雞尾山堰塞湖后續(xù)處置措施對策研究

陳 雷

（重慶市水利電力建筑勘測設(shè)計研究院 重慶 400020）

堰塞湖是指河流被外來物質(zhì)堵塞而形成的湖泊，常由山崩、地震、滑坡等噴發(fā)的熔巖流和流動沙丘等造成，在我國西南部地區(qū)發(fā)生較為頻繁。對于堰塞湖的治理，一直是地質(zhì)、水利工作者的一門搶險救災(zāi)的重點研究課題。堰塞湖的后續(xù)處置方案是具體工程區(qū)情況和當(dāng)?shù)卣我笙嘟Y(jié)合的綜合性方案對策，對整個災(zāi)害處理起著決定性的作用。

1 雞尾山堰塞湖災(zāi)害概況

1.1 雞尾山堰塞湖概況

1.1.1 災(zāi)害發(fā)生情況

2009年6 月5 日14 時52分，重慶市武隆縣鐵礦鄉(xiāng)雞尾山發(fā)生嚴(yán)重的山體崩滑災(zāi)害，造成72人失蹤。同時，崩滑體堵塞烏江支流石梁河上游支流鐵匠溝（和平溝）。崩滑體順鐵匠溝長約1870m，面積約50萬m2，總方量約596萬m3，形成上游集雨面積約5.1km2、壩高28m～35m、最大庫容約49萬m3的堰塞湖。

筆者作為重慶市水利局直屬設(shè)計院參加了本次堰塞湖的現(xiàn)場搶險救災(zāi)工作，并在單位相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的指導(dǎo)下共同主持了本次堰塞湖應(yīng)急處理方案的設(shè)計工作。

重慶市委、市政府提出武隆雞尾山“6·5”崩塌災(zāi)害搶險分為兩個階段，第一階段工作目標(biāo)是為搜尋救援井下礦工提供保障；第二階段的主要工作是防止堰塞湖導(dǎo)致的次生災(zāi)害。

1.1.2 水文地質(zhì)情況

通過現(xiàn)場勘查和資料論證，有關(guān)雞尾山堰塞湖的相關(guān)水文地質(zhì)情況如下所述：

雞尾山堰塞湖位于武隆縣鐵礦鄉(xiāng)的烏江二級支流鐵匠溝河段。本流域徑流由降雨形成，堰塞體處多年平均流量0.13m3/s，多年平均徑流量398萬m3。

工程區(qū)域?qū)偎拇ㄅ璧啬蠔|邊緣與云貴高原北端交匯地帶?？傮w地勢西南高東北低，和平溝（鐵匠溝）溝谷深切，溝兩岸山高坡陡，山體連綿，多為對稱“V”型谷。

區(qū)域不良地質(zhì)現(xiàn)象較發(fā)育，主要表現(xiàn)為崩塌和滑坡。近年在武隆縣發(fā)生的造成特大人身傷亡的滑坡主要有三次，均造成了較大財產(chǎn)損失和人員傷亡。

2 雞尾山堰塞湖崩滑體情況分析

為合理處理堰塞湖災(zāi)害，需先對堰塞湖現(xiàn)狀情況進(jìn)行分析，據(jù)現(xiàn)場踏勘測量，雞尾山崩滑堆積體在平面上可分為4個區(qū)，從上游到下游分別為：崩塌源區(qū)、主壩體堆積區(qū)、下游緊鄰堆積區(qū)和壩尾堆積區(qū)。

堰塞壩主要組成物質(zhì)為大塊石，塊石巖性主要為二迭系下統(tǒng)茅口組、棲霞組灰?guī)r，塊石處于微新狀態(tài)，強(qiáng)度高，最大塊徑12m，壩體堆積稍密，僅局部架空，壩體自穩(wěn)性較好，壩基河床自然坡度約3°，壩基穩(wěn)定性較好。

下游緊鄰堆積區(qū)主要組成物質(zhì)為大塊石，塊石處于微新狀態(tài)，強(qiáng)度高，最大塊徑8m，壩體堆積稍密，僅局部架空，自穩(wěn)性較好，堆積體地表坡度約3°，河床自然坡度約3°～8°，小于大塊石的內(nèi)摩擦角，堆積體邊坡穩(wěn)定性較好。

壩尾堆積區(qū)主要組成物質(zhì)為碎石土夾大塊石，堆積體地表坡度10°～18°，河床自然坡度約8°～20°，順溝向抗沖、抗滑穩(wěn)定性好。

綜上分析，由于堰塞湖庫容不大，當(dāng)發(fā)生強(qiáng)降雨時，堰塞體溢流后可能出現(xiàn)表面沖蝕及下部細(xì)顆粒流失造成堰體變形，也可能形成泥石流，但發(fā)生整體潰決的可能性不大。

3 雞尾山堰塞湖整治方案情況

根據(jù)鐵礦鄉(xiāng)雞尾山滑坡帶現(xiàn)有地形及周邊情況，可判斷堰塞湖不會發(fā)生整體垮塌而導(dǎo)致堰塞湖快速潰決，總體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r，后續(xù)處置方案布置，方案一：防滲蓄水、泄流渠泄洪、溝尾修建攔渣壩；方案二：防滲蓄水、泄流隧洞向鄰谷泄流、在隧洞出口修建泄洪渠；方案三：在堰塞湖現(xiàn)有壩體上游處修筑堆石壩、結(jié)合現(xiàn)狀壩體泄流隧洞向鄰谷泄流、在隧洞出口修建泄洪渠。共三套方案。

3.1 方案一

3.1.1 主壩體及防滲體

在第一階段搶險過程中，已搭建部分應(yīng)急防滲體?，F(xiàn)在原防滲體的基礎(chǔ)上擴(kuò)展新防滲體，采用粘土斜墻形式，頂寬5m，上游坡比為1∶2.0。頂部采用碎石墊層，外包C25混凝土。坡面從內(nèi)至外依次鋪設(shè)一層土工布、碎石反濾層及干砌塊石護(hù)坡。校核洪水位1103.79m，庫容28.5萬m3。

3.1.2 泄流渠

為宣泄洪水，防止洪水漫頂，根據(jù)雞尾山堰塞體的形態(tài)和地質(zhì)條件，結(jié)合堰塞體左岸的低洼凹槽進(jìn)行泄流渠的布置。泄流渠采用梯形斷面，開口寬度34m，兩側(cè)邊坡坡比為1∶1.5。開挖深度8.0m，總長2010m。泄流渠渠內(nèi)采用0.3m的C15混凝土襯砌，泄流渠主壩體堆積區(qū)段縱坡比1∶3.0，其后泄流渠坡度隨地形線隨坡開挖。

3.1.3 尾部防護(hù)

由于水流沖擊及暴雨淘刷，為保證堰塞體穩(wěn)定、減緩水流沖擊形成泥石流，在堰塞體末端采用鋼筋石籠進(jìn)行防護(hù)。沿鐵匠溝方向護(hù)坡長度為43m，均寬為38m，鋼筋石籠厚度3.0m，在上部設(shè)一5m高的遮擋體。

3.1.4 攔渣壩

為防止泥石流次生災(zāi)害對鐵匠溝匯入干流大洞河產(chǎn)生不利影響，在鐵匠溝里設(shè)置攔渣壩。根據(jù)鐵匠溝地形條件，適宜在河口建壩成庫，即兩河口攔渣壩。兩河口攔渣壩壩高46.2m，高出河床覆蓋層44m。壩頂寬 10m，上游坡 1∶2，下游坡 1∶2.5，采用堆石體外包鋼筋石籠形式，并用鋼筋石籠制成基座。該結(jié)構(gòu)形式具備柔韌性和透水性的特點，能適應(yīng)地基不均勻沉降并可使排水順暢。攔渣庫容約75萬m3。

3.2 方案二

3.2.1 主壩體及防滲體

方案二主壩體及防滲體布置與方案一相同。

3.2.2 泄洪隧洞

為主動減少堰塞湖潰決危險，避免被動防治堰塞湖危害，方案二設(shè)置泄洪洞，將汛期來水導(dǎo)入鄰谷之中，主動防御可能形成的泥石流次生災(zāi)害。

雞尾山堰塞湖整治工程泄水建筑物設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，洪峰流量61.7m3/s。校核洪水為200年一遇，最大洪峰流量94.5m3/s。

現(xiàn)場左岸塌方嚴(yán)重，右岸山勢高聳，故泄水建筑物采用泄洪隧洞形式，布置于堰塞壩右岸。為避開左岸危巖體，泄洪隧洞進(jìn)口位于距現(xiàn)防滲體道路上游約400m處。出口消能形式采用底流消能。

3.2.3 泄洪渠

泄洪隧洞出口所在沖溝下游存在大量農(nóng)田，為保障農(nóng)田安全，在下游沖溝沿線修筑泄洪渠。泄洪渠長約800m。泄洪渠為梯形斷面，底寬5m，采用10cm厚C20噴射混凝土護(hù)壁。

3.3 方案三

3.3.1 主壩體及防滲體

工程處理時雞尾山滑坡體左岸尚有一定方量的石塊有垮塌可能，為避免二次滑坡對規(guī)劃的水庫產(chǎn)生不利影響，在堰塞湖上游約500m處擬定了一處壩址，以消除潛在滑坡影響。

堰前壩址處擬修建一堆石壩，壩頂寬度10m，壩軸線長74m，上游坡度1∶1.5，下游坡度1∶2。堆石壩前段設(shè)置防滲體，防滲體高程與壩體高程齊平。頂部采用碎石墊層，外包C25混凝土。坡面從內(nèi)至外依次鋪設(shè)一層土工布、碎石反濾層及干砌塊石護(hù)坡。

3.3.2 泄洪隧洞

泄洪隧洞布置于壩體右岸，為岸邊有閘控制泄洪隧洞。隧洞斷面形式與方案二相同，但洞線較方案二長。

3.3.3 泄洪渠

泄洪渠布置與方案二相同。

4 雞尾山堰塞湖整治方案比選

4.1 方案一

優(yōu)勢：在堰塞體開挖泄流渠，能有效宣泄堰塞湖洪水，防止堰塞湖因行洪不利威脅壩體穩(wěn)定。在本河道和平溝匯入干流處大洞河的溝口兩河口處設(shè)置攔渣壩，能一定程度地攔蓄區(qū)間泥石流災(zāi)害，防止本區(qū)域泥石流對下游造成不利影響。

劣勢：本方案兩河口處設(shè)置攔渣壩工程量較大，方案施工條件較為艱難，對堰塞體影響區(qū)域較大，整體投資不為最優(yōu)。

4.2 方案二

優(yōu)勢：利用應(yīng)急搶險已有防滲體，在堰塞體上修筑防滲體，能保證現(xiàn)有壩體穩(wěn)定。結(jié)合鐵礦鄉(xiāng)地形，開鑿隧洞，將和平溝汛期洪水引入鄰谷中，以防止堰塞體形成大規(guī)模泥石流，屬于主動防御本谷泥石流災(zāi)害方式。建筑布置簡單，工程投資3201.12萬元，相對投資較小。

劣勢：因?qū)⒈玖饔蚝樗肓肃徆?，對鄰谷水土防治可能存在較大影響；且因未對鄰谷進(jìn)行詳盡踏勘，若其亦存在地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險，有發(fā)生泥石流等次生災(zāi)害的可能性，則對鄰谷下游已建電站和臨河鐵礦礦廠存在潛在危害。

4.3 方案三

優(yōu)勢：在堰塞壩上游修筑一堆石壩，并開鑿隧洞到鄰谷支溝中。本方案能減輕危巖體的潛在危害，防止落石堵塞洞口侵占庫容。

劣勢：工程投資較方案二大，隧洞洞長增加，難于在限定工期內(nèi)施工完畢，且堆石壩壩后至堰塞體壩前所形成集雨面積不易處理，對堰塞體存在安全隱患。

通過方案比選，我們能認(rèn)識到從工程措施方面，方案一采用傳統(tǒng)的疏導(dǎo)泄洪方法，通過設(shè)置泄流渠、對堰塞體進(jìn)行尾部防護(hù)和在下游河口處設(shè)置攔渣壩，能較為有效的防止次生災(zāi)害，但方案一存在工程量較大，作業(yè)面較廣的缺點，且對堰塞體自身的穩(wěn)定性存在一定干擾；方案二具有主動性較強(qiáng)，工程技術(shù)較為成熟的優(yōu)點，但因?qū)︵徆冗M(jìn)行全面地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險調(diào)查工作量較大，難以深入開展，故對次生災(zāi)害的誘發(fā)風(fēng)險難以估計；方案三考慮了堰塞湖垮塌區(qū)二次垮塌對后續(xù)工程的風(fēng)險影響，但對鄰谷同樣存在誘發(fā)次生災(zāi)害的影響，且工程投資較方案二大。

堰塞湖整治首要任務(wù)是根據(jù)堰塞體風(fēng)險等級評估，保證堰塞體自身穩(wěn)定和順利泄洪，若應(yīng)急處理的泄洪通道不滿足后期洪水標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)布置其他泄流通道；其次堰塞湖可能產(chǎn)生的再次滑坡、崩塌和泥石流危害，在條件允許情況下，對其進(jìn)行治理和防護(hù)。

本工程通過論證比選，方案二和方案三均會對鄰谷產(chǎn)生影響，雖對本流域泥石流有主動防護(hù)減少作用，但在鄰谷地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀情況不明的情況下，可能導(dǎo)致鄰谷產(chǎn)生不良次生災(zāi)害。堰塞湖治理應(yīng)盡量減少對鄰近區(qū)域的影響，防止造成新的災(zāi)害，規(guī)避人為風(fēng)險。不對鄰谷產(chǎn)生影響，也可避免因未發(fā)生災(zāi)害地區(qū)警惕性較已發(fā)生災(zāi)害地區(qū)低，造成較大損失的情況。

綜上所述，方案一相對比較適應(yīng)工程災(zāi)害現(xiàn)場實際情況，雖無方案二、三主動防御災(zāi)害的優(yōu)勢，但通過疏、導(dǎo)、攔，亦能有效減輕本流域次生災(zāi)害風(fēng)險，故在本流域內(nèi)采取疏導(dǎo)為主，攔蓄為輔的措施，是符合雞尾山堰塞湖整治情況的。

5 結(jié)語

堰塞湖災(zāi)害時常發(fā)生，對人民生命財產(chǎn)安全造成極大危害，通過實際搶險工作，在治理方案決策時，我們應(yīng)注意多種措施互相結(jié)合，以疏導(dǎo)為主，并注意可能形成的次生災(zāi)害對本流域和相近區(qū)域的影響，結(jié)合實際情況，切實做到工程可行有效。陜西水利

[1]重慶市武隆縣雞尾山堰塞湖后續(xù)處置工程設(shè)計方案報告[R].重慶市水利電力建筑勘測設(shè)計研究院,2009.

[2]堰塞湖應(yīng)急處置技術(shù)導(dǎo)則[S].北京：中國水利水電出版社,2009.

[3]堰塞湖風(fēng)險等級劃分標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國水利水電出版社,2009.