牛栏江红石岩堰塞湖应急处置措施浅谈

王永德，王 玥

（1.云南省防汛抗旱指挥部办公室，650021，昆明；2.云南大学经济学院，650091，昆明；3.云南省水利水电科学研究院，650000，昆明）

一、概 况

2014年8月3日云南省鲁甸县发生6.5级地震，据不完全统计，地震灾害造成周边5个县（区）水利震损，直接经济损失总计131 090.1万元，其中包括水库28座，损失7 660万元；堤防147处134.45 km，损失22 298.8万元；乡村供水水源设施23 703处，供水管道1 812.3 km，影响37.7万人，损失30 298.4万元；灌溉排涝设施建筑物435座，渠道585.43 km，影响灌溉面 积44.6万亩 （15亩=1 hm2，下同），损失34 324.7万元；水文设施测站121个，损失134万元；水保设施工程58处，损失2 889万元；其他水利设施（小塘坝、涵闸、水窖等）51 478个（处），损失33 485.2万元。

地震造成牛栏江鲁甸县红石岩村上游河段发生严重山体垮塌，堵塞牛栏江形成库容达2.6亿m3（实际蓄水量最大达到6 404万m3）红石岩堰塞湖，堰体顶部最低高程1 216 m，高83～96 m，轴线垂直河道方向迎水面长286 m、背水面78 m，顺河方向宽度753 m，上下游边坡均约为1∶1，堰塞体总方量约1 200万m3，是四川唐家山堰塞湖的4倍。堰塞体为两岸全强风化白云岩高速崩落而成，右岸崩塌量较大，约占70%。堆积物中巨石体约占10%，块径30 cm以上的约占30%，块径10～30 cm的约占40%，块径10 cm以下的约占20%，从表面看，堆积介质自上而下均一性较好。在水位1 216 m时总库容为2.6亿m3，上游回水长度25 km，堰塞体处集水面积11 832 km2，堰塞体位于红石岩取水坝下游600 m。

根据堰塞湖划分标准，红石岩堰塞湖属大型堰塞湖，堰塞体危险级别为极高危险，风险等级为Ⅰ级（最高级别）。堰塞湖形成后，水位以每小时0.6～1.2 m的速度急剧上涨。一旦溃决，将对上下游沿江两岸会泽、鲁甸、巧家、昭阳等4县（区）12个乡镇、3万余人、3万亩耕地、3个水电站带来灾难性损失。

二、主要措施

1.科学制定处置方案

堰塞湖排险处置指挥部组织国内富有经验的专家和设计单位，现场实地察勘，在资料缺乏、时间紧迫的情况下，仅用2天多时间，通过分析堰塞湖不同堰前水位、遭遇不同频率洪水（P=20%，P=5%）水库水位上涨对上游的影响，以及堰塞体全溃、2/3溃、1/2溃、1/3溃4种情况下对下游的影响。于8月6日中午提出了《云南省鲁甸“8·03”地震牛栏江红石岩堰塞湖应急排险处置报告》，为开展应急处置提供了必要条件。

2.处置方案

红石岩堰塞湖应急处置方案由工程措施、非工程措施与群众转移避险措施相结合的应急排险综合措施体系组成，主要包括：以最快的速度在堰塞体顶部开挖泄流槽、加大红石岩发电引水隧洞泄量、上下游水库联合调度、水情监测预警、群众转移等措施，通过综合处置措施，实现加大泄量、降低水位、减少库容，极大地化解溃决风险。

工程应急处置主要包括：在堰塞体顶部开挖8 m深泄流槽，爆破红石岩电站引水隧洞施工支洞检修门闷头增大下泄流量，打通右岸交通洞作为排水通道。群众转移避险措施包括：划定风险区和预警区，建立群众转移避险的责任制、预警机制和风险识别机制。

（1）工程应急处置

①堰顶部开挖泄流槽。堰塞体顶部开挖8 m深泄流槽。于8月12日泄流槽开挖达到1 216 m高程，完成泄流槽应急排险开挖任务，达到防御5年一遇的洪水标准，有效降低堰塞湖溃堰风险，大大缩小了堰塞湖风险区和预警区的避险转移范围，有效降低了堰塞湖水位和溃坝风险。

在泄流槽开挖施工中，针对堰塞体结构密实、巨石成堆、爆破频繁、作业面狭窄等困难条件，采用“裸爆找平开路、轻重装备协同、劈裂解爆并举、固基护坡成槽、开槽引流除险”等技战法，既满足了抢险进度，又确保了施工安全。截至8月12日8时，泄流槽累计爆破9.9万m3，开挖9.1万m3，平均下挖深度6.2 m，部分槽段已达8 m，完成总量的90%。

②充分利用原有通道加大泄流量。为降低风险，争取堰塞湖处置时间，通过红石岩水电站引水隧洞调压井及施工支洞检修孔联合形成堰塞湖应急泄流通道。一是利用红石岩水电站调压井自由溢流泄洪。红石岩引水隧洞全长2 920 m，内径8.8 m钢筋混凝土衬砌。调压井为阻抗式，内径20.0 m，阻抗孔孔径8.8 m，调压井顶部高程1 170.50 m且与地表相通，当堰塞湖库内水位高于调压井顶部后，可形成自由溢流泄洪，在水头差分别为10 m、15 m、20 m时，调压井自由最大泄流量分别为266 m3/s、352 m3/s、423 m3/s。二是爆破拆除红石岩电站引水隧洞调压井施工支洞堵头检修门闷头。红石岩电站引水隧洞下游靠近调压井附近设有一断面9 m×8 m的施工支洞，施工支洞堵头末端设有直径1.8 m闷头。于8月10日11时58分成功爆破，形成自电站取水口→引水隧洞→施工支洞的泄水通道。通过对红石岩电站施工支洞堵头末端闷头成功实施爆破拆除，加上引水洞调压井自由泄流，下泄流量从80 m3/s增加到300 m3/s，堰塞湖水位上升速度由最初0.6～1.2 m/h减缓到约0.1 m/h，堰塞湖库容增加势头明显减缓。

（2）水库联合调度

一是调度堰塞湖上游的牛栏江德泽水库下闸拦截上游洪水，减少堰塞湖入库流量，减缓水位上涨速度，德泽水库共拦蓄6 000万m3洪水，为沿江两岸危险区群众转移和实施应急排险争取时间。二是协调堰塞湖下游的天花板、黄角树电站加大下泄流量预泄腾库，腾出库容近1亿m3，为堰塞体排险赢得了宝贵时间。

（3）联合监测预警，科学防控

水文、气象、地质部门联合行动，对堰塞湖开展全方位、多角度监测预报。一是气象水文应急监测。调集国内优秀气象水文监测技术人员和先进设备，增补测站，强化实时监测发布预警，为群众转移避险和堰塞湖应急处置提供科学决策。二是地质灾害监测。堰塞体右岸高达600 m的边坡坡度陡峻，裂缝发育，稳定性很差，坍塌和崩落时有发生，严重危及下部安全。左岸约4 560万m3的古滑坡体，表面局部破坏严重。堰塞湖库区有11个滑坡、7个崩堆积体、14处不稳定斜坡及4条泥石流沟。通过对上述不良的地质体进行监测，为库区周边居民转移避险及应对牛栏江再次堵塞、堰塞体整治提供科学支撑。

（4）转移避险措施

按方案划定了风险区和预警区，建立了群众转移避险的责任制、预警机制和风险识别机制。启动了上游淹没区、下游风险区范围内群众的转移避险工作，明确转移乡镇、村组，建立健全堰塞湖威胁区群众疏散转移责任制，全面细化责任部门和责任领导任务。截至8月11日12时，昭通市鲁甸县、巧家县、昭阳区和曲靖市会泽县4县（区）12个乡镇共疏散转移堰塞湖威胁区群众12 797人，其中上游转移群众3 548人，下游转移群众9 249人。

三、结 论

①危险级别高。牛栏江红石岩堰塞湖属大型堰塞湖，堰塞体危险级别为极高危险，风险等级为Ⅰ级（最高级别）。

②体量大。红石岩堰塞湖库容达到了2.6亿m3，水位高出下游河道70多m，堰体总方量达到1 200万m3，高约83～96 m，汇水面积达到12 000 km2，是四川唐家山堰塞湖的4倍。

③风险大。堰塞湖水位上涨迅速，直接威胁区人多、地多、电站多。堰塞湖形成初期水位以0.6～1.2 m/h的速度快速上涨。

④堰塞湖排险处置异常困难。堰塞湖左岸下游通往堰塞体的道路，有许多路段是在断岩上凿壁修路，右岸上游的道路有2 km只能靠水路进行水上运输。堰塞体两岸山体，尤其是右岸高600 m的陡峭山体，受余震影响不断崩塌，给排险施工造成了很大安全隐患。堰塞体上巨石林立，只有先爆破成小块石后才能使用大型机械。湖面上漂浮物多，影响运输安全。施工作业需要冒着生命危险，克服难以想象的困难。

⑤处置措施得力。红石岩堰塞湖排险处置采取“上堵、中排、下泄”和群众避险转移相结合，辅以水文应急监测预警的综合措施。上堵就是利用堰塞湖上游的牛栏江德泽水库关闸围堵6 000万m3入湖水量，减缓堰塞湖水位上涨速度，为沿江两岸危险区群众转移和实施应急排险争取时间；中排就是在堰塞体顶部开挖泄流槽和对红石岩电站引水隧洞调压井施工支洞堵头检修门闷头实施爆破泄流的应急排险处置；下泄就是腾空下游天花板、黄桷树两座水电站库容近1亿m3，做好蓄滞堰塞湖洪水准备。按照划定的上游淹没区、下游风险区的范围，迅速、有序转移堰塞湖上下游受威胁地区群众12 797人。

[1]夏仲平，赵坤云，刘加龙，等.云南昭通鲁甸县“2014.8.3”地震牛栏江红石岩堰塞湖风险分析及应急处置[J].中国防汛抗旱，2014（5）.