堰塞湖应急抢险救援机制概述

(中国人民武装警察部队 水电第一支队， 河北 唐山 063000)

1 堰塞湖形成与溃决特性

1.1 堰塞湖定义

堰塞湖(Dammed lake)指由于地震、降雨和融雪等原因引起大规模山体滑坡、泥石流堵塞河道后蓄水而形成的湖泊，也称“悬湖”。

1.2 形成特性

堰塞体主要是快速堆积所致，组成物质复杂多样，坝体结构较为松散，属于短暂的湖泊形态。随着堰塞湖区内水位升高，渗透压力逐渐增大，在疏松堆积体中形成管涌、流土可能导致堰塞体溃决，也可能因水流漫顶而溃决，造成堰塞湖上下游的次生洪水灾害。

1.3 溃决机理

堰塞湖是一种天然形成的蓄水体，堰塞湖的堰塞体是自然灾害的产物，不同于经过专门设计的水利工程设施，堰体材料没有经过人工选择和施工碾压，可能存在架空、内部物质组成和结构差异明显等现象，易产生渗透变形、沉降变形和稳定性等诸多工程问题。堰塞湖在工程地质问题、堰体材料组构以及水力学问题上表现出的差异和离散特征，直接影响和决定着堰塞体的溃决模式和过程。

1.4 风险判断

为了安全、科学、快速地处置堰塞湖，必须根据堰塞湖自身的规模、危险程度、溃决损失等参数来确定其风险状态，做到因地制宜、有的放矢。

按可能的最高水位对应的库容将堰塞湖的规模分为大型、中型、小(1)型 和小(2)型。

根据堰塞体危险性和溃决损失严重性将堰塞湖风险等级分为极高风险、高风险、中风险和低风险，分别用Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级表示。堰塞湖风险等级应根据实际情况确定。条件具备时，按风险分析方法计算确定。条件受限时，可查表确定。查表法和风险计算分析确定的堰塞湖风险等级不同时，取较高等级为堰塞湖的风险等级。

应急处置洪水标准分应急处置期和后续处置期两种情况分别确定。堰塞湖应急处置期洪水标准综合考虑所处季节、降水及流域资料、影响对象的重要程度、可施工时段、可利用的施工资源、交通运输条件等确定。

2 堰塞湖应急抢险作业主要内容

在安全评估的基础上，根据堰塞湖结果制定科学经济合理的工程治理措施。堰塞湖应急抢险作业主要包括工程措施和非工程措施两个方面。

2.1 工程措施(即技战法)

堰塞湖应急处理的基本原则是在较短的时间内，最大可能地降低和排出堰塞湖内拦蓄的大量湖水，保证堰塞湖的稳定与安全。处理措施的目的是在堰塞湖水位上涨过程中，尽最大努力降低湖内水位、减少湖内水量和上游受淹范围，防止堰体突然溃决，从而降低湖水下泄时对下游造成的破坏程度。应急处置的工程措施应根据堰塞湖的具体情况，因地制宜选用。

采取的措施通常包括：①形成抢险运输通道；②堰塞体开渠泄流、引流冲刷、拆除或爆除；③湖水排泄，如上游垭口疏通排洪、湖水机械抽排、虹吸管抽排、新建泄洪洞等；④下游河道与影响区内设施防护和拆除；⑤堰塞湖内水位变化和下游河道洪水冲刷可能引起的地质灾害体的防护。

2.2 非工程措施

非工程措施包括应急避险范围确定、应急避险技术和应急避险保障方案的制订等。根据溃决可能影响情况确定应急避险范围、时段和影响程度。对于上游，避险范围应为最高可能水位对应的淹没区和堰塞湖水位变化引起的次生地质灾害影响区。对于下游，应急避险范围应为堰塞湖泄流后下游过水区及可能引起的塌岸、滑坡气浪冲击等次生灾害影响范围。一般情况下，按水情预测的上游来水情况、上游水位上升速度、堰塞体上下游边坡稳定状况、堰塞体渗水量等确定应急响应等级的标准。一般分为黄色预警、橙色预警、红色预警 3 个级别。黄色预警时，应急避险范围内的所有单位、部门和人员按预案进入防范状态；橙色预警时，应急避险范围内的所有单位、乡镇、社区、学校应停工、停课，转移、保护重要设备设施，人员按照预案程序进入疏散准备状态；红色预警时，应急避险范围内的所有人员按照预案程序进行紧急疏散、转移。应制订应急避险保障措施和预案，充分做好避险时段的物质、交通运输、医疗等保障措施。

3 主要抢险施工方案

结合部队自身实际抢险能力特点及多次救援经验，本文主要针对工程措施(即技战法)中的①～③条技战法在实际救援中的应用进行阐述。

3.1 基本原则

实施抢险作业必须坚持以下原则：以人为本，确保灾区人民和抢险人员生命安全；“安全、科学、快速”的除险原则；主动、尽早、除险与避险措施相结合的原则。

3.2 形成抢险运输通道

当险情发生后，抢险通道是关乎抢险战机及抢险成败的关键要素，因堰塞湖成因及现场情况不同，每次抢险均需通过现场勘查和综合研判找出通往抢险工作面的最安全、最快速的通道。例如唐家山堰塞湖排险时无道路通往堰塞体，只能打通空中通道前往，2008年5月26日11：00，1架米-26重型运输直升机起飞并悬吊第一台重型机械空投至堰塞湖坝顶；再如，牛栏江红石岩堰塞湖则通过水上浮船运输为主、陆地边开挖边推进形成运输通道为辅，两者相结合的方式成功打通了通往堰塞体的抢险通道。

3.3 堰塞体处置

采取机械开挖为主、巨石爆破解小为辅助手段，快速开挖泄流渠，提前泄流，降低水位，防止溃决。适用的条件包括：交通条件较好、工程机械易于到达；堰塞体堆积物较松散易于挖掘； 堰塞体高度较高，蓄水量大，一旦溃决对下游危害特别巨大。

注意事项如下。

(1)防止水流流速过高，过快冲刷下切堰塞体顶部，导致顶部突然溃决，泄流的同时采取护底和护坡等措施以增加泄流渠的抗冲刷能力，以最大限度延长溃决时间。泄流渠(宽浅型)坡度设置应结合地形予以控制，小流量条件下宜为陡坡，大流量条件下宜为缓坡。

(2)由于堰塞体表面起伏差大、不适合自卸车出渣，宜采用反铲组合倒渣和推土机组合铲运为主、自卸车出渣为辅的方式。

(3)开挖应遵循“自上而下、分层开挖”、“由远及近、先下游再上游”、“粗挖由下至上、清理由上至下”的顺序进行。在泄流渠沿河道方向分区、分段、分层布置推、挖、装施工设备，避免相互之间的干扰影响。

(4)渠底上下游坡降宜控制在25%以内，防止坡陡泄流时加大冲刷溃决的风险。

几种典型机械设备布置包括。

(1)渠内外作业，立面接力布置。适用于作业面狭窄、未过流、土质适于开挖的堰塞体的紧急处理，如图1所示。

图1 机械开挖渠内外设备接力布置示意

(2)渠内作业，平面接力布置。适用于作业面较开阔、未过流、土质适于开挖的堰塞体的紧急处理，如图2所示。

图2 机械开挖渠内设备布置示意

(3)渠外作业，平面接力布置。适用于已过流、土质适于开挖的堰塞体的紧急处理，如图3所示。

图3 机械开挖渠外设 备布置示意

以爆破开挖引槽为主，人工清渣为辅，借助水力冲刷作用，主动递进破堰，实现安全泄流。

在堰塞体适当位置，首先对表面块石进行逐层裸露接触爆破破碎，然后采用人工挖孔、钻孔或利用块石间隙埋设药包进行抛掷爆破，人工清渣后形成引冲槽，同时利用堰塞湖地形条件并借助水流冲刷夹带作用，不断加深和扩大引冲槽，实现安全泄流、排除险情的目的。

适用的条件包括：交通条件差、施工机械不易到达作业面，且时间紧迫；堰塞体高度不高、稳定且未过流。

引冲槽尽量布置在堰顶地形较低、颗粒组成较细的地方，以减少开挖工程量、降低开挖难度、加快开挖进度，同时充分发挥水力挟带能力。引冲槽转弯段转角不宜超过60°，以保证出流顺畅。引冲槽坡度通常采用堰顶缓坡、堰后陡坡。出口设置在易于冲刷的地方，以加快形成冲刷临空面，实现溯源冲刷的目的。

4 安全措施

(1)做好除险作业安全技术交底工作。除险作业人员、设备密集，运输作业频繁，并可能伴随泥石流、塌方等次生灾害，安全隐患多发，必须提出详细的安全作业要求，确保除险人员安全。

(2)落实专人负责堰塞湖周边安全监测，重点监测堰塞体下游面渗漏情况、堰顶变形情况、上游面水位情况以及周边高边坡稳定情况。

(3)各除险分队配备专职安全员，进行跟班巡视，重点部位设安全哨不间断监视，对人员、设备的安全状况进行检查，发现问题及时处理。

(4)在孤石爆破时，需控制好药量，尽量避免产生飞石破坏，按爆破安全管理规定做好安全警戒。

(5)注意观测两岸边坡的稳定性，抢险人员随时做好紧急避险的准备工作。

(6)制定除险人员应急撤离预案，必要时修建除险应急通道，做好避险演练，一旦出现险情，立即发出警报。