰體頂部最低高程1 216 m，高83～96 m，軸線垂直河道方向迎水面長286 m、背水面78 m，順河方向寬度753 m，上下游邊坡均約為1∶1，堰塞體總方量約1 200萬m3，是四川唐家山堰塞湖的4倍。堰塞體為兩岸全強風化白云巖高速崩落而成，右岸崩塌量較大，約占70%。堆積物中巨石體約占10%，塊徑30 cm以上的約占30%，塊徑10～30 cm的約占40%，塊徑10 cm以下的約占20%，從表面看，堆積介質自上而下均一性較好。在水位1 216 m時總庫容為2.6億m3，上游回水長度25 km，堰塞體處集水面積11 832 km2，堰塞體位于紅石巖取水壩下游600 m。

根據(jù)堰塞湖劃分標準，紅石巖堰塞湖屬大型堰塞湖，堰塞體危險級別為極高危險，風險等級為Ⅰ級（最高級別）。堰塞湖形成后，水位以每小時0.6～1.2 m的速度急劇上漲。一旦潰決，將對上下游沿江兩岸會澤、魯?shù)椤⑶杉?、昭陽?縣（區(qū)）12個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、3萬余人、3萬畝耕地、3個水電站帶來災難性損失。

二、主要措施

1.科學制定處置方案

堰塞湖排險處置指揮部組織國內富有經驗的專家和設計單位，現(xiàn)場實地察勘，在資料缺乏、時間緊迫的情況下，僅用2天多時間，通過分析堰塞湖不同堰前水位、遭遇不同頻率洪水（P=20%，P=5%）水庫水位上漲對上游的影響，以及堰塞體全潰、2/3潰、1/2潰、1/3潰4種情況下對下游的影響。于8月6日中午提出了《云南省魯?shù)椤?·03”地震牛欄江紅石巖堰塞湖應急排險處置報告》，為開展應急處置提供了必要條件。

2.處置方案

紅石巖堰塞湖應急處置方案由工程措施、非工程措施與群眾轉移避險措施相結合的應急排險綜合措施體系組成，主要包括：以最快的速度在堰塞體頂部開挖泄流槽、加大紅石巖發(fā)電引水隧洞泄量、上下游水庫聯(lián)合調度、水情監(jiān)測預警、群眾轉移等措施，通過綜合處置措施，實現(xiàn)加大泄量、降低水位、減少庫容，極大地化解潰決風險。

工程應急處置主要包括：在堰塞體頂部開挖8 m深泄流槽，爆破紅石巖電站引水隧洞施工支洞檢修門悶頭增大下泄流量，打通右岸交通洞作為排水通道。群眾轉移避險措施包括：劃定風險區(qū)和預警區(qū)，建立群眾轉移避險的責任制、預警機制和風險識別機制。

（1）工程應急處置

①堰頂部開挖泄流槽。堰塞體頂部開挖8 m深泄流槽。于8月12日泄流槽開挖達到1 216 m高程，完成泄流槽應急排險開挖任務，達到防御5年一遇的洪水標準，有效降低堰塞湖潰堰風險，大大縮小了堰塞湖風險區(qū)和預警區(qū)的避險轉移范圍，有效降低了堰塞湖水位和潰壩風險。

在泄流槽開挖施工中，針對堰塞體結構密實、巨石成堆、爆破頻繁、作業(yè)面狹窄等困難條件，采用“裸爆找平開路、輕重裝備協(xié)同、劈裂解爆并舉、固基護坡成槽、開槽引流除險”等技戰(zhàn)法，既滿足了搶險進度，又確保了施工安全。截至8月12日8時，泄流槽累計爆破9.9萬m3，開挖9.1萬m3，平均下挖深度6.2 m，部分槽段已達8 m，完成總量的90%。

②充分利用原有通道加大泄流量。為降低風險，爭取堰塞湖處置時間，通過紅石巖水電站引水隧洞調壓井及施工支洞檢修孔聯(lián)合形成堰塞湖應急泄流通道。一是利用紅石巖水電站調壓井自由溢流泄洪。紅石巖引水隧洞全長2 920 m，內徑8.8 m鋼筋混凝土襯砌。調壓井為阻抗式，內徑20.0 m，阻抗孔孔徑8.8 m，調壓井頂部高程1 170.50 m且與地表相通，當堰塞湖庫內水位高于調壓井頂部后，可形成自由溢流泄洪，在水頭差分別為10 m、15 m、20 m時，調壓井自由最大泄流量分別為266 m3/s、352 m3/s、423 m3/s。二是爆破拆除紅石巖電站引水隧洞調壓井施工支洞堵頭檢修門悶頭。紅石巖電站引水隧洞下游靠近調壓井附近設有一斷面9 m×8 m的施工支洞，施工支洞堵頭末端設有直徑1.8 m悶頭。于8月10日11時58分成功爆破，形成自電站取水口→引水隧洞→施工支洞的泄水通道。通過對紅石巖電站施工支洞堵頭末端悶頭成功實施爆破拆除，加上引水洞調壓井自由泄流，下泄流量從80 m3/s增加到300 m3/s，堰塞湖水位上升速度由最初0.6～1.2 m/h減緩到約0.1 m/h，堰塞湖庫容增加勢頭明顯減緩。

（2）水庫聯(lián)合調度

一是調度堰塞湖上游的牛欄江德澤水庫下閘攔截上游洪水，減少堰塞湖入庫流量，減緩水位上漲速度，德澤水庫共攔蓄6 000萬m3洪水，為沿江兩岸危險區(qū)群眾轉移和實施應急排險爭取時間。二是協(xié)調堰塞湖下游的天花板、黃角樹電站加大下泄流量預泄騰庫，騰出庫容近1億m3，為堰塞體排險贏得了寶貴時間。

（3）聯(lián)合監(jiān)測預警，科學防控

水文、氣象、地質部門聯(lián)合行動，對堰塞湖開展全方位、多角度監(jiān)測預報。一是氣象水文應急監(jiān)測。調集國內優(yōu)秀氣象水文監(jiān)測技術人員和先進設備，增補測站，強化實時監(jiān)測發(fā)布預警，為群眾轉移避險和堰塞湖應急處置提供科學決策。二是地質災害監(jiān)測。堰塞體右岸高達600 m的邊坡坡度陡峻，裂縫發(fā)育，穩(wěn)定性很差，坍塌和崩落時有發(fā)生，嚴重危及下部安全。左岸約4 560萬m3的古滑坡體，表面局部破壞嚴重。堰塞湖庫區(qū)有11個滑坡、7個崩堆積體、14處不穩(wěn)定斜坡及4條泥石流溝。通過對上述不良的地質體進行監(jiān)測，為庫區(qū)周邊居民轉移避險及應對牛欄江再次堵塞、堰塞體整治提供科學支撐。

（4）轉移避險措施

按方案劃定了風險區(qū)和預警區(qū)，建立了群眾轉移避險的責任制、預警機制和風險識別機制。啟動了上游淹沒區(qū)、下游風險區(qū)范圍內群眾的轉移避險工作，明確轉移鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村組，建立健全堰塞湖威脅區(qū)群眾疏散轉移責任制，全面細化責任部門和責任領導任務。截至8月11日12時，昭通市魯?shù)榭h、巧家縣、昭陽區(qū)和曲靖市會澤縣4縣（區(qū)）12個鄉(xiāng)鎮(zhèn)共疏散轉移堰塞湖威脅區(qū)群眾12 797人，其中上游轉移群眾3 548人，下游轉移群眾9 249人。

三、結 論

①危險級別高。牛欄江紅石巖堰塞湖屬大型堰塞湖，堰塞體危險級別為極高危險，風險等級為Ⅰ級（最高級別）。

②體量大。紅石巖堰塞湖庫容達到了2.6億m3，水位高出下游河道70多m，堰體總方量達到1 200萬m3，高約83～96 m，匯水面積達到12 000 km2，是四川唐家山堰塞湖的4倍。

③風險大。堰塞湖水位上漲迅速，直接威脅區(qū)人多、地多、電站多。堰塞湖形成初期水位以0.6～1.2 m/h的速度快速上漲。

④堰塞湖排險處置異常困難。堰塞湖左岸下游通往堰塞體的道路，有許多路段是在斷巖上鑿壁修路，右岸上游的道路有2 km只能靠水路進行水上運輸。堰塞體兩岸山體，尤其是右岸高600 m的陡峭山體，受余震影響不斷崩塌，給排險施工造成了很大安全隱患。堰塞體上巨石林立，只有先爆破成小塊石后才能使用大型機械。湖面上漂浮物多，影響運輸安全。施工作業(yè)需要冒著生命危險，克服難以想象的困難。

⑤處置措施得力。紅石巖堰塞湖排險處置采取“上堵、中排、下泄”和群眾避險轉移相結合，輔以水文應急監(jiān)測預警的綜合措施。上堵就是利用堰塞湖上游的牛欄江德澤水庫關閘圍堵6 000萬m3入湖水量，減緩堰塞湖水位上漲速度，為沿江兩岸危險區(qū)群眾轉移和實施應急排險爭取時間；中排就是在堰塞體頂部開挖泄流槽和對紅石巖電站引水隧洞調壓井施工支洞堵頭檢修門悶頭實施爆破泄流的應急排險處置；下泄就是騰空下游天花板、黃桷樹兩座水電站庫容近1億m3，做好蓄滯堰塞湖洪水準備。按照劃定的上游淹沒區(qū)、下游風險區(qū)的范圍，迅速、有序轉移堰塞湖上下游受威脅地區(qū)群眾12 797人。

[1]夏仲平，趙坤云，劉加龍，等.云南昭通魯?shù)榭h“2014.8.3”地震牛欄江紅石巖堰塞湖風險分析及應急處置[J].中國防汛抗旱，2014（5）.