自然壩分類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設計研究院， 成都 四川 610000 2攀枝花學院土木與建筑工程學院， 攀枝花 四川 617000）

自然壩分類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設計研究院， 成都 四川 610000 2攀枝花學院土木與建筑工程學院， 攀枝花 四川 617000）

自然壩主要有兩類，一類是在冰川地區的冰磧壩，另一類是在山區河流地區的堰塞壩。本文通過查閱資料，對自然壩的分類及壩體組成特征做了簡單綜述。其中，自然壩分類可按照形成區域分類，按照存在時間分類以及按照形成原因分類。壩體規模的顯要特征壩高和庫容，這兩個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，組成特征，潰壩

1 引言

自然壩主要有兩類，一類是在冰川地區的冰磧壩，另一類是山區河流地區的堰塞壩[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構松散，強度不高，并且沒有泄洪道，當壩后庫區水位上漲到一定高度則可能引起壩體破壞甚至潰決，給下游流域帶來不可挽回的災難性后果[2]。為了預防這些壩潰決帶來的災害，必須對這類壩體的特征進行全面的認識，因此本文將對自然壩的特征進行簡單介紹。

2 自然壩分類

2.1 按照形成區域分類

自然壩一般情況下，是由于在擁有特定的氣候特征、地貌特征和地質條件下，由于極端條件觸發形成。如山區地區的堰塞壩，通常是在地震或暴雨等自然災害誘發下，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，由于氣候變暖或火山噴發等原因導致冰雪融化，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 按照存在時間來分類

從形成過程和可能造成的災害影響程度來分，地震堰塞湖可以分為 3類：即高危型自然壩、穩態型自然壩和臨時型自然壩。

高危型自然壩：所謂的高危壩，主要體現在兩個方面，第一方面是壩體規模大，潰決后的淹沒范圍大破壞力強；第二方面是壩體規模不一定大，但是下游地區人口稠密或者經濟發達，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水流沖刷下并不會立刻沖垮，然而由于自然壩壩體材料分布不均勻，結構強度局部差異很大，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，一段時間后垮塌潰決，巨大的能量被釋放出來，洪水蜂擁而下，形成嚴重的洪水災害[5]。

穩態型自然壩：這類堰塞湖是指由于堰塞體沒有完全堵死河道，或者壩體材質堅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，導致入庫流量和下泄流量保持平衡，則水位不會漫過壩頂且最終達到穩定，那么堰塞湖就不發生潰壩，形成永久湖泊。例如，1974年，在云南大關，?？谥榴R頸子發生大規模滑坡，滑坡體逆沖到對岸，高出河床約30m，形成堰塞湖泊[5]。

臨時型堰塞湖：地震發生誘發的滑坡、泥石流等物質阻塞河道后不久，堰塞壩體就被累積的湖水沖毀。由于堰塞湖水量沒有大量累積，因此此類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150m，寬40m，高10余米的堰塞壩，十余小時后湖水漫壩潰決[6]。

2.3 按照形成原因分類

從自然壩的地質成因和物料組成來看，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的類型。

滑坡型自然壩：這種壩是由于河谷兩岸山體沿著不穩定結構面發生整體滑動，沖入河中堵住河流斷面而成。主要特征包括：1.滑坡體規模較大，沿著順河流方向占據距離較長，不易被河水整體推動；2.自然壩壩體有數十米甚至百米更高，形成的庫區大，潰壩前能成延綿數里的大庫區，儲存水量多勢能大；3.存留時間長的壩體通常壩寬且高且不穩定；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，容易發生漫頂潰壩。例如，2008年5月的汶川地震，形成的堰塞壩超過200個，最大的是唐家山堰塞湖，壩高124米，庫容約3.16×108m3，其危險程度有史之最。

崩塌型自然壩：在強地震、連續大暴雨或人工干預下，狹長深谷兩岸山體失去穩定，在強烈沖擊力作用下發生跳躍式崩塌。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.壩體結構間隙較大，容易發生滲透；3.自然壩通常規模中等，若大塊石較多，在搶險救災中不易開挖泄流渠，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化層組成，形成的壩高約25m。

泥石流自然壩：由于連續降雨，使得山體長時間浸泡，則容易爆發泥石流，當泥石流規模較大且流速快持續時間長，則能阻斷河流形成堰塞壩[6～7]。這種機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模較小，自身容易流動，在河流水體滲透下強度進一步降低，造成壩體容易存在時間不會太長。例如，2010年 8月，受暴雨影響，甘肅舟曲突發特大泥石流，短時間內泥石流阻斷白龍江形成回水長3km的堰塞湖，半個舟曲縣城淹沒在水中，造成重大人員傷亡和財產損失。

3 壩體規模與物料組成

在我國，自然壩之一—堰塞壩，大多發生在地震多發的西南地區，這些地區地區山高谷深，因此堰塞壩的壩高偏大。從近十年來我國堰塞壩的資料統計來看，60～140m之間的壩高分布最廣，對應的庫容在1×106～1×108m3之間，規模大，跨度也大，因此，對于研究自然壩潰決規律，選擇壩高和庫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，自然壩材料來自于事發地，顆粒級配卻差異較大，范圍分布較廣。根據物料組成的不同，自然壩可分為土質型自然壩、堆石型自然壩、土石混合型自然壩，土質型自然體以覆蓋層、風化層土料為主，壩體結構密實，易發生漫頂潰決，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?？傮w說來，自然壩壩體材料以非粘性材料為主。

4 總結

本文通過查閱資料，對自然壩的分類及壩體組成特征做了簡單綜述。其中，自然壩分類可按照形成區域分類，按照存在時間來分類以及按照形成原因分類。對壩體規模的綜述中可以看到壩高和庫容是各類自然壩最明顯也是最迥異的特征，需要重點研究。

[1]牛志攀,許唯臨,張建民,李進,岳超.堰塞湖沖刷及潰決試驗研究[J].四川大學學報(工程科學版), 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]. 中國農村水利水電,2013(07),118-121.

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

[4]周興波, 陳祖煜, 李守義, 王琳. 高風險等級堰塞湖應急處置洪水重現期標準[J]. 水利學報,2015, 46 (4): 405-413

[5]四川省地震局. 1933年疊溪地震. 成都:四川科學技術出版社,1983.彩頁.

[6]王濱, 王維早, 于開寧,等.平山縣泥石流的形成特征和機理分析[J].地質災害與環境保護,2008 (04) :59～62.

[7]胡凱衡,葛永剛,崔鵬,等.對甘肅舟曲特大泥石流災害的初步認識[J].山地2010,28(5):628-634

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1007-6344（2017）10-0293-01