白格堰塞湖應急處置工程措施方案設計

李勤軍 熊新宇

摘要：2018年10月10日及11月3日，西藏自治區(qū)昌都市江達縣波羅鄉(xiāng)白格村的金沙江江段同一地點先后發(fā)生了兩次堰塞體堵江。其中，“11-3”滑坡形成堰塞湖預計蓄水量可達7.7億m3，對下游形成重大安全威脅，需要進行及時合理處置。在比較了爆破、水沖、人工開挖、機械開挖形成引流槽的可行性和安全性后，采用機械開挖形成引流槽的方式干預處置。介紹了應急處置工程方案和施工動態(tài)優(yōu)化。至11月15日潰堰洪水安全下泄進入下游水庫，金沙江各梯級水庫平安度險，成功解除白格堰塞湖險情，無人員傷亡，堰塞湖搶險處置工作取得階段性勝利。

關鍵詞：應急處置;施工組織;白格堰塞湖;金沙江

中圖法分類號：P315.9

文獻標志碼：A

1工程概況

2018年10月10日及11月3日，西藏自治區(qū)昌都市江達縣波羅鄉(xiāng)白格村的金沙江江段同一地點先后發(fā)生了兩次堰塞體堵江?；挛挥诎赘翊迦瞻步M，對岸為四川省白玉縣絨蓋鄉(xiāng)則巴村，距上游波羅鄉(xiāng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)府所在地約20km，距離下游葉巴灘水電站水路約54km。

第一次滑坡堵江發(fā)生在2018年10月10日22：00。堰塞壩順河道方向長度約2km，橫河向寬度約450～700m，堰塞壩高度60～100m，估算體積約2500萬m3。12日17：15堰塞湖水開始自然漫溢，最高水位時蓄水量2.9億m3。13日06：00流量達到最大值10000m3/s，此后開始消退。經(jīng)過水流沖刷，形成長1622m、底寬80～120m的泄流槽。

2018年11月3日，幾乎在同一位置，白格滑坡體二次堵塞金沙江河道，形成白格“11 -3”堰塞壩，新形成的堰塞體埡口高程2966m，壩頂長度577m，其中埡口部分長約195m，坡腳寬約273m，二次滑坡體約200萬m3，堰塞壩高度96～100m。根據(jù)中國地震臺網(wǎng)中心對滑坡相關參數(shù)的分析，發(fā)生垮塌時間為11月3日17：21' 42''。堰塞體導致金沙江上游水位持續(xù)上漲，堰塞體上游部分村莊、房屋、道路、橋梁、耕地被淹。如不采取人工措施干預，預計11月15日晚到16日凌晨，堰塞湖將蓄水至埡口頂高程，蓄水量將達7.7億m3，是第一次堰塞湖蓄水量的2.7倍。堰塞體一旦漫潰，突潰洪水將對建設中的金沙江梯級電站造成嚴重損失，并對堰塞湖下游金沙江沿岸云南、四川數(shù)個重要城鎮(zhèn)和數(shù)萬人民群眾的安全造成嚴重威脅。

2基礎資料

白格“11·3”滑坡再次垮塌部位位于原滑坡區(qū)后緣靠左側，據(jù)測算，崩塌體規(guī)模約80萬～100萬m3。由于崩滑區(qū)相對高差大，崩塌體在高速崩滑過程中鏟刮裹挾中下部上次滑坡的殘留體，初步估算有約150萬～200萬m3堆積體人江，順河堆積長約200m，并掩埋上次已沖開的泄流通道，再次堵江形成堰塞湖。由于崩滑體本身結構破碎，解體充分，堆積體結構松散，主要以破碎土質為主。

通過對堰塞區(qū)域進行航拍，獲取了堰塞湖區(qū)域無人機航空影像（見圖1）。

“11·3”堰塞體險情發(fā)生后，政府各職能部門迅速響應，先后建立了堰塞體上游崗拖水文站、白格李勤軍等 白格堰塞湖應急處置工程措施方案設計堰塞湖點、下游巴塘站共3個實時水文監(jiān)測點;在滑坡體四川側建立了氣象觀測點，綜合現(xiàn)場臨時觀測點與衛(wèi)星監(jiān)測等手段，對現(xiàn)場及周邊地區(qū)氣溫、雨雪、風力情況實施監(jiān)測預報;在滑坡點安裝了北斗監(jiān)測設備、裂縫監(jiān)測設備和邊坡雷達，對滑坡山體及周邊地質情況進行實時監(jiān)測。

3設備進場條件

“11·3”白格堰塞體較“10·10”白格堰塞體高36m，如任其自然過流，潰前堰塞湖蓄水量是“10·10”堰塞湖的2倍多，潰決洪水洪峰流量將達50000m3/s.自然過流的洪水遠超下游河道安全泄流能力，風險與損失巨大，采取工程措施是必須的。同時與上次堰塞湖險情相比，金沙江上游來流量已由1700m3/s降至約700m3/s，為采取工程措施取得了必要的時間。

施工設備可通過陸路、水路或空中抵達堰塞體。最便捷且受氣候因素影響相對較小的是陸路。

堰塞體堵江后，堰塞湖內水流平緩，具備開通水路運輸?shù)臈l件。在上游庫區(qū)合適的地方設置碼頭，在堰塞壩形成的堰塞湖內利用漕渡門橋進行水路運輸也是可行的。漕渡門橋由河中舟組合而成，河中舟在吃水深度為0.64 m時的載重量為20t。根據(jù)運輸重量需要，河中舟可以組合成載重量40，60t及110t的漕渡門橋，也可就地臨時拼裝浮運平臺，用沖鋒舟等作為動力，拖帶浮運平臺和機械設備上堰。

空中運輸方面，目前國產中型民用直升機核定吊掛載荷僅St，掛載能力較好的米26直升機核定吊載20t。但直升機運輸受制于氣候因素，沒有合適的氣候條件時無法實施，不確定性最大，未予考慮。

白玉縣城至則巴村公路長度約44km，則巴村至堰塞壩間沒有道路，需先從則巴村沿則巴溝前行4.7 km到達金沙江邊，然后沿退水后的金沙江河灘行進2.5 km到達堰塞壩體。施工設備絕大部分（16臺套）沿此線路上壩，2臺是采用漕渡門橋和改裝船水運上堰（見圖2）。

4堰塞湖應急處置工程措施

4.1應急處置總體方案

“11-3”白格堰塞湖險情的總體處置方案為“機械挖槽導泄，下游水庫預泄攔洪，人員轉移避險”。

該次堰塞湖險情發(fā)生后，全國相關行業(yè)的專家均參與了處置方案的討論和研究，在比較了爆破、水沖、人工開挖、機械開挖形成引流槽的可行性和安全性后，經(jīng)過專家的慎重研判、商討，最終決定采用機械開挖形成引流槽的方式干預處置堰塞湖。同時實施兩條非工程措施：一是堰塞湖上下游淹沒區(qū)人員迅速轉移避險;二是提前調度下游水庫，騰出庫容接納潰壩洪水。

4.2應急處置工程方案

（1）引流槽布置。“11·3”堰塞體主要堆積在“10·10”堰塞體自然溢流后形成的泄流槽中，順河向堆積長度僅273m左右，加之堆積體結構松散破碎，且仍然是堆積體厚度相對較薄處，再次從該處溢流的可能性大。將引流槽布置在此，開挖效率更高，并可充分利用水流的勢能沖刷堰塞體。

（2）引流槽結構。為了盡快導泄堰塞湖的壅水，采用機械開挖10～12m深、方量較少的窄深梯形斷面引流槽，引導湖水下泄路徑，利用水流勢能所轉化的巨大動能，沿程沖深拓寬引流槽，在可控的原則下逐漸擴大泄水能力下泄湖水，一方面大大降低堰塞湖水位和減少堰塞湖的水量，以避免發(fā)生突然潰壩;另一方面通過下泄湖水的沖刷，形成有一定行洪能力的穩(wěn)定泄流槽，基本消除堰塞壩對上、下游的威脅。

（3）引流槽底高程。引流槽底高程根據(jù)水位上漲速度、機械下挖速度，以及安全撤離時間擬定，并根據(jù)現(xiàn)場條件及時調整。設計了槽底寬、邊坡坡比相同、渠道最大挖深分別為10m和12m兩個方案。槽底寬3m，邊坡坡比1：1.3。

4.3施工過程動態(tài)優(yōu)化

施工過程動態(tài)優(yōu)化是應急搶險處置過程中的基本原則[1-2]。為了優(yōu)化工程處置效果，引流槽開挖施工過程中，根據(jù)現(xiàn)場設備能力及堰塞湖水位變化情況，現(xiàn)場確定在堰塞湖水位上升至引流槽口門之前繼續(xù)下挖3m，將引流槽底高程最終確定為2953.4m，最大開挖深度15m。

4.4施工安全措施

引流槽開挖施工期間，滑坡體區(qū)域滑沙落石不斷，共發(fā)生小型垮塌3次。為了能在再次滑坡前提前預警，現(xiàn)場布置了24h在線自動化專業(yè)監(jiān)測設施，無人機開展3d周期的航測，并據(jù)實增設或優(yōu)化監(jiān)測點部署。同時加強地質災害監(jiān)測，增加人工觀測點，增加搖旗、信號彈等預警措施?，F(xiàn)場指揮部制定了安全施工規(guī)定和人員撤離方案，嚴格控制現(xiàn)場施工人員數(shù)量，確保施工人員安全。

5堰塞湖應急處置實施效果

5.1引流槽快速施工

11月8日上午，左岸四川側則巴村通往堰塞體的臨時便道被打通。8日14：45，第一臺反鏟由則巴村經(jīng)陸路登頂白格堰塞壩，此后集結在則巴村的大型挖掘設備陸續(xù)通過臨時便道從下游抵達堰塞體。

至11月10日08：00，堰塞壩上一共投入18臺套設備，各型反鏟共13臺，裝載機5臺，其中16臺套通過陸路到達堰塞壩上;同時使用漕渡門橋、改裝船水運2臺反鏟上堰。這些大型挖掘設備的上堰，有力地保障了應急處置工作的順利進行。堰上共配備了52名操作手，停人不停設備，晝夜奮戰(zhàn)，連續(xù)施工。

經(jīng)過搶險人員兩天半的持續(xù)奮戰(zhàn)，11月11日上午，堰塞體頂部人工引流槽已開挖貫通，引流槽頂寬42m，底寬3m，最大開挖深度15m，總長度220m，開挖和翻渣累計土石方工程量13.5萬m3。

11月11日17：00，引流槽按要求開挖到位后，除留下少量水文、監(jiān)測人員外，施工人員大部分乘沖鋒舟由水路撤退至波羅鄉(xiāng)，少部分乘挖機由陸路撤退至則巴村。

5.2處置效果

11月12日04： 00，水流開始進入引流槽，同日10：50，金沙江白格堰塞湖通過人工開挖引流槽開始過流，過流前堰塞湖蓄水量約5.24億m3;13日18：20潰堰洪水達到峰值，洪峰流量31000m3/s。據(jù)潰堰洪水分析成果，工程處置措施有效削減洪峰流量約20000m3/s。

11月13～15日，白格潰壩洪水洪峰向下游傳遞并次第衰減，經(jīng)河道槽蓄坦化作用后，至葉巴灘超萬年一遇，奔子欄超萬年一遇，至塔城衰減為千年一遇，行進至石鼓時已接近天然狀態(tài);15日14：00梨園水庫出現(xiàn)最大入庫流量7410m3/s，潰堰洪水安全入庫，金沙江中游各梯級水庫平安度險。至此，金沙江“11-3”白格堰塞湖洪水已通過金沙江上游江段，白格堰塞湖險情解除，無人員傷亡，堰塞湖搶險處置工作取得階段性勝利。

6結論

（1）堅持“安全、科學、快速、動態(tài)優(yōu)化”原則。堰塞壩漫頂過水所需時間一般取決于入庫流量和堰塞壩形成的庫容兩個因素，有條件時，應全力組織開展搶險救災工作，最大程度降低災害損失。受當前的技術條件和投入所限，尚無法阻止堰塞壩的形成，但在時間允許的情況下，可以通過采取人工干預方案，開挖引流槽，使堰塞壩早日過水，從而降低最高湖水位，減少堰塞壩上游淹沒，減小潰壩下泄洪峰流量及洪量。人工干預方案要堅決執(zhí)行“安全、科學、快速、動態(tài)優(yōu)化”的指導原則，抓住時機，及早處理，處置方案要結合現(xiàn)場情況動態(tài)優(yōu)化。

（2）“11·3”白格堰塞湖險情發(fā)生后，通過研判決定采取人工干預方案，開挖引流槽，使堰塞壩早日過水，從而降低最高湖水位，減少堰塞壩上游淹沒區(qū)域，減小潰壩下泄洪峰流量及洪量。從事后效果來看，應急處置方案正確及時。

（3）高山峽谷地區(qū)陸路運輸量大、受氣候因素影響低，是應急搶險應優(yōu)先考慮的運輸方案。堰塞體堵江后堰塞湖內水流平緩，在上游庫區(qū)有合適的地方設置碼頭，在堰塞壩形成的堰塞湖內利用漕渡門橋或拚裝浮運平臺進行水路運輸也是可行的;空中運輸因受制于氣候因素和直升機掛載能力，未予考慮。

（4）“11·3”白格堰塞湖應急搶險過程中，對堰塞湖潰口洪水演進過程和堰塞體潰決過程進行了監(jiān)測、錄像，監(jiān)測數(shù)據(jù)和影像資料可指導今后堰塞湖應急處置引流槽設計。

參考文獻：

[1]龐林祥，崔明.崩塌型堰塞壩形成條件與過程研究[J].水利水電快報，2018，39（6）： 1-4.

[2]姜長錄，張?zhí)仗?，柴喜?堰塞湖應急搶險救援機制概述[J].水利水電快報，2018，39（6）：40-42.