关于堰塞湖泄流水量控制的探讨论文_ 杨波

关于堰塞湖泄流水量控制的探讨论文_ 杨波

淮南矿业集团有限公司 潘一矿 安徽淮南 232088

摘 要:近年,国家对防灾减灾工作高度重视,在各方面都加大了投入,综合提高减灾能力,最大限度地减轻自然灾害造成的损失。2018年11月12日,金沙江堰塞体导流明渠施工后,大量积水在短时间内迅猛下泄,虽没造成人员伤亡,但给下游基础设施造成不同程度的损毁,给群众国民财产带来重大损失。有效的控制下泄流量是减少损失的必要手段,既要防止瞬间溃坝,又要把下泄流量控制在合理的范围内。

关键词:安全 有效 控制堰塞湖下泄水量

0引言

山体滑坡形成堰塞湖,当大量积水瞬时下泄,将会给下游带来灾难性的打击,有效控制下泄流量,平稳、缓慢的减少库存是控制流量的关键。堰塞坝体多以粒径较小、结构松散的土石为主,容易被激流冲走,稳定部分土石是关键,避免缺口急速扩大,形成较大洪峰。2018年金沙江堰塞湖处置还是比较成功的,虽然没有造成人员伤亡,但是给下游带来重大经济损失,给人民群众造成一定的恐慌,下泄湖水速度过猛,基础设施冲毁严重。

为做好堰塞湖应急处置工作,国家防总启动防汛Ⅲ级应急响应,要求四川、西藏、云南等地和长江防汛抗旱总指挥部采取有效措施,确保人民群众生命安全,最大程度减少灾害损失。长江防总启动防汛Ⅲ级应急响应;西藏自治区防汛抗旱指挥部将防汛应急响应由Ⅱ级升级至Ⅰ级。

13日6时,堰塞湖灾害已造成三省(区)部分地区共67449人紧急转移安置。灾害发生后,西藏紧急启动自治区Ⅰ级救灾应急响应;四川、云南两省分别启动省级Ⅲ级救灾应急响应。金沙江堰塞湖泄洪灾害仅丽江市就造成直接经济损失逾42亿元,这充分说明下泄湖水时所存在的风险等级。

1 回顾前两起事故处理

1.1唐家山堰塞湖处理

2008年5月12日汶川大地震造成唐家山大量山体崩塌,两处相邻的巨大滑坡体夹杂巨石、泥土冲向湔江河道。堰塞坝体长803米,宽611米,高82.65至124.4米,土方量约2037万立方米,上下游水位差约60米。唐家山堰塞湖泄流前25万人进行大疏散,转移到安全地带。起先泄流槽水深11m,后来槽底被刷深了15m,槽宽由几十米急剧增加到145m。唐家山堰塞湖最大泄流量6680 m3/h。为控制下泄流量,施工了铅丝笼护坡750立方米,累计完成3650立方米。泄流缺口被打开后,由于水流量较大,在出水口下侧采用抛石堵水的效果不够理想,在进水侧控制缺口快速扩大效果应该容易,工程量也相对较小。

1.2 金沙江堰塞湖处理

2018年11月3日,波罗乡白格村原山体滑坡点发生二次滑坡,经过多日紧张施工,于12日10时50分,金沙江白格堰塞湖通过人工开挖泄流槽开始过流,随后下泄水量逐步增大,13日18时,最大流量31000立方米/秒。

受灾情况:多个县、乡公路瘫痪、国道G214线多处损毁,沿江多座大桥被完全冲毁,农田大面积受损

由于山体垮塌下的土石松散,很容易被激流冲走,下泄流量时,缺口会急速扩张,下泄流量也就造成无法控制的局面。金沙江堰塞湖在泄流过程中,局部时段下泄流量较大,给下游基础设施造成较大损毁,给人民群众的财产带来损失。

2 控制下泄流量探讨

2.1堰塞体上侧处理

山体塌方中的泥土和碎石由于松散程度较高,导流明渠过水后,随着泄水量的不断增大,导流明渠内的泥土和砂石就被急水冲向下游,大块岩石也随之失去稳定性,在激流不断的冲刷过程中,缺口会变得越来越大,水量也逐渐增大。控制住下泄湖水流量,要先有效抑制住缺口的无限增大,从缺口下泄湖水可以看出,控制住缺口关键在进水口,稳固进水口的泥土和碎石,减少泥土和碎石快速移动,建议在进水口侧采取措施稳固坝体,减缓过水断面迅速扩张。进水侧加固要在第一时间开展,当发现山体滑坡后,要立即开始采取措施加固,要是等水位上涨后再施工,施工的难度会加大施工质量也很难保证。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于堰塞体的两侧水位落差比较大,为了后期能有效控制流速和控制缺口的快速扩张,可在坝体下侧设挡水坝,降低水位落差,减缓坝体土石冲刷速度,最终达到降低下泄水量的目的。

堰塞坝多为松散体,采用快速的方法对坝体进行加固,减缓下泄缺口的快速扩大。加固上游坝体时要兼顾考虑缺口的发展方向和缺口的大小,加固所使用的材料要满足强度要求。

2.2 台阶法降落差

由于堰塞坝两侧水位落差较大,山体垮落的土石会被激流快速冲刷消失,下泄水量也会迅猛增大,为了降低水位落差,减缓堰塞坝土石流失,可采取逐步降低水压的方法,最终起到消减下泄水量的目的。在堰塞体的下侧施工拦水坝,控制住缺口的扩张,延长坝体的保存时间。拦水坝施工速度要快,稳固性好,标高要选择好,断面选择好,同时还要考虑到导流明渠缺口初期的冲刷。

3 此方案的优点

在堰塞体的上侧进行加固,同时在堰塞体的下侧施工拦水坝,以达到有效控制下泄水量,此施工法的优点有:①在堰塞体上采用铺设防水材料,速度快,操作难度小,容易施工;②可有效控制激流冲刷坝体的速度,达到控制下泄水流的目的;③施工所用材料少,便于投送;④可适用于不同形状的堰塞体,无论堰塞体的规模大小,均可采用此方法;⑤可适用于不同地表状况的堰塞体;⑥工程量小,铺设防水材料工作量小,用人量也很小;⑦铺设防水材料,便于后期的水量人工干预。

4 施工要点

4.1 先期处置

山体滑坡后,首先要由专家进行堰塞体性质判断和危险性评估,确定处理方案。对于危险性大的堰塞湖,明确是采用人工挖掘方式来处理时,要第一时间安排人员铺设防水材料,防水材料主要的作用是延缓水流冲刷坝体的速度,逐步降低水位,以免瞬时下泄湖水造成大的洪灾。湖水被蓄高后,具有很高的势能,一旦堰塞湖的湖口破裂,水的势能化为动能,就具有很大的破坏力,因此巩固坝体是首要的工作,水位上涨后再铺设防水材料效果有限,难度也加大了,质量也很难保证,所以抢时间处理至关重要。

4.2 拦水坝施工

11月13日金沙江下泄湖水时形成较大洪峰,原因是大坝在激流冲刷作用下缺口快速扩大,堰塞体迅速瓦解。控制下泄流量的重点是依靠堰塞体,泄洪前期既要让缺口快速打开,水量达设定值时又不能急速扩大,尽可能使得堰塞坝不快速消失。为了降低水位落差,减少渣土冲刷速度,在坝体下侧一定高度设置有限的过水断面,控制下泄水量。拦水坝要设置牢靠,避免被激流冲走。导流明渠开始下泄水流时,可采取人工干预加快缺口的扩张,引导水流走向,当下泄缺口达到合适的范围和位置时,要采取措施再次保护坝体,降低后期坝体土石的流失,以达到最终控制下泄水量的目的。

5 结束

从前2起山体滑坡处理的过程看,有很多成功的做法,也有不够理想的地方,有不足之处。2016年1月14日恩施堰塞湖溃坝,虽然积水只有15万立方米,但是处理事故时造成下游209国道约1公里中断,14名群众被困,128台车辆受困,71户农民房屋或良田不同程度受损。我们要总结曾经发生过的事故或灾难,从中吸取宝贵的经验,事故后的救援固然很重要,但是事故处置方案尤为关键,只有考虑周密,在遇到自然灾害时,才能够做到不紧张,不害怕。我们要把各种灾害处理预案提前编制好,把各个环节考虑细致、周密,对于人员和物料的储备也是当务之急。处理堰塞体的需要秉着科学、经济和安全的方法来解决。当前国家已处在科技非常发达的阶段,很多自然灾害的处理技术都比较先进,但是在山体滑坡处置方面仍要加大研发,虽然投入有所增加,但是换来的结果将是千倍或是万倍的效益。下次山体滑坡什么时候会发生,我们无法预判,我期待下次在处理堰塞湖过程中能够降低损失,减小社会的影响,保障广大群众人身和财产的安全。

参 考 资 料

[1]李虎章 刘松林 唐家山堰塞湖成功排险综述 水利水电技术 2008(8)15-18

[2]陈胜祥 国家行动——金沙江堰塞湖抗灾纪实 人民周刊 2018.12.11

论文作者: 杨波

论文发表刊物:《科学与技术》2019年第04期

论文发表时间:2019/7/9

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