鸡尾山堰塞湖后续处置措施对策研究

陈 雷

（重庆市水利电力建筑勘测设计研究院 重庆 400020）

堰塞湖是指河流被外来物质堵塞而形成的湖泊，常由山崩、地震、滑坡等喷发的熔岩流和流动沙丘等造成，在我国西南部地区发生较为频繁。对于堰塞湖的治理，一直是地质、水利工作者的一门抢险救灾的重点研究课题。堰塞湖的后续处置方案是具体工程区情况和当地整治要求相结合的综合性方案对策，对整个灾害处理起着决定性的作用。

1 鸡尾山堰塞湖灾害概况

1.1 鸡尾山堰塞湖概况

1.1.1 灾害发生情况

2009年6 月5 日14 时52分，重庆市武隆县铁矿乡鸡尾山发生严重的山体崩滑灾害，造成72人失踪。同时，崩滑体堵塞乌江支流石梁河上游支流铁匠沟（和平沟）。崩滑体顺铁匠沟长约1870m，面积约50万m2，总方量约596万m3，形成上游集雨面积约5.1km2、坝高28m～35m、最大库容约49万m3的堰塞湖。

笔者作为重庆市水利局直属设计院参加了本次堰塞湖的现场抢险救灾工作，并在单位相关领导的指导下共同主持了本次堰塞湖应急处理方案的设计工作。

重庆市委、市政府提出武隆鸡尾山“6·5”崩塌灾害抢险分为两个阶段，第一阶段工作目标是为搜寻救援井下矿工提供保障；第二阶段的主要工作是防止堰塞湖导致的次生灾害。

1.1.2 水文地质情况

通过现场勘查和资料论证，有关鸡尾山堰塞湖的相关水文地质情况如下所述：

鸡尾山堰塞湖位于武隆县铁矿乡的乌江二级支流铁匠沟河段。本流域径流由降雨形成，堰塞体处多年平均流量0.13m3/s，多年平均径流量398万m3。

工程区域属四川盆地南东边缘与云贵高原北端交汇地带。总体地势西南高东北低，和平沟（铁匠沟）沟谷深切，沟两岸山高坡陡，山体连绵，多为对称“V”型谷。

区域不良地质现象较发育，主要表现为崩塌和滑坡。近年在武隆县发生的造成特大人身伤亡的滑坡主要有三次，均造成了较大财产损失和人员伤亡。

2 鸡尾山堰塞湖崩滑体情况分析

为合理处理堰塞湖灾害，需先对堰塞湖现状情况进行分析，据现场踏勘测量，鸡尾山崩滑堆积体在平面上可分为4个区，从上游到下游分别为：崩塌源区、主坝体堆积区、下游紧邻堆积区和坝尾堆积区。

堰塞坝主要组成物质为大块石，块石岩性主要为二迭系下统茅口组、栖霞组灰岩，块石处于微新状态，强度高，最大块径12m，坝体堆积稍密，仅局部架空，坝体自稳性较好，坝基河床自然坡度约3°，坝基稳定性较好。

下游紧邻堆积区主要组成物质为大块石，块石处于微新状态，强度高，最大块径8m，坝体堆积稍密，仅局部架空，自稳性较好，堆积体地表坡度约3°，河床自然坡度约3°～8°，小于大块石的内摩擦角，堆积体边坡稳定性较好。

坝尾堆积区主要组成物质为碎石土夹大块石，堆积体地表坡度10°～18°，河床自然坡度约8°～20°，顺沟向抗冲、抗滑稳定性好。

综上分析，由于堰塞湖库容不大，当发生强降雨时，堰塞体溢流后可能出现表面冲蚀及下部细颗粒流失造成堰体变形，也可能形成泥石流，但发生整体溃决的可能性不大。

3 鸡尾山堰塞湖整治方案情况

根据铁矿乡鸡尾山滑坡带现有地形及周边情况，可判断堰塞湖不会发生整体垮塌而导致堰塞湖快速溃决，总体处于稳定状态。

根据当地情况，后续处置方案布置，方案一：防渗蓄水、泄流渠泄洪、沟尾修建拦渣坝；方案二：防渗蓄水、泄流隧洞向邻谷泄流、在隧洞出口修建泄洪渠；方案三：在堰塞湖现有坝体上游处修筑堆石坝、结合现状坝体泄流隧洞向邻谷泄流、在隧洞出口修建泄洪渠。共三套方案。

3.1 方案一

3.1.1 主坝体及防渗体

在第一阶段抢险过程中，已搭建部分应急防渗体。现在原防渗体的基础上扩展新防渗体，采用粘土斜墙形式，顶宽5m，上游坡比为1∶2.0。顶部采用碎石垫层，外包C25混凝土。坡面从内至外依次铺设一层土工布、碎石反滤层及干砌块石护坡。校核洪水位1103.79m，库容28.5万m3。

3.1.2 泄流渠

为宣泄洪水，防止洪水漫顶，根据鸡尾山堰塞体的形态和地质条件，结合堰塞体左岸的低洼凹槽进行泄流渠的布置。泄流渠采用梯形断面，开口宽度34m，两侧边坡坡比为1∶1.5。开挖深度8.0m，总长2010m。泄流渠渠内采用0.3m的C15混凝土衬砌，泄流渠主坝体堆积区段纵坡比1∶3.0，其后泄流渠坡度随地形线随坡开挖。

3.1.3 尾部防护

由于水流冲击及暴雨淘刷，为保证堰塞体稳定、减缓水流冲击形成泥石流，在堰塞体末端采用钢筋石笼进行防护。沿铁匠沟方向护坡长度为43m，均宽为38m，钢筋石笼厚度3.0m，在上部设一5m高的遮挡体。

3.1.4 拦渣坝

为防止泥石流次生灾害对铁匠沟汇入干流大洞河产生不利影响，在铁匠沟里设置拦渣坝。根据铁匠沟地形条件，适宜在河口建坝成库，即两河口拦渣坝。两河口拦渣坝坝高46.2m，高出河床覆盖层44m。坝顶宽 10m，上游坡 1∶2，下游坡 1∶2.5，采用堆石体外包钢筋石笼形式，并用钢筋石笼制成基座。该结构形式具备柔韧性和透水性的特点，能适应地基不均匀沉降并可使排水顺畅。拦渣库容约75万m3。

3.2 方案二

3.2.1 主坝体及防渗体

方案二主坝体及防渗体布置与方案一相同。

3.2.2 泄洪隧洞

为主动减少堰塞湖溃决危险，避免被动防治堰塞湖危害，方案二设置泄洪洞，将汛期来水导入邻谷之中，主动防御可能形成的泥石流次生灾害。

鸡尾山堰塞湖整治工程泄水建筑物设计洪水标准为20年一遇，洪峰流量61.7m3/s。校核洪水为200年一遇，最大洪峰流量94.5m3/s。

现场左岸塌方严重，右岸山势高耸，故泄水建筑物采用泄洪隧洞形式，布置于堰塞坝右岸。为避开左岸危岩体，泄洪隧洞进口位于距现防渗体道路上游约400m处。出口消能形式采用底流消能。

3.2.3 泄洪渠

泄洪隧洞出口所在冲沟下游存在大量农田，为保障农田安全，在下游冲沟沿线修筑泄洪渠。泄洪渠长约800m。泄洪渠为梯形断面，底宽5m，采用10cm厚C20喷射混凝土护壁。

3.3 方案三

3.3.1 主坝体及防渗体

工程处理时鸡尾山滑坡体左岸尚有一定方量的石块有垮塌可能，为避免二次滑坡对规划的水库产生不利影响，在堰塞湖上游约500m处拟定了一处坝址，以消除潜在滑坡影响。

堰前坝址处拟修建一堆石坝，坝顶宽度10m，坝轴线长74m，上游坡度1∶1.5，下游坡度1∶2。堆石坝前段设置防渗体，防渗体高程与坝体高程齐平。顶部采用碎石垫层，外包C25混凝土。坡面从内至外依次铺设一层土工布、碎石反滤层及干砌块石护坡。

3.3.2 泄洪隧洞

泄洪隧洞布置于坝体右岸，为岸边有闸控制泄洪隧洞。隧洞断面形式与方案二相同，但洞线较方案二长。

3.3.3 泄洪渠

泄洪渠布置与方案二相同。

4 鸡尾山堰塞湖整治方案比选

4.1 方案一

优势：在堰塞体开挖泄流渠，能有效宣泄堰塞湖洪水，防止堰塞湖因行洪不利威胁坝体稳定。在本河道和平沟汇入干流处大洞河的沟口两河口处设置拦渣坝，能一定程度地拦蓄区间泥石流灾害，防止本区域泥石流对下游造成不利影响。

劣势：本方案两河口处设置拦渣坝工程量较大，方案施工条件较为艰难，对堰塞体影响区域较大，整体投资不为最优。

4.2 方案二

优势：利用应急抢险已有防渗体，在堰塞体上修筑防渗体，能保证现有坝体稳定。结合铁矿乡地形，开凿隧洞，将和平沟汛期洪水引入邻谷中，以防止堰塞体形成大规模泥石流，属于主动防御本谷泥石流灾害方式。建筑布置简单，工程投资3201.12万元，相对投资较小。

劣势：因将本流域洪水引入了邻谷，对邻谷水土防治可能存在较大影响；且因未对邻谷进行详尽踏勘，若其亦存在地质灾害风险，有发生泥石流等次生灾害的可能性，则对邻谷下游已建电站和临河铁矿矿厂存在潜在危害。

4.3 方案三

优势：在堰塞坝上游修筑一堆石坝，并开凿隧洞到邻谷支沟中。本方案能减轻危岩体的潜在危害，防止落石堵塞洞口侵占库容。

劣势：工程投资较方案二大，隧洞洞长增加，难于在限定工期内施工完毕，且堆石坝坝后至堰塞体坝前所形成集雨面积不易处理，对堰塞体存在安全隐患。

通过方案比选，我们能认识到从工程措施方面，方案一采用传统的疏导泄洪方法，通过设置泄流渠、对堰塞体进行尾部防护和在下游河口处设置拦渣坝，能较为有效的防止次生灾害，但方案一存在工程量较大，作业面较广的缺点，且对堰塞体自身的稳定性存在一定干扰；方案二具有主动性较强，工程技术较为成熟的优点，但因对邻谷进行全面地质灾害风险调查工作量较大，难以深入开展，故对次生灾害的诱发风险难以估计；方案三考虑了堰塞湖垮塌区二次垮塌对后续工程的风险影响，但对邻谷同样存在诱发次生灾害的影响，且工程投资较方案二大。

堰塞湖整治首要任务是根据堰塞体风险等级评估，保证堰塞体自身稳定和顺利泄洪，若应急处理的泄洪通道不满足后期洪水标准要求，应布置其他泄流通道；其次堰塞湖可能产生的再次滑坡、崩塌和泥石流危害，在条件允许情况下，对其进行治理和防护。

本工程通过论证比选，方案二和方案三均会对邻谷产生影响，虽对本流域泥石流有主动防护减少作用，但在邻谷地质灾害现状情况不明的情况下，可能导致邻谷产生不良次生灾害。堰塞湖治理应尽量减少对邻近区域的影响，防止造成新的灾害，规避人为风险。不对邻谷产生影响，也可避免因未发生灾害地区警惕性较已发生灾害地区低，造成较大损失的情况。

综上所述，方案一相对比较适应工程灾害现场实际情况，虽无方案二、三主动防御灾害的优势，但通过疏、导、拦，亦能有效减轻本流域次生灾害风险，故在本流域内采取疏导为主，拦蓄为辅的措施，是符合鸡尾山堰塞湖整治情况的。

5 结语

堰塞湖灾害时常发生，对人民生命财产安全造成极大危害，通过实际抢险工作，在治理方案决策时，我们应注意多种措施互相结合，以疏导为主，并注意可能形成的次生灾害对本流域和相近区域的影响，结合实际情况，切实做到工程可行有效。陕西水利

[1]重庆市武隆县鸡尾山堰塞湖后续处置工程设计方案报告[R].重庆市水利电力建筑勘测设计研究院,2009.

[2]堰塞湖应急处置技术导则[S].北京：中国水利水电出版社,2009.

[3]堰塞湖风险等级划分标准[S].北京：中国水利水电出版社,2009.