浅谈我国堰塞湖溃坝特点及其防治

0引言

堰塞湖是指因降雨、火山熔岩流、地震活动等原因引起山体大规模滑坡坍塌，堵塞河道后形成的湖泊。根据成因可以分为地震堰塞湖、冰川堰塞湖、火山堰塞湖、沉积堰塞湖等四大类。堰塞湖的堵塞物称为为堰塞坝，堰塞坝是一种未经人工碾压的天然土石坝，坝体由于河谷两岸山体岩土或冰川冰碛物或火山熔岩流阻塞河道的岩土体突发、无序、快速堆积所致，因而其结构较为松垮，组成物质松散，胶结不良，基本上处于非固结或者欠固结状态，而且和人工坝体相比，没有心墙防▼止渗流管涌，没有输干区控制孔隙水压力，也没有溢流设施来稳定堰塞湖水位，坝体可能会由于漫顶溢流、管涌或者渗透而破坏。一旦湖水雍高、漫过坝顶，将导致坝体的迅速溃决，大量洪水迅速下泄，给下游人们的生命财产带来巨大威胁，形成二次灾害。研究堰塞坝的溃决过程，了解其溃决规律，对于堰塞坝溃决的防治和预警、保护下游人民生命财产安全具有重大意义。

1堰塞坝的形成、分布及溃决

1.1堰塞坝的形成

堰塞湖主要是由于山体滑坡、崩塌，导致大量山体下滑堵塞河道形成的。通过对国内外大量的堰塞湖资料进行统计，降雨地震引起的堰♋塞湖占总数的90%以上，其次是火山喷发。表2是对140个堰塞湖成因统计表，由表可知降水地震是诱发滑坡堵江的最主要模式。地震堰塞湖的形成一般需要具备三个因素：1)发生地震等扰动;2)有河流经过;3)河流两岸或一侧存在较陡峭的山体。河谷宽度、河水流量对滑坡堵江的生成有控制作用。并非任何一个滑坡、崩塌体人江都会造成完全堵江，它取决于河床条件、河水流量、滑坡入江体积。滑坡体积越大，造成堵江的可能性越大;少量的滑坡物质，尤其是土质和小粒径块石，很容易被流速较大的水流冲刷走，无法形成堰塞坝。

1.2我国堰塞坝的时空分布

我国堰塞湖的分布具有时空分布的特点。空间上，90%以上分布于西南、西北地区，即环青藏高原的周边地带尤以东缘从青藏高原向云贵高原和四川盆地过渡这一大陆降最大带范围内最突出。这些区域对于形成堰塞湖具有天然的地理条件。首先，西南地区处在环青藏高原东侧，山区林立。高原的周边如金沙江、澜沧江、怒江、大渡河、岷江、雅砻江等强烈快速下切，形成高原东侧著名的横断山系和三江峡谷，山高谷深坡陡;其次，西南地区河流密集，而且大部分属于山区性河流，山高谷深;再次，西南地区处于处于横贯欧亚的地震带上，地震强烈，仅本世纪以来发生7.0级强震就达23次，如2008年5月12日发生的汶川7.8级大地震是位于青藏高原北部的松潘甘孜地块沿龙门山断裂向四川盆地发生强烈推覆逆冲造成的，地震的频繁发生，导致河谷两侧的山体大规模的滑坡、崩塌不断发生，常常形成大规模的滑坡堵江事件。根据地理划分，我国堰塞坝群主要可以分为6个大区：青藏高原东南部滑坡堵江分布区、横断山区滑坡堵江分布区、川-鄂山区滑坡堵江分布区、秦岭大巴山区滑坡堵江分布区、西北高原滑坡堵江分布区、台湾山区滑坡堵江分布区。在时间上，我国滑坡堵江具有某一时期集中发育和准周期变化的特点。滑坡堵江一年四季皆有发生，但各月发育频度相差悬殊，一定程度上和洪水季节保持一致。统计资料表明，8月份为滑坡堵江事件发生频次最高的月份，其次分别为7月、9月，春节和冬季最低，呈现出以8月份滑坡堵江频次为峰值的正偏态分布的变化特征。

1.3堰塞坝的溃决

堰½塞坝存在的时间跨度很大，从几分钟到几千年不等，一般把1d或者几天内溃决的堰塞湖称为是即生即消型堰塞湖、几天到100年溃决的堰塞湖称为高危型堰塞湖、溃决时间超过100年的★堰塞湖称为稳态型堰塞湖，80%以上的堰塞湖都在不到1年内溃决。由于堰塞坝大多是山体瞬间滑入河道，阻塞河谷形成的，坝体结构散乱，未经人工处理，存在严重的质量缺陷，坝体通常以三种形式发生溃决：漫顶溢流、潜蚀与管涌、坝坡失稳，其中漫顶溢流是最主要的破坏模式，分为库水上涨超过堰顶高程导致漫溢，和由于堰体破坏造成堰顶高度下降而产生漫溢两种。但上流来水量较大或降雨量较大时，在水的强烈冲蚀作用下，先使下游坝面产生破坏，接着在库内风浪推动下，增加了洪水漫顶过坝的机会。小型破坏在过坝洪水的冲蚀下会迅速扩大，当这些冲坑发展到一定规模时，散粒体的土石坝就会现局部失稳，接着出现溃决。堰塞坝在地震和地震动水压力作用下工作处于不利状态，在其它因素促使下极易溃决。

2堰塞湖溃决危害

坝体一旦溃决，对大坝上下游影响很大。在大坝上游因大量水体突然下泄，使库内水位陡降，易造成库岸失稳，出现坍岸，而坍岸造成的涌浪又会加剧对坝体的冲击。溃坝的主要危害还在大坝下游，因库内大量水体突然下泄，形成溃坝涌波，下泄的洪流巨浪如排山倒海，所到之处荡尽一切，造成极重灾害。

堰塞坝属于松散坝体，散粒体材料坝由于坝体耐冲蚀能力差，在洪水漫过坝顶后，先是坝体上出现小规模冲坑，接着冲坑迅速扩大，坝体力学性能减弱，坝体上出现局部溃决并逐渐扩大。对于散粒体坝体，受水流冲蚀损坏虽然有个时间过程，但在发展到一定程度后，坝体便迅速溃决，几乎也是在短时间内溃口发展到稳定断面或一溃到底。

溃坝所造成的危害程度和范围，在很大程度上取决于坝体的溃决程度以及溃坝的发展过程，在研究溃坝问题的危害时，主要是研究溃坝洪水在下游某指定地点的流量过程线以及各处的水流形态，因为下游各时刻的流量大小以及水流形态直接影响到了溃坝洪水波在该地区引起的灾害程度。

3堰塞湖溃坝应急处理

堰塞坝是一种特殊的土石坝，其溃决过程有自己的特点，但相同的是都会产生巨大的人身财产损失。堰塞湖应急排险是根据各个堰塞湖堆积物特征、水文气象、危害程度、施工条件等因素，采取工程措施使堰塞湖提前泄流以降低水位、减少蓄水量或提高其稳定性，消除一次性溃决的可能性，减轻对下游地区的危害。堰塞坝的溃坝应急处理分为两个方面，一是，通过工程措施，开设排水通道，使得水流尽快导入下游，控制上游水位的上涨，同时加固渠底和渠岸，防止堵塞坝溃决;二是，通过工程措施，在水位较低时，挖除堵塞体。通过多年的实践，✎堰塞坝的溃决应急处理一般可以概括为以下几点：

在源头上处理：地震发生后，山体岩石及地质环境较为脆弱，如果雨水袭来，会使脆弱的山体及残坡雪上加霜，对此应该对残坡必要的人工加固或削坡，减小再次滑坡产生涌浪造成溃坝危险;

人工泄流：在水位较低时过流可以减小上下游水位差和泄水量，削弱水流冲刷能力，防止坝体迅速整体溃决，使其慢慢冲深，逐渐拓宽，降低水位、减少蓄水量;

强化监测预警：在所有工程应急措施难以实施，滑坡坝出现险情的情况下，及时通知上下游人员撤离，保障人民生命的安全;

合理开发利用：对于具有可利用价值的堰塞坝，通过人工改造，使之具有人造土石坝的功能，还可以开发旅游。

4结论

堰塞坝是一种有滑坡、崩塌等自然因素天然形成的坝体，是自然灾害的产物，坝体材料没有经过人工选择和施工碾压，可能存在架空、内部物质组成和结构差异明显等现象，易产生渗透变形、沉降变形和稳定性等诸多工程问题。了解研究堰塞坝的特点及溃决溃决机理对于研究堰塞坝的溃决过程、洪水演进具有重大意义，是防洪减灾、保障下游人民的生命财产安全的重中之重。