成都市处置“5·12”汶川地震

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  【摘要】本文简介了2008年汶川地震造成成都市形成堰塞湖的情况,比较全面地反映了"5·12"地震堰塞湖应急处置、工程治理的整个过程,总结探讨了成都市处置"5·12"汶川地震堰塞湖的成效和经验。
  【關键词】"5·12"地震;堰塞湖;应急处置;灾后治理
  地震堰塞湖是因地震引发山体滑坡和崩塌后堵塞河道、山谷导致大量积水所形成的湖泊。由于堰塞体的组成较为复杂,且极不稳定,容易决口和溃坝,堰塞湖决口、溃坝后往往形成高水位、大流量的冲击性洪峰,对下游的威胁和破坏是十分严重的。"5·12"地震后,成都市境内形成多处堰塞湖,其中最后确定必须紧急排危和后续处置的堰塞湖共有9座。地震后我市及时、科学、有效地对这些堰塞湖采取了应急处置和工程处置措施,最终以无人员伤亡、无财产损失的最小代价,安全消除了堰塞湖的险情,保证了下游地区人民群众生命财产安全。
  一、概况简述
  "5·12"汶川特大地震发生之后,成都市的都江堰、彭州、崇州及大邑等市县相继出现了因山体滑坡、崩塌而引起的水体阻塞现象,形成壅水河段、山谷近30处。其中的三分之二属于堰塞体堆积不高、储水水位较低、自然溢流和渗流情况较好的低危堰塞湖,(如:位于彭州市湔江源头回龙沟的堰塞湖群,大邑县西岭镇已自溃的小河子堰塞湖等)。
  最后确定必须紧急排危和后续处置的堰塞湖共有9座。其中,都江堰市3处(枷担湾、关门山、窑子沟);崇州市4处(竹根桥、六顶沟、火石沟、薤子坪);彭州市2处(谢家店子、大奔流子)。概况如下:
  都江堰市3座堰塞湖均在白沙河上游的无人区。其中枷担湾堰塞湖坝高60-80米,蓄水600余万立方米;窑子沟堰塞湖坝高60米,蓄水600余万立方米;关门山堰塞湖坝高80米,蓄水379余万立方米。
  崇州市4处堰塞湖位于鸡冠山乡,地处"5·12"汶川特大地震主中央断层的活动末端,强烈的地震应力导致大面积山体滑坡,在文井江上游形成了四座堰塞湖。火石沟堰塞湖坝高约60米,蓄水量虽只有2万余方,但上下游水位差达110米;薤子坪堰塞湖坝高约8米,蓄水量约30万方;六顶沟堰塞湖坝高约60米,蓄水量约30万方;竹根桥堰塞湖坝高90米。
  彭州市的2座堰塞湖均位于湔江左源沙金河支流上,其中大奔流子堰塞湖坝高约10米,蓄水180余万立方米。2008年5月16日,该堰塞湖溃决,最大下泄流量达500立方米/秒;谢家店子堰塞湖坝高约15米,蓄水100余万立方米,同时有5立方米/秒的来水不断流入。
  二、处置措施
  "5.12"汶川特大地震后,成都市对地震形成的堰塞湖采取了一系列应急除险和灾后治理措施,收到了良好的效果。共经历了三个阶段。一是勘察核实阶段(2008年5月12日-5月28日)。经核查最后确定必须紧急排危和后续处置的堰塞湖共有9座;二是应急排险阶段(2008年5月22日-6月13日);三是后续处置与除险后的安全评估阶段(2008年6月14日-6月30日);四是灾后工程治理阶段。(2008年7月1日-2010年6月30日)。
  (一)应急除险
  我市9座堰塞湖应急处置的基本原则是:"安全、科学、快速";采用的方法是:"疏导、引流、降水";主要措施有:应急工程处置排险和下游人员转移避险。工程应急处置排险措施主要采用了两种方法,一是人工处置方法。充分利用天然低凹地形,开挖溢流泄水槽,按照"分次爆破、分层开挖、挖爆结合、淘冲引流"的方法,有效降低堰体高度和堰前水位;二是机械作业方法。把握时机进行高效的机械化施工作业。采取"机械淘渣、水力冲渣、机械运渣、淘冲运结合"的方式,开挖溢流泄水槽,实现可控泄流,降低堰塞体溃决风险。在处置过程中采取分层爆破与开挖,降低堰塞坝顶溢流高程,尽可能降低堰塞湖水位和库容。采用机械开挖、爆破、人工开挖相结合;机械淘渣、水力冲渣、装载机运渣的"淘、冲、运"相结合的施工模式,在堰塞坝顶低矮处开挖出满足设计过流要求的泄流槽,达到降低堰塞湖水位,提前引流、泄流,降低堰塞坝整体溃决风险,在泄流槽过流时让水流自然扩宽泄流槽,控制下泄流量,实现堰塞坝体逐步溃决,最终达到排除险情的目的。
  经过应急处置,地震后的一个月9座堰塞湖已有5座完成了堰塞体处置,基本恢复了通水。其中崇州市3处(竹根桥、火石沟、薤子坪);彭州市2处(谢家店子、大奔流子)。在4座尚有积水的堰塞湖中,崇州六顶沟的蓄水量已大大减少,且溢流、渗流正常。都江堰的3座堰塞湖均在远离人口聚居地的无人区。为此,对这4处堰塞湖,我们主要以非工程措施,提前避险。一是编制了堰塞湖紧急避险转移预案,提前转移下游人员300余户1000余人外;二是相应县(市)委托专业机构划定"两线",在现有堰塞湖和可能产生新堰塞湖的下游地区划定"警戒线"和"安全线";三是及时组建了专门的应急抢险机构,在白沙河上游靠前设置了2处人工水情观测站,准备了相应的应急避险物资和报警设备。
  (二) 后续处置与除险后的安全评估
  经过应急处置,地震堰塞湖的危险程度已经得到有效的减轻和控制,但也存在较为严重的隐患,主要表现在以下几个方面,需要进行安全性评价和进一步的灾后治理。
  1.由于强地震导致山体植被破坏,岩土松散,原来堆积在河道两岸的堆积体很难全部清除,一旦出现强降雨或余震,崩塌松散的山体和堆积在河道两岸的岩土可能再度滑入河内阻塞河道,形成新的次生堰塞湖。如崇州市的薤子坪堰塞湖,经前期排险处置和河流自然冲刷后,原河床高程抬高了5-8米,加之在薤子坪堰塞湖上游的1公里处还有火石沟堰塞湖,虽然阻水坝已经疏通,但100-300万立方米的松散堆积体不可能全部清除,且周边山体还有大量松散的崩岩,河道从堆积体中穿过,河谷深30-50米,极易因滑坡、泥石流等地质灾害形成新的堰塞湖,对下游不足3公里的鸡冠山乡场镇及周边村庄数千群众的生命财产安全构成直接威胁。   2.都江堰市白沙河上游无人区的三处堰塞湖仍属于蓄水量较大(370-610万立方米)堰塞体坝较高(60-80米),集雨面积较广(56-164km?),河谷坡降较陡(67-135%)的高危级堰塞湖。2008年12月四川大学水电学院组织专家学者到现场进行实地考察,发现这三座堰塞湖的堰塞体目前没有继续变形,处于自然透水状态,渗透相对稳定,险情有所缓解,但专家们对其的综合评价结论仍为不稳定。
  3."5·12"汶川特大地震还造成了一些山溪河流自然形态的改变,如河床抬高、过水断面缩窄、水流方向改变、周边植被破坏等等。如彭州市回龙沟无人区内尚有8处13个因河道堵塞形成的积水河段,当时估测积水量约0.2-6万立方米。在2008年汛期,彭州市水务局派人在回龙沟沟口对出流情况进行检测,结果是出流正常。由此推断沟内积水河道目前比较稳定。如崇州市鸡冠山乡的梁家山谷,山上倾泻而下的碎石将整个山谷(包括原有河道)抬高,尽管没有形成堰塞湖,但总体水位的提高也可能造成一定的次生灾害。
  (三)工程治理措施
  2009年汛前经过应急工程排险,我市形成的9座堰塞湖,除都江堰市的三座堰塞湖需要进一步采取工程措施治理外,其他几座堰塞湖均不具有危险性。都江堰市委托四川大学工程设计研究院于2009年9月编制了《都江堰市白沙河无人区关门山沟、窑子沟、枷担湾堰塞湖工程治理方案》,通过财政评审、招标投标等工作,选择施工单位进场开展灾后整治。在2010年3月底至6月底通过3个月的攻坚决战,完成道路工程9700米,开挖土方68725立方米,石方313081立方米。枷担湾堰塞湖泄流槽长370米并对泄流槽装上了铅丝笼,开挖土方49541立方米、石方30230立方米,石渣回填约80000立方米,钢丝石笼铺设35000立方米,干砌石护坡约941立方米,大块石抛填约3800立方米,石方约400立方米,能够保证20年一遇的洪水泄流。2010年7月10日窑子沟堰塞湖开挖了宽25米,长175米的泄流槽,开挖土石方40000多立方米,已形成泄洪能力,堰塞体稳定性好的关门山沟堰塞湖已应急处置形成引流槽。除采取工程措施外,我市继续在白沙河上游靠前设置了2处人工水情观测站,划定了溃坝洪水警戒线和逃生安全线,准备了相应的应急避险物资和报警设备。三座堰塞湖连溃和溃坝风险基本解除。
  三、堰塞湖处置成效和经验探讨
  堰塞湖形成后,我市采取了积极有效的應对措施,经过应急处置和工程治理,以非工程措施与工程措施相结合,多部门协调配合,最终以无人员伤亡、无财产损失的最小代价,安全消除了所有堰塞湖的险情。
  (一)彭州市堰塞湖处置成效
  彭州市 2处(谢家店子、大奔流子)堰塞湖经过应急处置和简单工程措施,经组织机械设备于2008年5月21日和23日两次开挖泄水通道,使堰塞体坝高降至6米,出湖下泄流量达到5立方米/秒,缓解了对下游的威胁。2008年9月26日,堰塞湖溃决,最大下泄流量750立方米/秒。由于在这两座堰塞湖的下游有一座凤鸣湖水库,通过事先放空水库,有效的发挥了水库的滞洪作用。两座堰塞湖的溃坝均未造成人员伤亡和重大财产损失,有效保护了下游1646户,5761人的生命财产安全,保护有效耕地面积4200余亩,下游的农家乐、渔场等经营活动得以正常开展。
  (二)崇州市堰塞湖处置成效
  崇州市4处(竹根桥、六顶沟、火石沟、薤子坪)堰塞湖,经及时有效的紧急排险后,没有形成大量积水。2008年汛期崇州市对这四座堰塞湖分别采取了机械开挖,爆破等工程措施,湖内积水已基本清空,消除了安全隐患。有效保护了下游3600户,12600余人的生命财产安全,保护有效耕地面积8400余亩,下游的农家乐、渔场等经营活动得以正常开展。
  (三)都江堰市堰塞湖处置成效
  最具危险性的是都江堰市3座堰塞湖,由于堰塞湖的产生,白沙河曾一度断流。其发现及处置过程值得今后工作中予以学习借鉴。
  震后为尽快探明白沙河无人区堰塞湖情况,我市多次组织力量对虹口乡及龙溪-虹口国家级保护区进行勘察,开始在白沙河枷担湾段发现1个堰塞湖,随后经过对白沙河流域全面勘察发现除枷担湾堰塞湖外,上游还存在两个较大堰塞湖,因此在白沙河流域共发现3个较大堰塞湖,从下游往上游分别为枷担湾堰塞湖、窑子沟堰塞湖、关门山沟堰塞湖,一旦溃坝将对下游造成极大危害。同时汛期降水将迅速增大堰塞湖库容,溃坝的可能性会更大,具有较大的连溃风险。经过应急处置,不能完全消除堰塞湖存在的危险,因此从白沙河的治理及下游地区的长治久安考虑,在应急处置以后,及时进行工程措施治理。我市曾组织专业机构对白沙河下游沿岸影响范围进行评估,调查结果为:
  白沙河历史最高水位(流量2090立方米每秒)以下存在住户812户,影响人口2763人;
  白沙河公路以下存在住户1586户,影响人口4646人;
  两岸还分布着农家乐、电站及渔场若干;
  虹口乡旅游资源丰富,每年吸引全国各地数十万人到此旅游,若不彻底治理,将严重影响虹口乡居民收入,及成都市政府的旅游收益;
  对紫坪铺镇及鱼嘴地区也会造成较大影响,甚至影响成都市供水安全。
  三座堰塞湖的风险等级评估结论均为高危险级。由于最下游的枷担湾堰塞湖与最近的公路相距12公里,最上游的关门山堰塞湖与现有公路则相距20公里,且必须穿越山高坡陡、无路可行的无人区,因此,2008年震后至2010年汛前,对上述3座堰塞湖主要采取了非工程避险措施。2010年3月至6月对3个堰塞湖采取了工程治理措施。3个堰塞湖经过2008年至2010年三个汛期洪水冲蚀和工程治理措施泄流,在2010年"8.18"特大暴雨过程中,虹口乡发生山洪泥石流,2010年8月19日凌晨8时已治理的三座堰塞湖连续溃坝,按照预案都江堰市积极有效的措施,及时疏散群众。3座堰塞湖均遭到不同程度的破坏,库容量减少,不再对上下游构成洪水威胁。由于震后采取的一系列有效措施,取得了无人员伤亡,无财产损失的良好效果。   四川大学工程设计院进行了"8·18"特大强降雨堰塞湖安全评价报告,3座堰塞湖安全风险基本消除,有效保护了人民群众生命财产安全。
  (四)处置经验探讨
  通过对2008年汶川地震造成成都市形成堰塞湖的处置,我们认为既要发挥人的主观能动性,也必须尊重自然规律。我们应该以科学发展观为指导,采取自然修复与人工治理相结合的办法,积极、稳妥、有效地处置地震堰塞湖。在进行完应急处置后,应巩固前期应急处置成果,进一步防灾避险的角度,开展相应的工作。待整个地震区的山体稳定下来,自然生态逐渐恢复后,再开展大规模的工程治理工作,为此提出几点对地震堰塞湖除险避险处置的原则建议。
  1.工程措施与非工程措施结合,前期以非工程措施为主的原则
  我市在前期的应急处置中,及时、有效、快速地采取了一些必要的排险措施,收到了很好的效果。后续治理的工程措施一是需要必要的设计和论证,二是需要一定的条件。如:都江堰白沙河三大高危堰塞湖的处置就必须以修通进入无人区道路为前提。因此,在工程措施条件尚未完全满足的情况下,主要是加强对现有堰塞湖和可能出现新堰塞湖地段的监测,发现已有堰塞湖缺口溃坝,立即通知下游地区群众疏散转移,发现产生新堰塞湖立即进行疏通。同时,通过科学的分析计算,在现有堰塞湖和可能产生新堰塞湖的下游地区划定"警戒线"和"安全线",警戒线是可能造成堰塞湖危害的区域,在这个区域应限制人们的生产生活活动,尽量不修永久建筑;安全线是一旦出现堰塞湖缺溃洪水时,人们逃生的出路。
  2.自然修复与人工治理相结合,适当重视自然修复作用的原则
  对于地震造成的山体崩塌、滑坡、水土流失和堰塞湖等现象,在采取必要的人工除险后,应该尊重自然规律,重视自然修复的作用。例如崇州火石沟原堰塞湖处仍有上百万方的碎石,靠人工搬走或加固是十分困难的。即使搬走了山谷河段中堆积的碎石,山上还有源源不断的大量散石滑落下来,该市的梁家山谷也是这种情况。事实上,自然修复后一直处于稳定状态的堰塞湖实例很多,黑龙江省的镜泊湖,四川省的叠溪海子都是由堰塞湖转变过来的。特别是对于彭州市回龙沟的小型堰塞湖群而言,由于该处集雨面积小,天然来水不多,堰塞体不高且相对稳定,堰塞湖容量较小,即使溃坝洪水经过无人区后对下游威胁也不大,因此依靠自然修复、并在适当时候辅之人工加固的治理办法应该说是科学合理的。
  3.地质灾害治理与堰塞湖处置相结合,地质灾害治理先行的原则
  导致出现堰塞湖的主要原因,是大量山体崩塌后的岩石、泥土、杂物进入河道或山谷,阻断水流通道。在前期抢险处置中,我们把堰塞湖的解危放在了首要位置,这无疑是十分正确的。但在河道山谷基本疏通之后,就应把地质灾害的治理放在首要位置。只要地质灾害能得到有效的防治,岩石、泥土、雜物不再大量进入河道,新的堰塞湖就不会再度产生。因此,应该把堰塞湖的治理与地质灾害的治理和水土保持等工作结合起来,通过多部门的共同努力,最终彻底消除地震留下的堰塞湖隐患。
  (五)几点具体做法
  1.进一步加强雨情、水情的监测工作,参照已批准的地震灾区山洪防治规划和震后需要,抓紧建设一些自动监测站点,为科学防控震后堰塞湖等次生灾害创造条件。
  2.从人员、物质、设备、机械等各方面做好已有和可能产生的堰塞湖的抢险处置准备,财政部门可安排专项资金用于堰塞湖处置的专用器材、物资购买和应急处置开支。
  3.由于地震堰塞湖大都位于山区,道路条件极差,又需经常开展观测和除危,对于有堰塞湖监测、抢险、治理任务的防汛部门应配备皮卡轻型货车,既可运送人员上山,又能装载物资器材。一旦道路堵塞,一台车就是一个临时观测点。同时,为处置堰塞湖工作所需爆破用品开辟"绿色审批通道",保证及时供给。
  四、结语
  地震堰塞湖是我们在经历了"5·12"汶川特大地震后必须面对的课题,科学、有效地处理好这些堰塞湖,既能保证人民群众生命财产的安全,为灾后重建经济社会发展创造条件,也可为我们的防汛抢险,灾后处置工作积累经验。
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