5月27日下午5点30分,唐家山堰塞湖抢险指挥部传来最新消息:“堰顶第二、三、四控制段已相继进场开工,其中第二控制段(750米高程)已下挖2米,工程开挖总量超过2万立方米。”
“是个好消息。”中国水利水电科学研究院副院长贾金生告诉记者:“这意味着存在‘头号’溃坝危险的唐家山堰塞湖应急处置工程施工,有了一
汶川地震后出现34个堰塞湖
汶川大地震后,在北川县城上游约6公里处,山体滑坡大量堆积在湔江唐家山处,形成一座长803.4米、宽611.8米、最大坝高124.4米、体积约为2000万立方米的堆积坝体,堵塞河道形成堰塞湖,总容积约为3亿立方米,相当于一座大型水库的库容。
“令人担心的是,唐家山堰塞湖有大型水库的库容,却没有大型水库坚固安全的坝体,也没有与之配套的科学的、可靠的溢洪道,一旦水位上涨至坝顶,产生漫溢,将造成堰塞体的溃决。”贾金生说。
水利专家勘测结果表明,唐家山堰塞体最高点和最低点垂直高度相差41米多,这是一般大型水库坝体所没有的。堰塞体构成物质复杂,由一岸或两岸岩体解体形成的碎裂岩、坡积碎石土等组成,具有一定的稳定性。但是,堰塞体右侧垭口沟槽主要由碎石土和碎裂岩构成,随着堰塞体内水位的持续上涨,水流首先会从右侧垭口沟槽过流,逐步淘蚀并可能导致溃决。
另一大危险则来自不断上涨的水位。监测数据表明,唐家山堰塞湖上游来水较多,一天时间水位可涨高2米左右。截至5月26日8时,唐家山堰塞湖蓄水量已达1.365亿立方米,水利专家估算,在不考虑上游发生强降雨的前提下,预计18-24天后水位可达到堰塞体垭口低槽处,开始发生溢流。更加不容乐观的是,随着进入主汛期,天气不确定性因素增加,降雨的概率进一步加大,唐家山堰塞湖上游来水将面临猛涨的可能,溃坝的风险会越来越大。
“包括库容超过1亿立方米的唐家山堰塞湖在内,此次四川省震区具有一定危险性的堰塞湖总数为34个。”国家防汛抗旱总指挥部办公室副主任程殿龙说，“对于这次地震灾区来说,堰塞湖是由于地震导致山体滑坡堵塞河道形成的,致使河水聚集,堰体上游蓄水不断增多,水位不断上升,水通过堰体渗漏或漫过堰体下泄,由此可能引起堰体垮塌或溃决,形成较大洪峰,从而对下游地区构成威胁。”
堰塞湖防范难度大
“大的、危险的堰塞湖的形成要有三个条件。”贾金生介绍说,一是原有水系;二是原有水系被堵塞物堵住,堵塞物可能是火山熔岩流,可能是地震活动等原因引起的山崩滑坡体,也可能是山洪泥石流等;三是河谷、河床被堵塞后,有一定的汇流面积,能产生足够的水量。
由火山熔岩流堵截而形成的湖泊又称为熔岩堰塞湖。我国东北的五大连池就是由老黑山和火烧山两座火山喷溢的玄武岩熔岩流堵塞了白河,使水流受阻所致。
由山崩滑坡所形成的堰塞湖则多见于藏东南峡谷地区,且年代都很新近,如1819年在西姆拉西北,因山崩形成了长24-80公里,深122米的湖泊。藏东南波密县的易贡错是在1990年由于地震影响暴发了特大泥石流堵截了乍龙湫河道而形成的。
最近我国最大的堰塞湖是2000年4月发生的西藏易贡藏布大滑坡引起的。滑坡前的易贡湖盆地流淌着易贡河,它并不完全充满湖水,而是多条漫流呈网状分布,总面积只有26平方公里,堵断易贡河后形成的易贡湖成为一个覆盖面积约33平方公里的大湖。参与过易贡堰塞体体积为3亿多立方米的堰塞湖分析工作的贾金生告诉记者:“必须强调说明,堰塞湖的挡水体与正规建设的大坝比是非常脆弱的,一旦漫顶,巨大的水波倾泻而下。”
程殿龙表示,从我国堰塞湖的情况看,历史上绝大部分堰塞湖形成后是要溃决的。堰体溃决是否对下游造成严重威胁,取决于堰体的高度、蓄水量、堰体构成、河道坡度等因素,一些堰体比较高、上游蓄水量大的堰体溃决后对下游威胁较大。堰塞湖从形成到溃决有许多不确定性,一是堰塞湖形成地点的不确定性,二是堰体结构、材质构成不确定,三是溃决时间、方式不确定,因此溃决后果也难以确定。“正是由于有这么多不确定性,因此风险很大,也给防范工作带来很大难度。”
处理有办法但难度大
“堰塞湖的处理现在有办法,但难度很大。”贾金生说，“堰塞湖的溃坝分为瞬时全溃、瞬时部分溃、逐步溃决三种,相对来说逐步溃决危险性最小,而瞬时全溃危险性最大。”
贾金生认为,准确判断堰塞湖的性质非常重要,主要根据流域的特征、蓄水的状况、堆积体的结构以及下游沿岸情况,如果堆积体以灰岩为主则相对比较稳定,而以松散土为主相对容易溃决。“这就要求水利专家必须在第一时间去堰塞湖现场,才能较准确了解堆积体的情况,但往往产生堰塞湖的地方都是难以徒步到达现场的地方,这就要利用国家防办组织开发的三维电子江河与遥感等先进技术进行堰塞湖形成前后的对比分析,虽有一定的难度,但可以大体确定堆积体的体积、水体体积、汇流面积、可能的溃坝最大洪量及影响范围等。”
以唐家山堰塞湖为例,由于北川县通往唐家山的道路被地震损毁,在短时间内无法打通,不具备陆路交通条件。唐家山上、下游河流被堰塞体堵塞,基本断流,上游形成的湖泊淤积物和孤石较多,水下状况不清楚,船只无法靠岸,不具备水路运输条件。因此,施工人员、设备、材料、给养等运输只能采用空运。
“堰塞湖最好的处理办法就是逐步降低水位,形成控制性泄洪。”贾金生说。5月25日中午,抢险人员成功对处于溃坝边缘的石坪河红松水电站形成的堰塞湖实施除险工作。以人工爆破办法拓开溢流口,增大下泻流量。结果,水位快速下降,减少了对下游的威胁,化除了这一堰塞湖险情。
贾金生表示,大的堰塞湖,库容量往往达到百万立方米以上,大的还有上千万方甚至上亿方。短期处理难度非常大,这种情况下就一定要做好风险预案,一边进行监测,随时观察变化情况,一边预估下游危险,避免一旦发生溃决造成太大损失。世界上有多次地震引起的堰塞湖造成的次生灾害伤亡甚至多于地震本身的情况。在排险的同时,堰塞湖要及时利用遥感等多种手段进行监测和预警,开展堰塞湖危害性风险评估分析,预测堰塞湖溃决时间及泛滥范围,并制定下游危险区的临灾预案。
