堰塞湖應(yīng)急搶險(xiǎn)救援機(jī)制概述

(中國人民武裝警察部隊(duì) 水電第一支隊(duì)， 河北 唐山 063000)

1 堰塞湖形成與潰決特性

1.1 堰塞湖定義

堰塞湖(Dammed lake)指由于地震、降雨和融雪等原因引起大規(guī)模山體滑坡、泥石流堵塞河道后蓄水而形成的湖泊，也稱“懸湖”。

1.2 形成特性

堰塞體主要是快速堆積所致，組成物質(zhì)復(fù)雜多樣，壩體結(jié)構(gòu)較為松散，屬于短暫的湖泊形態(tài)。隨著堰塞湖區(qū)內(nèi)水位升高，滲透壓力逐漸增大，在疏松堆積體中形成管涌、流土可能導(dǎo)致堰塞體潰決，也可能因水流漫頂而潰決，造成堰塞湖上下游的次生洪水災(zāi)害。

1.3 潰決機(jī)理

堰塞湖是一種天然形成的蓄水體，堰塞湖的堰塞體是自然災(zāi)害的產(chǎn)物，不同于經(jīng)過專門設(shè)計(jì)的水利工程設(shè)施，堰體材料沒有經(jīng)過人工選擇和施工碾壓，可能存在架空、內(nèi)部物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)差異明顯等現(xiàn)象，易產(chǎn)生滲透變形、沉降變形和穩(wěn)定性等諸多工程問題。堰塞湖在工程地質(zhì)問題、堰體材料組構(gòu)以及水力學(xué)問題上表現(xiàn)出的差異和離散特征，直接影響和決定著堰塞體的潰決模式和過程。

1.4 風(fēng)險(xiǎn)判斷

為了安全、科學(xué)、快速地處置堰塞湖，必須根據(jù)堰塞湖自身的規(guī)模、危險(xiǎn)程度、潰決損失等參數(shù)來確定其風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，做到因地制宜、有的放矢。

按可能的最高水位對應(yīng)的庫容將堰塞湖的規(guī)模分為大型、中型、小(1)型 和小(2)型。

根據(jù)堰塞體危險(xiǎn)性和潰決損失嚴(yán)重性將堰塞湖風(fēng)險(xiǎn)等級分為極高風(fēng)險(xiǎn)、高風(fēng)險(xiǎn)、中風(fēng)險(xiǎn)和低風(fēng)險(xiǎn)，分別用Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級表示。堰塞湖風(fēng)險(xiǎn)等級應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定。條件具備時(shí)，按風(fēng)險(xiǎn)分析方法計(jì)算確定。條件受限時(shí)，可查表確定。查表法和風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算分析確定的堰塞湖風(fēng)險(xiǎn)等級不同時(shí)，取較高等級為堰塞湖的風(fēng)險(xiǎn)等級。

應(yīng)急處置洪水標(biāo)準(zhǔn)分應(yīng)急處置期和后續(xù)處置期兩種情況分別確定。堰塞湖應(yīng)急處置期洪水標(biāo)準(zhǔn)綜合考慮所處季節(jié)、降水及流域資料、影響對象的重要程度、可施工時(shí)段、可利用的施工資源、交通運(yùn)輸條件等確定。

2 堰塞湖應(yīng)急搶險(xiǎn)作業(yè)主要內(nèi)容

在安全評估的基礎(chǔ)上，根據(jù)堰塞湖結(jié)果制定科學(xué)經(jīng)濟(jì)合理的工程治理措施。堰塞湖應(yīng)急搶險(xiǎn)作業(yè)主要包括工程措施和非工程措施兩個(gè)方面。

2.1 工程措施(即技戰(zhàn)法)

堰塞湖應(yīng)急處理的基本原則是在較短的時(shí)間內(nèi)，最大可能地降低和排出堰塞湖內(nèi)攔蓄的大量湖水，保證堰塞湖的穩(wěn)定與安全。處理措施的目的是在堰塞湖水位上漲過程中，盡最大努力降低湖內(nèi)水位、減少湖內(nèi)水量和上游受淹范圍，防止堰體突然潰決，從而降低湖水下泄時(shí)對下游造成的破壞程度。應(yīng)急處置的工程措施應(yīng)根據(jù)堰塞湖的具體情況，因地制宜選用。

采取的措施通常包括：①形成搶險(xiǎn)運(yùn)輸通道；②堰塞體開渠泄流、引流沖刷、拆除或爆除；③湖水排泄，如上游埡口疏通排洪、湖水機(jī)械抽排、虹吸管抽排、新建泄洪洞等；④下游河道與影響區(qū)內(nèi)設(shè)施防護(hù)和拆除；⑤堰塞湖內(nèi)水位變化和下游河道洪水沖刷可能引起的地質(zhì)災(zāi)害體的防護(hù)。

2.2 非工程措施

非工程措施包括應(yīng)急避險(xiǎn)范圍確定、應(yīng)急避險(xiǎn)技術(shù)和應(yīng)急避險(xiǎn)保障方案的制訂等。根據(jù)潰決可能影響情況確定應(yīng)急避險(xiǎn)范圍、時(shí)段和影響程度。對于上游，避險(xiǎn)范圍應(yīng)為最高可能水位對應(yīng)的淹沒區(qū)和堰塞湖水位變化引起的次生地質(zhì)災(zāi)害影響區(qū)。對于下游，應(yīng)急避險(xiǎn)范圍應(yīng)為堰塞湖泄流后下游過水區(qū)及可能引起的塌岸、滑坡氣浪沖擊等次生災(zāi)害影響范圍。一般情況下，按水情預(yù)測的上游來水情況、上游水位上升速度、堰塞體上下游邊坡穩(wěn)定狀況、堰塞體滲水量等確定應(yīng)急響應(yīng)等級的標(biāo)準(zhǔn)。一般分為黃色預(yù)警、橙色預(yù)警、紅色預(yù)警 3 個(gè)級別。黃色預(yù)警時(shí)，應(yīng)急避險(xiǎn)范圍內(nèi)的所有單位、部門和人員按預(yù)案進(jìn)入防范狀態(tài)；橙色預(yù)警時(shí)，應(yīng)急避險(xiǎn)范圍內(nèi)的所有單位、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、社區(qū)、學(xué)校應(yīng)停工、停課，轉(zhuǎn)移、保護(hù)重要設(shè)備設(shè)施，人員按照預(yù)案程序進(jìn)入疏散準(zhǔn)備狀態(tài)；紅色預(yù)警時(shí)，應(yīng)急避險(xiǎn)范圍內(nèi)的所有人員按照預(yù)案程序進(jìn)行緊急疏散、轉(zhuǎn)移。應(yīng)制訂應(yīng)急避險(xiǎn)保障措施和預(yù)案，充分做好避險(xiǎn)時(shí)段的物質(zhì)、交通運(yùn)輸、醫(yī)療等保障措施。

3 主要搶險(xiǎn)施工方案

結(jié)合部隊(duì)自身實(shí)際搶險(xiǎn)能力特點(diǎn)及多次救援經(jīng)驗(yàn)，本文主要針對工程措施(即技戰(zhàn)法)中的①～③條技戰(zhàn)法在實(shí)際救援中的應(yīng)用進(jìn)行闡述。

3.1 基本原則

實(shí)施搶險(xiǎn)作業(yè)必須堅(jiān)持以下原則：以人為本，確保災(zāi)區(qū)人民和搶險(xiǎn)人員生命安全；“安全、科學(xué)、快速”的除險(xiǎn)原則；主動、盡早、除險(xiǎn)與避險(xiǎn)措施相結(jié)合的原則。

3.2 形成搶險(xiǎn)運(yùn)輸通道

當(dāng)險(xiǎn)情發(fā)生后，搶險(xiǎn)通道是關(guān)乎搶險(xiǎn)戰(zhàn)機(jī)及搶險(xiǎn)成敗的關(guān)鍵要素，因堰塞湖成因及現(xiàn)場情況不同，每次搶險(xiǎn)均需通過現(xiàn)場勘查和綜合研判找出通往搶險(xiǎn)工作面的最安全、最快速的通道。例如唐家山堰塞湖排險(xiǎn)時(shí)無道路通往堰塞體，只能打通空中通道前往，2008年5月26日11：00，1架米-26重型運(yùn)輸直升機(jī)起飛并懸吊第一臺重型機(jī)械空投至堰塞湖壩頂；再如，牛欄江紅石巖堰塞湖則通過水上浮船運(yùn)輸為主、陸地邊開挖邊推進(jìn)形成運(yùn)輸通道為輔，兩者相結(jié)合的方式成功打通了通往堰塞體的搶險(xiǎn)通道。

3.3 堰塞體處置

采取機(jī)械開挖為主、巨石爆破解小為輔助手段，快速開挖泄流渠，提前泄流，降低水位，防止?jié)Q。適用的條件包括：交通條件較好、工程機(jī)械易于到達(dá)；堰塞體堆積物較松散易于挖掘； 堰塞體高度較高，蓄水量大，一旦潰決對下游危害特別巨大。

注意事項(xiàng)如下。

(1)防止水流流速過高，過快沖刷下切堰塞體頂部，導(dǎo)致頂部突然潰決，泄流的同時(shí)采取護(hù)底和護(hù)坡等措施以增加泄流渠的抗沖刷能力，以最大限度延長潰決時(shí)間。泄流渠(寬淺型)坡度設(shè)置應(yīng)結(jié)合地形予以控制，小流量條件下宜為陡坡，大流量條件下宜為緩坡。

(2)由于堰塞體表面起伏差大、不適合自卸車出渣，宜采用反鏟組合倒渣和推土機(jī)組合鏟運(yùn)為主、自卸車出渣為輔的方式。

(3)開挖應(yīng)遵循“自上而下、分層開挖”、“由遠(yuǎn)及近、先下游再上游”、“粗挖由下至上、清理由上至下”的順序進(jìn)行。在泄流渠沿河道方向分區(qū)、分段、分層布置推、挖、裝施工設(shè)備，避免相互之間的干擾影響。

(4)渠底上下游坡降宜控制在25%以內(nèi)，防止坡陡泄流時(shí)加大沖刷潰決的風(fēng)險(xiǎn)。

幾種典型機(jī)械設(shè)備布置包括。

(1)渠內(nèi)外作業(yè)，立面接力布置。適用于作業(yè)面狹窄、未過流、土質(zhì)適于開挖的堰塞體的緊急處理，如圖1所示。

圖1 機(jī)械開挖渠內(nèi)外設(shè)備接力布置示意

(2)渠內(nèi)作業(yè)，平面接力布置。適用于作業(yè)面較開闊、未過流、土質(zhì)適于開挖的堰塞體的緊急處理，如圖2所示。

圖2 機(jī)械開挖渠內(nèi)設(shè)備布置示意

(3)渠外作業(yè)，平面接力布置。適用于已過流、土質(zhì)適于開挖的堰塞體的緊急處理，如圖3所示。

圖3 機(jī)械開挖渠外設(shè) 備布置示意

以爆破開挖引槽為主，人工清渣為輔，借助水力沖刷作用，主動遞進(jìn)破堰，實(shí)現(xiàn)安全泄流。

在堰塞體適當(dāng)位置，首先對表面塊石進(jìn)行逐層裸露接觸爆破破碎，然后采用人工挖孔、鉆孔或利用塊石間隙埋設(shè)藥包進(jìn)行拋擲爆破，人工清渣后形成引沖槽，同時(shí)利用堰塞湖地形條件并借助水流沖刷夾帶作用，不斷加深和擴(kuò)大引沖槽，實(shí)現(xiàn)安全泄流、排除險(xiǎn)情的目的。

適用的條件包括：交通條件差、施工機(jī)械不易到達(dá)作業(yè)面，且時(shí)間緊迫；堰塞體高度不高、穩(wěn)定且未過流。

引沖槽盡量布置在堰頂?shù)匦屋^低、顆粒組成較細(xì)的地方，以減少開挖工程量、降低開挖難度、加快開挖進(jìn)度，同時(shí)充分發(fā)揮水力挾帶能力。引沖槽轉(zhuǎn)彎段轉(zhuǎn)角不宜超過60°，以保證出流順暢。引沖槽坡度通常采用堰頂緩坡、堰后陡坡。出口設(shè)置在易于沖刷的地方，以加快形成沖刷臨空面，實(shí)現(xiàn)溯源沖刷的目的。

4 安全措施

(1)做好除險(xiǎn)作業(yè)安全技術(shù)交底工作。除險(xiǎn)作業(yè)人員、設(shè)備密集，運(yùn)輸作業(yè)頻繁，并可能伴隨泥石流、塌方等次生災(zāi)害，安全隱患多發(fā)，必須提出詳細(xì)的安全作業(yè)要求，確保除險(xiǎn)人員安全。

(2)落實(shí)專人負(fù)責(zé)堰塞湖周邊安全監(jiān)測，重點(diǎn)監(jiān)測堰塞體下游面滲漏情況、堰頂變形情況、上游面水位情況以及周邊高邊坡穩(wěn)定情況。

(3)各除險(xiǎn)分隊(duì)配備專職安全員，進(jìn)行跟班巡視，重點(diǎn)部位設(shè)安全哨不間斷監(jiān)視，對人員、設(shè)備的安全狀況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

(4)在孤石爆破時(shí)，需控制好藥量，盡量避免產(chǎn)生飛石破壞，按爆破安全管理規(guī)定做好安全警戒。

(5)注意觀測兩岸邊坡的穩(wěn)定性，搶險(xiǎn)人員隨時(shí)做好緊急避險(xiǎn)的準(zhǔn)備工作。

(6)制定除險(xiǎn)人員應(yīng)急撤離預(yù)案，必要時(shí)修建除險(xiǎn)應(yīng)急通道，做好避險(xiǎn)演練，一旦出現(xiàn)險(xiǎn)情，立即發(fā)出警報(bào)。