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策划:人民网科技频道 编辑:赵竹青  

  导语:

  汶川地震后,一个新的名词迅速地被国人所熟知――堰塞湖。

  这个带着生僻“面相”的湖泊,正在威胁着70万人口的生命……

  25日一群带着炸药的队伍登上唐家山堰塞湖堰顶,加剧了人们对堰塞湖的关注。

  26日,“空中巨无霸”米-26直升机开始悬吊抢险所需大型设备。(
第一现场:抢险“空中通道”飞架堰顶 直升机艰难降落)

  此时,唐家山堰塞湖的水正在一节节上涨,溃坝的风险时刻俱增……

  堰塞湖究竟是什么?面对堰塞湖,我们该怎么做?

 

 

 第一步:堰塞湖分布大摸底




[更多汶川灾区最新遥感图像]

  堰塞湖:

  
堰塞湖又称“海子”,是由地震活动等原因引起山崩滑坡体等堵截河谷或河床后贮水而形成的湖泊。

  四川堰塞湖:

  2008年5月12日四川汶川特大地震,造成北川部分地区被堰塞湖水淹没,地震形成了大面积堰塞湖泊。

  根据遥感影像解译和现场考察,我国科研人员已经查明灾后堰塞湖的主要分布情况:
 

四川省北川县震后福卫2号卫星遥感影像图

日本发布四川地震后堰塞湖卫星照片


  地震主灾区形成堰塞湖33多个,其中北川9个、青川4个、安县6个、平武1个、松潘2个、棉竹3个、什邡4个、彭州2个、茂县2个等……  [详情]

 

 

 第二步:风险分析与评估--“悬湖”之危险在何处?

  危害:堰塞湖的堵塞物不是固定永远不变的,它们也会受冲刷、侵蚀、溶解、崩塌等等。一旦堵塞物被破坏,湖水便漫溢而出,倾泻而下,形成洪灾,极其危险。灾区形成的堰塞湖,一旦决口后果严重。伴随次生灾害的不断发生,堰塞湖的水位可能会迅速上升,随时可发生重大洪灾。堰塞湖一旦决口会对下游形成洪峰,破坏性不亚于再次地震。 [详情]

  当务之急是进行堰塞湖风险评估,对众多堰塞湖排一个顺序。最危险的地方必须马上处理。评估堰塞湖风险就必须进行相关勘察,包括遥感勘察和野外勘察。通过全面掌握堰塞湖特征包括数量分布 ,特别是堰塞湖的性质分析堰塞湖溃决的条件和溃决的风险,进行动态监测,预测堰塞湖溃决时间及泛滥范围,撤离设置在泛滥范围内的灾民安置点及抢险救援人员的临时驻扎场所,并制定下游危险区的临灾预案。[详情]

前车之鉴:

  1933年叠溪地震2万人葬身洪水


  四川省地矿局地质调查队总工程师范晓透露,1933年8月发生在四川叠溪的大地震,山体滑坡后在蜗江中形成两道天然水坝和四个堰塞湖。据记载,地震时死亡500余人,而两个月后由于坝体垮塌,导致2万余人在洪水中丧生。
 
  堰塞湖全解密――
 
形成过程   原有的水系 à 原有水系被堵塞物堵住。造成本次汶川地震灾后堰塞湖的堵塞物是地震引起的山崩滑坡体。此外,火山熔岩流流、泥石流或其他的物质也可能形成堰塞湖。 à 河谷、河床被堵塞后,流水聚集并且往四周漫溢 à 储水到一定程度便形成堰塞湖
 
性质分类 串珠状分布的堰塞湖 易连串溃决 一个堰塞湖溃决,很可能在巨大洪水冲击下,形成一连串的溃决。一连串溃决之后就有物质和能量的放大效应,越到后面越危险。
松散土组成的大规模堰塞湖 最危险 堆积体以松散土为主的相对比较容易溃决。 与之相比,由物质组成块石多一些的堰塞湖,比较稳定,近期相对来说没有风险,给后期处理留下了时间。
大体积堰塞湖 短期处理难度非常大 大体积短期处理难度非常大,加上路不通,重型机械上不去。
 
决堤形式 瞬时全溃 危险指数:★★★
瞬时部分溃 危险指数:★★
逐步溃决 危险指数:★

  实例:应对唐家山堰塞湖险情 绵阳部署三种撤离方案


  方案一(1/3溃坝):全市共需撤离15.86万人,淹没城镇面积460.2万平方米;
  方案二(1/2溃坝):全市共需撤离120.16万人,淹没城镇面积5368.6万平方米;
  方案三(全溃):全市共需撤离130万人,淹没城区面积6234.6万平方米。
[详细]

图解唐家山堰塞湖形成过程

 

根据风险评估专家们找出了现阶段亟需重点关注的五处堰塞湖:
(1)北川县境内湔江流域的唐家山、苦竹坝、北川县城附近呈串珠状的5个堰塞湖群,并且上游还有两个堰塞湖,如果发生堰塞湖群溃决,溃决洪水将危及下游河段的江油和绵阳两市的安全。
  
  



(2)安县境内茶坪河的双电村堰塞湖,一旦溃决将危及下游2个乡镇和安县县城的安全。
(3)什邡县境内的干河口堰塞湖,一旦溃决将危及下游的几个乡镇和什邡县城。

   图为北川苦竹坝滑坡堰塞坝及堰塞湖。

     

(4)绵竹县境内的燕子堰河徐家坝堰塞湖,一旦溃决将危及汉旺镇和绵竹县城的安全。

(5)青川县青竹江干流石板沟堰塞湖需要密切监测。

 

 

 

 第三步:制定救灾方案


  国家水利部和四川省水利厅组成了抗震救灾水利部组织了“敢死队”,对每一个堰塞湖实施24小时监测,一旦出现发生溃坝的征兆,将立即发出预警,并及时疏散群众…… [详情]

  对于堰塞湖形成的威胁,科研人员已找到方法来应对。他们选择了人工或机械挖掘、爆破、拦截等方式来引流或疏通湖道,使其汇入主流流域或分散到水库,以免造成洪灾。

 

  实战一:5月21日·贯穿绵竹的绵远河上游    实战二:5月26日·唐家山堰塞湖

  方案:水利部专家多次会商认为,唯一能够排除险情的方法就是:派一支小分队到堆积体形成的土石坝上实施爆破,将坝体炸出一个缺口,使水流逐步通过,实现缓解一次性溃堤的风险。

  实施:实地勘察表明:通往坝体的道路因地震被彻底摧毁,无法接近坝体。怎么办?

  ――修路?如果要修通道路,至少还需要一周以上的时间。

  ――机降?即便使用直升机机降人员也要携带炸药徒步行走近3公里,再乘坐冲锋舟才能抵达随时可能崩溃的坝体下方。

  然而,这是唯一的选择,尽管风险很大……

  摆在官兵面前的第一个难题,就是如何将爆破所需的几十箱雷管和炸药等火工器材,以及两艘冲锋舟搬运到堰塞湖岸边。这一路虽然只有短短5公里,但充满危险:道路被地震扭曲撕裂,路基几乎彻底损毁;道路一侧是不断滑落石块的山体,另一侧是水流湍急的绵远河……

  官兵遇到的第二个难题,就是要与时间赛跑,用最快速度在堰塞湖的坝体上实施爆破作业。

  面对高70多米的坝体,十支队一中队的队长袁帅,拿出几个月大的儿子的照片,用力亲了一口,就背起炸药箱,沿着巨大石块间的缝隙攀爬了上去。

  不断的余震,不断的山体滑坡。官兵把电子雷管与火药结合,再安放到准备爆破的巨石下,然后连接导火线……每一个步骤都来不得半点马虎,否则后果不堪设想。[详情--18勇士炸“坝”记]

  方案:
唐家山堰塞湖抢险指挥部决定采用以人工爆破为主的新方案。将以工程机械开掘引流明渠为主的方案,改为机械施工与人工爆破“双管齐下”。[详情]

  其中关于泄流槽专家们就设计高中低三种方案。

  唐家山堰塞湖泄流槽设定高中低三种方案

  高中低三种方案的依据是泄流槽口在坝体的位置,高泄流槽口方案需挖土石5万立方米,中泄流槽口方案需挖土石7万立方米,低泄流槽口方案需挖土石10万立方米。从泄流效果来看,低方案泄流量最大,最有利于保障坝体安全,但工程量大、施工时间较长,且须保证天气良好。

  最后,水电部队倾向于采用挖掘量最大、保险系数最高的低方案。如果近日有强降雨,部队有可能被迫采用高或中方案。[详细]

  实施:5月25日15时,武警水电部队及成都军区1000多人的突击队携炸药、干粮、锨镐开始徒步赶赴唐家山堰塞湖堰顶。

  5月26日零时35分左右,一总队到达唐家山堰塞湖坝底 ,分析后立即组织突击队,携带工具和炸药,从陆路徒步赶往唐家山堰塞湖排险……[详情]
 
  各方出谋划策
  水利专家:堰塞湖的决堤越早越好

  堰塞湖的决堤和我们以往常规意义上水坝决堤是完全不同的概念。因为人造的水坝是绝对不能让它决堤的,决堤必然就是巨大的灾难。而天然形成的堰塞湖一般早晚都是要决堤的,而且,堰塞湖的决堤还是越早越好。因为,决堤的时间早,河流被阻挡的时间短,积蓄的水量也相对较少。因此,堰塞湖决堤后的破坏性也相对较小。[详情]

  仅靠监测和撤离还不够 考虑建水电站

  
比如对于较大的、日后完全有可能稳定的形成天然湖泊的大型堰塞湖,如果勘查确认通过开挖让其溃决的可能性已经不大,应该抓紧时间在形成堰塞湖的滑坡体上开展工作。如,进行表面开挖形成一条溢洪通道,并赶在堰塞湖水上涨之前,迅速对溢洪道表面进行压实、震捣、稳固处理,用混凝土进行表面喷涂甚至浇筑钢筋混凝土的面板进行保护。先保证该堰塞湖溢流后的坝体稳定。日后再把这个天然的堰塞湖当成一座瀑布水库,进行底孔泄流设施和发电利用的改造。建成一座新的水电站。[详情]
  网友:边路开挖中间泄洪

  建议先从河沿开挖两路重力档墙,边挖边下笼,并高压注浆,防止主动土压力[或4-6路]。然后再开挖中间泻水道。 (IP地址:222.241.150.★)

  网友成城:多管虹吸式?
 
  是否部分堰塞湖能先用多管虹吸的方法处理降低水位? ( IP:221.204.248.★ )

  网友中士:抽干湖水到坝底
 

  在堰塞湖的坝上,采用软管一头搭在湖内,中间翻过坝顶,另一头搭在湖外的坝底,因为坝内外水平面的高低差,形成虹吸,湖内的水将源源不断地通过虹吸被吸到坝外流走,如果软管足够的多,排出的水量大于上游的来水量,那么坝内水量会逐步减小,最终抽干坝内的水,消除掉堰塞湖的威胁。 (IP:84.23.20.★)

 

 

  感谢中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室主任、四川水利抗震救灾指挥部专家组成员崔鹏研究员对本策划的贡献。

  感谢中国科学院新闻办公室,中国科学院成都山地灾害与环境研究所对本次策划的大力支持。

  点击查看 “中国科学与人文论坛” 直播回放
 

来源:人民网-科技频道 (责任编辑:马丽)
 
 
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