堰塞湖應急搶險救援機制概述

(中國人民武裝警察部隊 水電第一支隊， 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，組成物質復雜多樣，壩體結構較為松散，屬于短暫的湖泊形態。隨著堰塞湖區內水位升高，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害。

1.3 潰決機理

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害的產物，不同于經過專門設計的水利工程設施，堰體材料沒有經過人工選擇和施工碾壓，可能存在架空、內部物質組成和結構差異明顯等現象，易產生滲透變形、沉降變形和穩定性等諸多工程問題。堰塞湖在工程地質問題、堰體材料組構以及水力學問題上表現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 風險判斷

為了安全、科學、快速地處置堰塞湖，必須根據堰塞湖自身的規模、危險程度、潰決損失等參數來確定其風險狀態，做到因地制宜、有的放矢。

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

根據堰塞體危險性和潰決損失嚴重性將堰塞湖風險等級分為極高風險、高風險、中風險和低風險，分別用Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級表示。堰塞湖風險等級應根據實際情況確定。條件具備時，按風險分析方法計算確定。條件受限時，可查表確定。查表法和風險計算分析確定的堰塞湖風險等級不同時，取較高等級為堰塞湖的風險等級。

應急處置洪水標準分應急處置期和后續處置期兩種情況分別確定。堰塞湖應急處置期洪水標準綜合考慮所處季節、降水及流域資料、影響對象的重要程度、可施工時段、可利用的施工資源、交通運輸條件等確定。

2 堰塞湖應急搶險作業主要內容

在安全評估的基礎上，根據堰塞湖結果制定科學經濟合理的工程治理措施。堰塞湖應急搶險作業主要包括工程措施和非工程措施兩個方面。

2.1 工程措施(即技戰法)

堰塞湖應急處理的基本原則是在較短的時間內，最大可能地降低和排出堰塞湖內攔蓄的大量湖水，保證堰塞湖的穩定與安全。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水位、減少湖內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對下游造成的破壞程度。應急處置的工程措施應根據堰塞湖的具體情況，因地制宜選用。

采取的措施通常包括：①形成搶險運輸通道；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、湖水機械抽排、虹吸管抽排、新建泄洪洞等；④下游河道與影響區內設施防護和拆除；⑤堰塞湖內水位變化和下游河道洪水沖刷可能引起的地質災害體的防護。

2.2 非工程措施

非工程措施包括應急避險范圍確定、應急避險技術和應急避險保障方案的制訂等。根據潰決可能影響情況確定應急避險范圍、時段和影響程度。對于上游，避險范圍應為最高可能水位對應的淹沒區和堰塞湖水位變化引起的次生地質災害影響區。對于下游，應急避險范圍應為堰塞湖泄流后下游過水區及可能引起的塌岸、滑坡氣浪沖擊等次生災害影響范圍。一般情況下，按水情預測的上游來水情況、上游水位上升速度、堰塞體上下游邊坡穩定狀況、堰塞體滲水量等確定應急響應等級的標準。一般分為黃色預警、橙色預警、紅色預警 3 個級別。黃色預警時，應急避險范圍內的所有單位、部門和人員按預案進入防范狀態；橙色預警時，應急避險范圍內的所有單位、鄉鎮、社區、學校應停工、停課，轉移、保護重要設備設施，人員按照預案程序進入疏散準備狀態；紅色預警時，應急避險范圍內的所有人員按照預案程序進行緊急疏散、轉移。應制訂應急避險保障措施和預案，充分做好避險時段的物質、交通運輸、醫療等保障措施。

3 主要搶險施工方案

結合部隊自身實際搶險能力特點及多次救援經驗，本文主要針對工程措施(即技戰法)中的①～③條技戰法在實際救援中的應用進行闡述。

3.1 基本原則

實施搶險作業必須堅持以下原則：以人為本，確保災區人民和搶險人員生命安全；“安全、科學、快速”的除險原則；主動、盡早、除險與避險措施相結合的原則。

3.2 形成搶險運輸通道

當險情發生后，搶險通道是關乎搶險戰機及搶險成敗的關鍵要素，因堰塞湖成因及現場情況不同，每次搶險均需通過現場勘查和綜合研判找出通往搶險工作面的最安全、最快速的通道。例如唐家山堰塞湖排險時無道路通往堰塞體，只能打通空中通道前往，2008年5月26日11：00，1架米-26重型運輸直升機起飛并懸吊第一臺重型機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輸為主、陸地邊開挖邊推進形成運輸通道為輔，兩者相結合的方式成功打通了通往堰塞體的搶險通道。

3.3 堰塞體處置

采取機械開挖為主、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，防止潰決。適用的條件包括：交通條件較好、工程機械易于到達；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。

注意事項如下。

(1)防止水流流速過高，過快沖刷下切堰塞體頂部，導致頂部突然潰決，泄流的同時采取護底和護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間。泄流渠(寬淺型)坡度設置應結合地形予以控制，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組合鏟運為主、自卸車出渣為輔的方式。

(3)開挖應遵循“自上而下、分層開挖”、“由遠及近、先下游再上游”、“粗挖由下至上、清理由上至下”的順序進行。在泄流渠沿河道方向分區、分段、分層布置推、挖、裝施工設備，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，防止坡陡泄流時加大沖刷潰決的風險。

幾種典型機械設備布置包括。

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

圖1 機械開挖渠內外設備接力布置示意

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

圖2 機械開挖渠內設備布置示意

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

圖3 機械開挖渠外設 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，主動遞進破堰，實現安全泄流。

在堰塞體適當位置，首先對表面塊石進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藥包進行拋擲爆破，人工清渣后形成引沖槽，同時利用堰塞湖地形條件并借助水流沖刷夾帶作用，不斷加深和擴大引沖槽，實現安全泄流、排除險情的目的。

適用的條件包括：交通條件差、施工機械不易到達作業面，且時間緊迫；堰塞體高度不高、穩定且未過流。

引沖槽盡量布置在堰頂地形較低、顆粒組成較細的地方，以減少開挖工程量、降低開挖難度、加快開挖進度，同時充分發揮水力挾帶能力。引沖槽轉彎段轉角不宜超過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。出口設置在易于沖刷的地方，以加快形成沖刷臨空面，實現溯源沖刷的目的。

4 安全措施

(1)做好除險作業安全技術交底工作。除險作業人員、設備密集，運輸作業頻繁，并可能伴隨泥石流、塌方等次生災害，安全隱患多發，必須提出詳細的安全作業要求，確保除險人員安全。

(2)落實專人負責堰塞湖周邊安全監測，重點監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定情況。

(3)各除險分隊配備專職安全員，進行跟班巡視，重點部位設安全哨不間斷監視，對人員、設備的安全狀況進行檢查，發現問題及時處理。

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

(5)注意觀測兩岸邊坡的穩定性，搶險人員隨時做好緊急避險的準備工作。

(6)制定除險人員應急撤離預案，必要時修建除險應急通道，做好避險演練，一旦出現險情，立即發出警報。