堰塞湖应急处理对策

土质型堰塞体 组成：以风化层、覆盖层土料为主，兼夹强风化或卸荷岩体。 特点：结构中等密实，堰体本身透水性较差，顶部极易产生溢流。 易发生较大程度的溃决，直至全溃。 实例：六顶桥，海子坪，文家坝，石板沟，红石河，东河口。
土石混合型堰塞体 组成：土料和风化岩石料组成成分基本对等。 特点：结构自然搭配较为密实，堰体本身透水性较差，易形成顶 部溢流。也易发生一定程度的溃决，但规模比土质型堰塞体 要小。 实例：唐家山，火石沟，马鞍石等。
汶川“5.12”地震 堰塞湖应急处理对策
四川省水利厅
2009年12月
梁军
报告主要内容:
1, 2, 3, 4, “5.12”地震堰塞湖产生的背景 现场应急勘查 风险等级评估 应急处置对策
1.“5.12”地震堰塞湖产生的背景
“5.12”八级强烈地震发生在汶川映秀镇附近， 位于东经103.40゜，北纬31.01゜。引发了龙门 山主中央断裂带及其影响带上大规模的山体崩裂、 坍塌，由此造成大量滑坡堵塞或截断河道，形成 上游集聚水体的天然湖泊——地震堰塞湖 “5.12”地震堰塞湖分布在岷江、沱江、涪 江、嘉陵江四大流域各干支流上游的深山峡谷中， 其数量之多、分布之广、危害之大空前绝后，开 展堰塞湖的处置成为抗震救灾期间国内乃至国际 社会高度关注的一大热点。
(hr)
1/3溃坝方案洪峰传播时间图
8
涪 江 桥 通 河 口
6
青 莲 镇
4
低堰塞湖水位，同时，下游淹没线以下
人员必须疏散转移。
通 口 电 站 坝 址 北 川
将 军 石
永 兴 场
2
模型一 模型二 模型三 模型四
50 60 70 距坝址距离(km)
0 0 10 20 30 40
堰塞湖应急处置的基本原则是：“安全、科学、快速”。
287.1
74.7 96.8
2.现场应急勘查
堰塞体物质组成、地 质环境
●
● ●
空中勘查
水文气象资料
堰塞湖特征数据（高 度、水深、可能蓄水量、 堰塞体积等）
● ●
上下游社会经济现状 潜在威胁程度
开展风险评估
陆地勘查
水上勘查
由于缺乏相关标准，地震 后各地报出了多达二百多个堰 塞湖或河道堆积物。 水利专家通过现场勘查取得 第一手材料，分析确立了定义 堰塞湖须同时满足下列三个条 件：
10-50
大块石含土结构 较密 102-103 50-100 30-70
<10
以大块石为主 有孔隙 <102 <50 <30
堰塞体分类——以现场勘察为基础
堆石型堰塞体 组成：以巨石、大块石、块石为主，兼夹碎石与土料。 特点：堰塞体结构空隙较大，自然搭配不均一，结构相对稳定， 极易产生堰体渗流，一般堰塞体顶部较难形成过流，不易整 体溃决。 实例：老鹰岩，老虎嘴，一把刀，小岗剑等。
33°
全新世活动性断层 中晚更新世活动性断层 中更新世活动性断层
弓嘎岭
7
樟腊 元坝子 松潘
隐伏活动性断层
推测活动性断层 逆 断 层
4
3
虎牙关 平武
平 推 断 层
9
一 般 断 裂
松平沟
2
1 嘉 陵
广元
32°
第 第 四 三 系 系
北川
门 山
平通
19
响岩
K
32°
m
江
岷 茂汶
太平
通口 江油
新生代地层界线
地震震中及震级 M=8.0
●堰体最大高度大于10米；
●库容大于10万立方米；
●堰塞体上游集雨面积大于20
平方公里。
绵阳53座 堰 塞 湖 分 布 情 况 德阳14座
广元21座
成都9座
104座堰塞湖
阿坝7座
蓄水量大于 100万m3 35座 阿坝1座 成都3座 德阳4座 绵阳24座 广元3座 成都2座
堰体高度大于 70m 阿坝1座 15座 广元2座 德阳3座 绵阳7座
堰 塞 湖 应 急 处 置 总 体 思 路
危险等级划分 堰塞体稳定性分析 堰塞体结构稳定分析/溃堰洪水计算/下游淹没线 下游人员避险转移预案 时间/路线/转移信号 监测预警措施 气象预报/水文分析/远程监控
工程排险方案 整治方案设计/施工组织设计 排险实施 机械调运/施工人员/炸药
实例——唐家山堰塞体稳定性评价
四川省地震灾区影响范围示意图
地震极度重灾区 约5.72万平方 公里。堰塞湖分 布在成都、德阳、 绵阳、广元、阿 坝五市州。
嘉陵江流域：22座 汶川“5.12”地震在四 川省四市一州共形成104座 地震堰塞湖，数量之多、 范围之广历史罕见，广布 于岷江、沱江、涪江、嘉 陵江四大流域。 堰塞湖Байду номын сангаас变了河流的自 然形态，上游淹没土地房 屋、下游构成洪水威胁， 堰塞湖溃决后形成的大洪 水与地震灾害合称两大 “巨灾”，其破坏力常不 亚于地震灾害本身，给人 类社会造成巨大损失，历 史上教训惨痛。 成都:9座 阿坝:7座 德阳:14座 绵阳:53座 岷江流域：14座 涪江流域：52座 沱江流域：16座 广元:21座
暂时型堰塞湖——堰体组成结构稳定性差，很快被后来 聚集的水体冲毁，具一定危害性。
稳定型堰塞湖——常常是河谷地形条件好，滑坡体量大， 堰体地质结构相对较好，堰塞湖形成的天然水库可以长久保留。
根据现场勘查情况，对堰塞湖溃决危险性进行评估，建立了堰塞湖 溃决风险等级评估标准表（风险评估标准表）其依据是：1）下游潜在 威胁程度，2）堰塞体结构特征，3）堰塞湖最大可能蓄水量，4）堰 塞体的高度，5）堰塞体上游集雨面积等五个因素进行综合分析，其中 对下游潜在威胁程度、堰塞体结构特征和最大可能库容是三项重要评 估指标，堰塞体集雨面积、堰体高度是相关联指标。
105° 武都 肃 龙 文县 江 5 涪 青川 江 龙
南坝
106° 陕 康县 省 西 省 33°
图
例
6
1879.7.1甘 肃 武 都 南 8.0级 地 震
08.5.12地 震 破 裂 面 通 过 区 域 主中央断裂地表山体严重变形段 受地震活动牵引的主边界断裂
强烈地震密切相关 汶川“5.12”强烈地震 发生在龙门山主中央断裂 带上，龙门山主中央断裂 带西南始于泸定附近，向 北东延伸经盐井、映秀、 太平、北川、南坝、茶坝、 青川插入陕西境内与勉 县——阳平关断裂相交， 斜贯整个龙门山，长达约 500余公里。 堰塞湖均沿地震带及 其影响带展布。
（高22-60m，顺河长360-515m，横 河宽130-220m，堰塞体356万m3， 推算最大蓄水800万m3）
安县肖家桥堰塞湖航拍图
（高57-90m，顺河长160-390m，横 河宽130-260m，堰塞体242万m3， 推算最大蓄水1200万m3）
102°
103°
0
20
40 Km
104° 白 甘 8 南坪
采用的方法是：“疏导、引流、降水”。
主要措施有：工程处置排险和下游人员转移避险。
工程处置排险措施——
◆方法一。人工处置方法。对交通极为不便的堰塞体，应充分利用
天然低凹地形，开挖溢流泄水槽，按照“分次爆破、分层开挖、挖 爆结合、淘冲引流”的方法，有效降低堰体高度和堰前水位
◆方法二。机械作业方法。把握时机进行高效的机械化施工作业。
采取“机械淘渣、水力冲渣、机械运渣、淘冲运结合”的方式，开 挖溢流泄水槽，实现可控泄流，降低堰塞体溃决风险。
唐家山堰塞体（局部）
（高82-124m，顺河长620-810m， 横河宽400-650m，堰塞体2037万m3， 最大蓄水3.16亿m3）
安县老鹰岩堰塞体（局部）
（高106-140m，顺河长130-500m， 横河宽30-240m，堰塞体470万m3， 推算最大蓄水500万m3）
青川石板沟堰塞湖库区
典型年统计降雨量（mm） 2005年 1143.8 1233.2 1122.5 1063.8 2112.9 1382.5 823.1
彭州市 崇州市 什邡 绵竹 安县 北川 茂县
221.5 156.6 279.4 263.1
1014.1
1856.7 1053.4 707.6
1755.2
1088.1 731.3
县（市）
集 雨 面 积 （km2） 1330 1088 864 1245 1404 2865 3855
多年统计（mm） 资料年份 1956--2007 1956--2007 1956--2007 1956--2007 1956--2007 1956--2007 1956--2007 多年平均降雨 量 1261.6 1214.7 1284.2 1222.2 2042.3 1162.8 828.1
极高危险1座
104座 堰塞湖
高危险7座
中危险27座
低危险69座
堰塞湖的风险分级为应急处理措施选择提供了重要依据
4, 应急处置对策
堰塞湖的应急处置
分两个阶段： 第一阶段为堰塞湖应急排险阶段 （5月29日—6月13日） 第二阶段为应急处置后评估阶段 （6月14—7月31日）
现场勘查 风险分析评估
堰塞体结构稳定——在上游水位750 m且遭遇8度地震时，
上、下游边坡会发生局部失稳，但整体依然稳定。
堰塞体渗透稳定——现场观察堰塞体下游坡面，仅在 669~700m高程一带发现几处出水点，流量约1 ~ 2 m3/s， 流量稳定，水质基本清澈，堰体不会出现渗透破坏迹象。
2 实例——唐家山堰塞体溃坝洪水分析
1/3溃坝方案洪峰流量沿程变化
洪峰流量(10 4 m 3 /s)
5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0 10 20 30 40 50 60 70 距坝址距离(km)
坝 北 址 川 通 口 电 站 模型一 模型二 模型三 模型四 永 兴 场 青 莲 镇 通 河 口 涪 江 桥
●
●
气候影响因素
近年来由于极端气候对环境造成不利影响和一些地方的 人类活动疏于环境保护等原因，山体水分涵养缺失，水土 流失严重，极易发生崩塌、滑坡阻塞河道的堰塞体。
四川省堰塞湖所在县（市）降雨量统计表 (四川省水文局资料)
2006年 867.1 920.6 835.1 799.4 1295.9 828.3 663.1 2007年 1109.3 1020.5 1056.7 三 年 平均值 1040.1 1058.1 1004.8 959.1 均值差 (mm)
30°
11
12 13 14 15
10
泸定 渡 冷亟
102°
特殊的地理环境 堰塞湖的形成地区多为 河流峡谷地带，地貌构造 单元一般为中低山～高山 地区，高差一般在5003500米左右，这些地区河 谷深切，山体陡峻，客观 上形成了地表地质灾害易 发条件。 汶川“5.12”地震堰塞 湖多数是高速滑坡形成的 河道堵塞。据统计分析， 高差一般在30—120m以上 (有的高达280m)。
双河
31°
M=6.0～ 6.9
13
彭县
14
金堂 成都
15 15
M=5.0～ 5.9 M=4.7～ 4.9
2
江 崇庆
青 陇东 宝兴
8 塔藏断裂 9 松平沟断裂
10 11
邛崃
大 天全 衣 仁寿 江 河 103° 乐山 104° 105°
大渡河断裂 康 定 -磨 西 断 裂 灌 县 -绵 竹 隐 伏 断 裂 30° 大 邑 -彭 县 隐 伏 断 裂 新 津 -德 阳 隐 伏 断 裂 龙泉山断裂带 106°
四川省104处堰塞湖分布图
唐家山
石板沟
罗家大坪
映秀上游
黑洞崖 海子坪
3. 风险等级评估
堰塞体堵塞河道形成堰塞湖，将对下游城镇、居民构成严 重威胁。堰塞湖的危害在于堰塞体组成物质及其结构的不 确定性和水体不断聚集形成潜在的洪水破坏力。
危害型堰塞湖——堰塞体上游集雨面积大，来水量大， 落差大，堰体结构不足以抵抗较高的水压力，往往在形成后几 天至几周内溃决。
安县
活动断裂编号及名称 1 龙门山主边界断裂 绵阳 2 龙门山主中央断裂 3 龙门山后山断裂 4 虎牙断裂 5 雪山断裂 6 岷江断裂 7 牟 泥 沟 -羊 涧 河 断 裂 31°
2008.5.12汶 川 8.0级 地 震
草坡 耿达
龙
汶川
汉旺 绵竹 12 德阳
门 山
M=7.0～ 7.9
映秀 3 灌县 水磨 1
堰塞湖溃决风险等级评估标准表
危险级别 影响因素 极高危险 高危险 中危险 低危险
对下游威胁程度（万人）
堰塞体结构特征 最大可能库容(万m3) 堰塞体集雨面积（km2） 堰体高度(m)
>100
以土质为主 结构松散 104 >1000 >100
50-100
土含大块石 结构较松散 103-104 100-1000 70-100
以1/3溃坝方案计算，堰塞体洪峰流 量26440 ~ 43200 m3/s，到下游68
将 军 石
km 处 的 绵 阳 市 涪 江 桥 的 流 量 仍 有
10860 ~ 12860 m3/s，沿途洪量均 超过防洪标准。
溃坝洪水到涪江桥的传播时间为5 ~
6 小时。 由此，需采取工程措施开挖泄流槽降