自然壩分類(lèi)及壩體組成特征綜述

顏 婷 包崇虎 劉 杰

（1四川省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院， 成都 四川 610000 2攀枝花學(xué)院土木與建筑工程學(xué)院， 攀枝花 四川 617000）

自然壩分類(lèi)及壩體組成特征綜述

顏 婷1包崇虎1劉 杰2

（1四川省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院， 成都 四川 610000 2攀枝花學(xué)院土木與建筑工程學(xué)院， 攀枝花 四川 617000）

自然壩主要有兩類(lèi)，一類(lèi)是在冰川地區(qū)的冰磧壩，另一類(lèi)是在山區(qū)河流地區(qū)的堰塞壩。本文通過(guò)查閱資料，對(duì)自然壩的分類(lèi)及壩體組成特征做了簡(jiǎn)單綜述。其中，自然壩分類(lèi)可按照形成區(qū)域分類(lèi)，按照存在時(shí)間分類(lèi)以及按照形成原因分類(lèi)。壩體規(guī)模的顯要特征壩高和庫(kù)容，這兩個(gè)變量是研究自然壩潰決最明顯的影響因素。

堰塞壩，冰磧壩，分類(lèi)，組成特征，潰壩

1 引言

自然壩主要有兩類(lèi)，一類(lèi)是在冰川地區(qū)的冰磧壩，另一類(lèi)是山區(qū)河流地區(qū)的堰塞壩[1]。由于這些壩都是在極端條件下形成的，在形成之初其壩體結(jié)構(gòu)松散，強(qiáng)度不高，并且沒(méi)有泄洪道，當(dāng)壩后庫(kù)區(qū)水位上漲到一定高度則可能引起壩體破壞甚至潰決，給下游流域帶來(lái)不可挽回的災(zāi)難性后果[2]。為了預(yù)防這些壩潰決帶來(lái)的災(zāi)害，必須對(duì)這類(lèi)壩體的特征進(jìn)行全面的認(rèn)識(shí)，因此本文將對(duì)自然壩的特征進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

2 自然壩分類(lèi)

2.1 按照形成區(qū)域分類(lèi)

自然壩一般情況下，是由于在擁有特定的氣候特征、地貌特征和地質(zhì)條件下，由于極端條件觸發(fā)形成。如山區(qū)地區(qū)的堰塞壩，通常是在地震或暴雨等自然災(zāi)害誘發(fā)下，沿岸松軟的山體形成滑坡或泥石流沖入河中阻斷河道形成，而冰磧壩則是在冰川地區(qū)，由于氣候變暖或火山噴發(fā)等原因?qū)е卤┤诨?，冰水流入低洼地蓄積而成。因此，按照成因的不同可將自然壩分為地震型自然壩、火山型自然壩、冰川型堰塞湖等[3]。

2.2 按照存在時(shí)間來(lái)分類(lèi)

從形成過(guò)程和可能造成的災(zāi)害影響程度來(lái)分，地震堰塞湖可以分為 3類(lèi)：即高危型自然壩、穩(wěn)態(tài)型自然壩和臨時(shí)型自然壩。

高危型自然壩：所謂的高危壩，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，第一方面是壩體規(guī)模大，潰決后的淹沒(méi)范圍大破壞力強(qiáng)；第二方面是壩體規(guī)模不一定大，但是下游地區(qū)人口稠密或者經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，壩體一旦潰決給下游造成的損失不可估量。這兩方面滿足其一都可以成為高危型自然壩，若兩方面都滿足，則成為特大高危壩[4]。雖然大部分壩體在連續(xù)水流沖刷下并不會(huì)立刻沖垮，然而由于自然壩壩體材料分布不均勻，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度局部差異很大，隨著湖水位的上漲，孔隙壓力增加，容易逐漸形成管涌或裂縫，一段時(shí)間后垮塌潰決，巨大的能量被釋放出來(lái)，洪水蜂擁而下，形成嚴(yán)重的洪水災(zāi)害[5]。

穩(wěn)態(tài)型自然壩：這類(lèi)堰塞湖是指由于堰塞體沒(méi)有完全堵死河道，或者壩體材質(zhì)堅(jiān)硬不易被水流下切沖刷，或者由于水位太高在局部形成河水改道，導(dǎo)致入庫(kù)流量和下泄流量保持平衡，則水位不會(huì)漫過(guò)壩頂且最終達(dá)到穩(wěn)定，那么堰塞湖就不發(fā)生潰壩，形成永久湖泊。例如，1974年，在云南大關(guān)，海口至馬頸子發(fā)生大規(guī)?；?，滑坡體逆沖到對(duì)岸，高出河床約30m，形成堰塞湖泊[5]。

臨時(shí)型堰塞湖：地震發(fā)生誘發(fā)的滑坡、泥石流等物質(zhì)阻塞河道后不久，堰塞壩體就被累積的湖水沖毀。由于堰塞湖水量沒(méi)有大量累積，因此此類(lèi)堰塞湖形成的危害一般不大。例如，1970年，四川蘆山，由于山石崩落，形成了長(zhǎng)150m，寬40m，高10余米的堰塞壩，十余小時(shí)后湖水漫壩潰決[6]。

2.3 按照形成原因分類(lèi)

從自然壩的地質(zhì)成因和物料組成來(lái)看，自然壩可分為滑坡型自然塞壩、崩塌型自然壩和泥石流型自然壩，其中滑坡型自然壩是較為常見(jiàn)的類(lèi)型。

滑坡型自然壩：這種壩是由于河谷兩岸山體沿著不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)面發(fā)生整體滑動(dòng)，沖入河中堵住河流斷面而成。主要特征包括：1.滑坡體規(guī)模較大，沿著順河流方向占據(jù)距離較長(zhǎng)，不易被河水整體推動(dòng)；2.自然壩壩體有數(shù)十米甚至百米更高，形成的庫(kù)區(qū)大，潰壩前能成延綿數(shù)里的大庫(kù)區(qū)，儲(chǔ)存水量多勢(shì)能大；3.存留時(shí)間長(zhǎng)的壩體通常壩寬且高且不穩(wěn)定；4.從組成壩體的材料看，滑坡體以大小土石混合，有巨石也有粉末泥沙，容易發(fā)生漫頂潰壩。例如，2008年5月的汶川地震，形成的堰塞壩超過(guò)200個(gè)，最大的是唐家山堰塞湖，壩高124米，庫(kù)容約3.16×108m3，其危險(xiǎn)程度有史之最。

崩塌型自然壩：在強(qiáng)地震、連續(xù)大暴雨或人工干預(yù)下，狹長(zhǎng)深谷兩岸山體失去穩(wěn)定，在強(qiáng)烈沖擊力作用下發(fā)生跳躍式崩塌。主要特征：1.從組成材料看，崩塌型自然壩以大粒徑堆石型居多；2.壩體結(jié)構(gòu)間隙較大，容易發(fā)生滲透；3.自然壩通常規(guī)模中等，若大塊石較多，在搶險(xiǎn)救災(zāi)中不易開(kāi)挖泄流渠，更多采用炸藥爆破方法處理。例如，汶川大地震中所形成大量的堰塞壩，崩塌型堰塞壩占據(jù)近30%，其中岷江映秀段老虎嘴堰塞湖最具有代表性。該處河谷左岸主要由花崗巖山體風(fēng)化層組成，形成的壩高約25m。

泥石流自然壩：由于連續(xù)降雨，使得山體長(zhǎng)時(shí)間浸泡，則容易爆發(fā)泥石流，當(dāng)泥石流規(guī)模較大且流速快持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，則能阻斷河流形成堰塞壩[6～7]。這種機(jī)制形成的堰塞壩主要特征是：由于泥石流含水量高且壩體規(guī)模較小，自身容易流動(dòng)，在河流水體滲透下強(qiáng)度進(jìn)一步降低，造成壩體容易存在時(shí)間不會(huì)太長(zhǎng)。例如，2010年 8月，受暴雨影響，甘肅舟曲突發(fā)特大泥石流，短時(shí)間內(nèi)泥石流阻斷白龍江形成回水長(zhǎng)3km的堰塞湖，半個(gè)舟曲縣城淹沒(méi)在水中，造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

3 壩體規(guī)模與物料組成

在我國(guó)，自然壩之一—堰塞壩，大多發(fā)生在地震多發(fā)的西南地區(qū)，這些地區(qū)地區(qū)山高谷深，因此堰塞壩的壩高偏大。從近十年來(lái)我國(guó)堰塞壩的資料統(tǒng)計(jì)來(lái)看，60～140m之間的壩高分布最廣，對(duì)應(yīng)的庫(kù)容在1×106～1×108m3之間，規(guī)模大，跨度也大，因此，對(duì)于研究自然壩潰決規(guī)律，選擇壩高和庫(kù)容作為單變量影響因素具有十分重要的意義。

在壩體材料組成上，自然壩材料來(lái)自于事發(fā)地，顆粒級(jí)配卻差異較大，范圍分布較廣。根據(jù)物料組成的不同，自然壩可分為土質(zhì)型自然壩、堆石型自然壩、土石混合型自然壩，土質(zhì)型自然體以覆蓋層、風(fēng)化層土料為主，壩體結(jié)構(gòu)密實(shí)，易發(fā)生漫頂潰決，如石板溝、紅石河自然壩。堆石型自然壩組成包括巨石、大塊石以及塊石并夾雜碎石土料，如老鷹巖、小崗劍自然壩，土石混合型自然壩組成則兼具土料和塊石料，唐家山自然壩就是典型的土石混合型堰塞壩。總體說(shuō)來(lái)，自然壩壩體材料以非粘性材料為主。

4 總結(jié)

本文通過(guò)查閱資料，對(duì)自然壩的分類(lèi)及壩體組成特征做了簡(jiǎn)單綜述。其中，自然壩分類(lèi)可按照形成區(qū)域分類(lèi)，按照存在時(shí)間來(lái)分類(lèi)以及按照形成原因分類(lèi)。對(duì)壩體規(guī)模的綜述中可以看到壩高和庫(kù)容是各類(lèi)自然壩最明顯也是最迥異的特征，需要重點(diǎn)研究。

[1]牛志攀,許唯臨,張建民,李進(jìn),岳超.堰塞湖沖刷及潰決試驗(yàn)研究[J].四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版), 2009,41(03),90-95.

[2]熊影，李根生，周宏偉. 白沙河流域三座地震堰塞湖治理綜述[J]. 中國(guó)農(nóng)村水利水電,2013(07),118-121.

[3]聶高眾,高建國(guó),鄧硯.地震誘發(fā)的堰塞湖初步研究[J].第四紀(jì)研究,2004,24(03),293-301.

[4]周興波, 陳祖煜, 李守義, 王琳. 高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)堰塞湖應(yīng)急處置洪水重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)[J]. 水利學(xué)報(bào),2015, 46 (4): 405-413

[5]四川省地震局. 1933年疊溪地震. 成都:四川科學(xué)技術(shù)出版社,1983.彩頁(yè).

[6]王濱, 王維早, 于開(kāi)寧,等.平山縣泥石流的形成特征和機(jī)理分析[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù),2008 (04) :59～62.

[7]胡凱衡,葛永剛,崔鵬,等.對(duì)甘肅舟曲特大泥石流災(zāi)害的初步認(rèn)識(shí)[J].山地2010,28(5):628-634

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1007-6344（2017）10-0293-01