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金沙江雅鲁藏布江堰塞湖应急处置回顾与思考

作者:未知

   摘要:2018年10月10日至11月3日,西藏自治区境内的金沙江白格和雅鲁藏布江米林,分别在同一地点先后两次发生了大规模山体滑坡和冰川泥石流,滑坡、冰川泥石流堆积物分别堵塞了金沙江和雅鲁藏布江干流而形成堰塞湖,严重威胁着堰塞体上下游人民群众的生命财产和下游已建及在建水利设施的安全。简要回顾了金沙江和雅鲁藏布江前后发生的4次堰塞湖及其应急处置工作,总结应急处置过程中的经验和启示,对提升堰塞湖应急处置技术支撑能力提出了思考建议,以期为今后处理类似事件提供借鉴。
   关键词:应急处置;水利工程;堰塞湖;金沙江;雅鲁藏布江
   中图法分类号:TV213
   文献标志码:A
   DOI:10.16232/j.cnki.1001-4179.2019.03.002
   文章编号:1001-4179(2019)03-0005-05
   2018年10月10日至11月3日,西藏自治区境内的金沙江白格和雅鲁藏布江米林,分别在同一地点先后两次发生大规模的山体滑坡和冰川泥石流,滑坡、冰川泥石流堆积物分别两次堵塞金沙江和雅鲁藏布江干流形成堰塞湖。险情发生后,党中央、国务院高度重视,中央领导先后作出重要指示批示。在国家防总、水利部的坚强领导和统一指挥下,长江水利委员会.(以下简称“长江委”)、长江防总及时启动了应急响应,举全委之力,组织200多名科技人员,赶赴第一线参加现场指挥和开展应急监测;后方同步滚动会商,科学分析洪水风险,研究处置方案建议,科学调度水库群,为堰塞湖应急处置提供技术支撑。西藏、四川和云南三省(自治区)各级党委、政府全力开展抢险应急处置工作,及时转移受威胁地区群众,最大限度减少灾害损失,最大力度降低灾害影响,实现无一人员伤亡,堰塞湖抢险应急处置工作取得了全面胜利。
   1 “两江”流域堰塞湖的形成与发展
   1.1 金沙江白格两次堰塞湖的形成与发展
   2018年10月10日22:00,西藏自治区昌都市江达县波罗乡白格村境内金沙江右岸发生了山体滑坡,滑坡堵塞了金沙江并形成了堰塞湖。
   堰塞体顺河长约2km,宽约450~700m,整体呈左高右低之势,左侧最高点高程为3005m(黄海高程,下同),右侧垭口高程为2931.4m,堰塞体高度为61~100m,估算体积约2500万m3。详见图1。
   堰塞体拦蓄流量近1700m3/s,12日17:15开始漫溢自然过流,13日00:45,堰塞湖水位达到了最高值2932.69m,对应蓄水量为2.9亿m’。13日01:00过流明显增加,06:00过流流量达到最大值10000m3/s,此后开始消退;13日14:30过流基本退至基流。梨园水库15日14:00最大入库流量为4880m3/s。
   经过水流冲刷,形成了长1622m、底宽80~120m的泄流槽。泄流槽口门高程约2888m,出口底板高程2872m,对应的堰塞湖蓄水量约为0.5亿m3。
   11月3日,“10·10”白格滑坡的残余滑坡体再次下滑,堵塞泄流槽后,在原残余坝体基础上形成了“11·3”白格堰塞湖,入湖流量為700m3/s左右。堰顶垭口宽约195m,长约273m,高程约2966m,较“10·10”堰塞体高30余m,堰塞体高出水面58.24m,如果蓄满,最大库容将达到7.7亿m3。根据有限的现场观察资料,长江委组织水文局、长科院、设计院等单位对“11·3”白格堰塞湖进行洪水风险分析计算,于4日23:00提出了《金沙江“11·3”白格堰塞湖溃坝洪水初步分析》和《降低金沙江“11·3”白格堰塞湖堰塞体顶高程工程方案》。
   11月5日,前方指挥部决定对堰塞体采取工程措施开挖泄流槽引流。现场先后调用工程机械18台,其中挖掘机13台,装载机5台。至11月11日下午泄流槽开挖完成,泄流槽长220m,泄流槽底坎高程2952.52m,顶宽42m,底宽3m,最大深度15m。
   11月12日凌晨,泄流槽开始进水,10:50开始过流,详见图2;13日08:00前后泄流槽过流流量明显增大,13日12:00冲刷明显加快;13日14:00过流流量超过堰塞湖入湖流量,堰塞湖坝前最高水位2956.40m,相应库容5.78亿m3;13日18:00最大流量30000m3/s左右;14日08:00退至基流。
   下游叶巴滩水电站于13日19:50出现的洪峰流量为28300m3/s,相应水位为2760.16m;巴塘站14日01:50前后出现洪峰流量20900m'/s,相应水位为2494.91m;奔子栏站14日13:00前后出现的洪峰流量为15700m3/s,相应水位为2018.98m;奔子栏以上各站洪水均超过天然洪水频率万年一遇;石鼓站15日08:40出现洪峰流量7170m'/s,相应水位1826.47rm。16日,金沙江中游水库依次消纳溃坝洪水,洪水对下游河道的威胁消除。
   1.2 雅鲁藏布江米林两次堰塞湖的形成发展
   2018年10月17日05:00许,西藏自治区林芝市米林县派镇加拉村下游约7km处雅鲁藏布江左岸色东普沟上游发生冰川崩塌,夹带冰碛物,形成泥石流,堵塞了雅鲁藏布江主河道,形成堰塞湖,见图3。入湖流量约2200m3/s,堰塞湖水位以0.8~1.0m/h的速度快速上升。
   “10·17”米林堰塞体堆积物物质组成为砂砾石夹碎石土,顶部高程约为2830~2860m,底部高程约为2750m,顺水流方向长约2.40km,宽度约850.00m,估计体积约为4000万~6000万m3。堰塞体坝前最大水深约为79.43m,回水长度26.00km,回水区天然河道比降约为3.05%o,回水区天然落差约为79.30m。回水尖灭点水位高程为2840.00m,估算湖容为6.05亿m3。    19日13:30开始漫溢自然过流,流量逐渐加大,估算最大瞬时流量为32000m3/s。19日21:30,洪水前锋到达墨脱县城(堰塞体下游168.00km处),19日23:40出现洪峰水位,水位最大涨幅约为19.76m,相应流量为23400m3/s,至20日16:00水位回落至725.59m,流量为3030m3/s,过程洪量约5.80亿m3。
   10月29日凌晨,雅鲁藏布江“10·17”堰塞体处色东普沟因。上次冰崩残留冰体等消融下滑形成了冰川泥石流,致使雅鲁藏布江再次断流,形成堰塞湖。通过对三维遥感测量数据进行分析,堰塞体顺河长约3500.00m,宽415.00~890.00m,高77.00~106.00m,总方量约3000万m3。堰塞湖最大水深77m,蓄水量约3.26亿m3。10月31日09:30堰塞体自然漫溢过流,推算12:30堰塞体最大过流量约18000m3/s。18:30,洪峰通过下游墨脱县城,之后水位转退,11月1日09:00,下游墨脱县城水位回落至正常。
   2 堰塞湖应急处置工作回顾
   险情发生后,在国家防总、水利部的坚强领导和统一部署下,长江委认真贯彻党中央、国务院领导重要指示及批示精神和水利部工作部署,沉着应对、周密安排,汇集全委各方力量,充分发挥技术优势,强化监测、滚动分析科学调度,全力做好堰塞湖险情应急处置工作。
   2.1 启动应急响应,全力应对险情
   长江防总持续滚动组织25次专题会商会,滚动研判堰塞湖险情发展趋势,安排部署应急处置工作。针对金沙江“10·10”和“11·3”两次堰塞湖险情,分别启动了防汛IV级和II级应急响应,第一时间向西藏、四川云南3省区防办印发了6份紧急通知,要求相关单位加强组织领导,强化人员安全转移、水文监测预警、水库安全措施险情应急处置和信息报送与共享等工作;及时发布预警,要求做好堰塞湖超大流量溃坝洪水安全应对工作;要求金沙江上中游相关发电企业及水电站制订预泄计划,做好调度管理,确保工程安全。同时,长江委强化应急值守和领导带班制度,对委属单位下发了紧急通知,要求进一步提高认识、落实责任、加强协调、强化纪律,全力以赴做好堰塞湖应急处置工作。
   2.2 前方后方联动,强化技术支撑
   为及时、科学、有效地判断和处置险情,长江委建立了前后方协调联动机制,共同分析研判并提出各类分析处置方案,及时提交给水利部和前方指挥部。
   (1) 前方。先后派出了由委领导带队的专家共26人次参加部际联合工作组,克服了高原反应,多次乘直升机.冲锋舟查勘险情,研判水情工情,优化工程施工方案,协调应急监测,积极参与前方指挥部的滚动会商,指导堰塞湖应急处置。
   (2) 后方。组织委水文局、长科院、设计院等技术力量,积极开展溃坝洪水风险分析演算,滚动复核更新,共提出了8份溃坝洪水风险分析成果和3份工程处置方案。同时,按照水利部工作要求,及时完善堰塞湖上下游淹没区域预测计算分析成果,为前方应急指挥部决策提供参考,为四川、西藏、云南等省区转移人员提供支撑。据统计,长江委共有近400人次参与堰塞湖险情处置。
   2.3 开展水文应急监测,发布汛情测报信息
   在水利部的领导下,长江委和西藏自治区、四川省水利厅迅速启动了水文应急监测方案,成立应急监测工作组,调集监测人员、设备、车辆,赶赴一线开展应急监测工作;及时了解堰塞湖区域水雨情信息,在堰塞湖上游设立临时站点观测水位,加密堰塞湖上下游江段报汛频次,开展浮标测流演练,全力做好现场应急监测工作,确保测得到、测得准、报得出。仅在“11·3”白格堰塞湖应急处置期间,水文技术人员冒着生命危险,完整施测到了堰塞体.上下游水位迅猛上涨和下降的过程,以及叶巴滩、巴塘、奔子栏等站万年一遇以上洪水的水位流量过程,提供了水文气象专题分析报告18期、应急处置专题预报表3期,编发水文监测信息短信3万余条,并对堰塞体溃决后下游各断面洪水进行分析演算和预报。
   2.4 优化水库调度,迎战超大洪水
   在国家防总、水利部的领导下,长江防总、长江委科学调度水库,化解防洪风险,全力保障水库安全。“10·10”堰塞湖险情处置过程中,长江防总调度金沙江中游梨园、阿海、金安橋等梯级水库,共腾出库容3.16亿m’。“11·3”堰塞湖险情处置过程中,根据险情发展和采取工程措施降低堰塞体高程的进展情况,提出了分堰塞体溃决前和溃决后两阶段四步走的腾库实施方案,累计腾出13.00亿m3库容,优先使用梨园、阿海、金安桥水库拦蓄洪水,努力将溃坝洪水消纳在金沙江中游,全力保障了水库安全。
   2.5 强化险情信息报送工作
   按照水利部要求,长江委滚动向水利部国科司报送堰塞湖洪水风险分析成果和相关信息,水利部及时照会通报印度方面。同时,根据中印跨境河流领域合作的有关共识及中方向印度方提供雅鲁藏布江-布拉马普特拉河汛期水文资料的谅解备忘录要求,西藏自治区及时向印度方面报送了堰塞湖上下游水文站点的水情信息。
   2.6 加强舆论引导,营造良好氛围
   在水利部领导下,长江委传播好声音,释放正能量,积极宣传防灾减灾实效,用数据说话,正确引导舆论宣传,防止负面炒作,为抢险救灾创造了良好的舆论氛围。在此期间,共发布简报和消息报道34篇,积极向中央电视台、新华社、中新社等主流媒体发布通稿,中央人民政府网站、新华网等主流媒体和行业媒体共采用、发布通稿10余篇,水利部网站采用通稿15篇。有关长江防汛抗旱微信累计推送33篇,累计点击量上万次。
   3 主要经验和启示
   3.1 对堰塞体溃决过程的分析研判是处置堰塞湖洪水的关键
   堰塞湖溃口洪峰过程是风险评估、非工程避险和应急治理方案制定的基础。理论分析、模型试验和原型观测结果均表明:溃口洪峰流量过程与堰塞体溃决过程密切相关,如何根据现场资料准确、及时研判堰塞体的溃决过程,是处置溃决洪水的关键。    表征堰塞体溃决过程的因素主要有以下3个——溃决时间、溃决历时和溃口断面。由于堰塞体的溃决相当于一个动态的堰流过程,根据堰流公式并结合原型观测进行分析,认为溃决时间越后,堰塞湖蓄水量越大,溃口,上下游水头差越大,溃口洪峰就越大。例如,白格“10·10”和“11.3”堰塞湖的溃决时间分别约为51h和240h,溃决时对应的蓄水量为2.90亿m’和5.78亿m3,溃口洪峰为10000m3/s和30000m3/s。
   而针对贵决历时的影响,目前已开展了一些模型试验,结合实际观测资料,获得了一些初步认识。试验结果表明,溃决历时越短,溃口断面底部的冲刷下切和两侧扩展的速率越快,溃口断面发展至最终断面所需的时间越短,溃口流量过程越尖瘦,峰值也越大。例如,唐家山堰塞湖模型试验中拟定的“全线漫顶溃决”和“陡坎侵蚀溃决”两种溃决方案,溃决时间(起溃水位、蓄水量)和溃口最终断面一致,溃决历时分别为90h和60h,溃口洪峰流量分别为520m3/s和650m3/s。
   溃口断面的大小直接决定着溃口的最大流量,“11·3”白格堰塞湖溃决时的最大流量远大于“10·10”的原因,除了与堰塞体上下游水头大、蓄水量大等因素有关之外,溃口断面大也是一个很重要的因素。3.2 堰塞体溃决过程与堰塞体物质组成、内部结构、规模和上游来水等因素密切相关
   唐家山堰塞湖是由汶川大地震引发的,堰塞体物质组成主要为碎石土(占14%),碎裂岩(占86%),堰塞体比较稳定。“10·10”白格堰塞体是由于山体滑坡形成,土石比约为7:3或8:2,最终漫顶过流,是冲刷溃决。雅鲁藏布江堰塞湖是由于冰川活动造成泥石流形成堰塞湖,物质组成以松散土体和岩石碎屑为主,士石比约为9:1,土体松散、饱水。堰塞湖溃决时湖面水位距堰顶高程还有一定高度,可能是由于堰塞体泥砾中混杂较多冰雪,随着冰雪消融,堰塞体抗渗透变形能力差,堰塞体溃决发展迅速。
   “11.3”白格堰塞体发生在同一位置,虽然滑坡量较小,但正好封堵在原过流槽内,且位置在原堆积体的脊部;堰塞體垭口高程要比“10·10”所形成的堰塞体高近30m,如果漫溃,则蓄水量会大2.7倍。
   “10.10”白格、“10·17”米林堰塞湖形成时,入湖流量分别为1700m'/s和2200m3/s;“11·3”白格堰塞湖入湖流量只有700m3/s左右。前面两次都在50h多一点的时间里溃决,没有采取人工干预的时间;后者一方面堰塞体垭口高程高,另一方面入湖流量小,根据当时的预测,若任其自然漫溃,其溃决时间将在12d之后,因此有足够的时间采取人工干预措施。
   3.3 非工程措施为主,辅以工程措施,是堰塞湖应急抢险处置的主要手段
   堰塞湖的主要致灾方式包括两个方面:一是上游壅水造成淹没;二是溃決后巨量洪水快速下泄,下游沿岸水位陡涨带来的洪水淹没和水流冲击对涉水建筑物的危害。
   如前所述,“10·10”堰塞湖险情,由于上游来水量大,水位上涨快,加之堰塞湖区域交通不便,堰塞体最终自然溃决;米林堰塞体由泥石流形成,土体含水量大,堰塞体难以承载重型施工机械,且湖水位上升较快,堰塞体自然过流;“11·3”堰塞湖,堰塞体规模大,由于上游来水较小,堰塞湖生命周期长,危害巨大,有必要也有时间采取工程措施,尽可能减小灾害损失。
   当堰塞湖发生之后,可以按照以下程序开展应急响应:及早发布预警;与此同时开展水文、气象、地质应急监测和相关资料的收集分析;及时转移受威胁的人民群众,并且根据洪水风险发展的变化动态及时调整转移范围。以上工作需要在第一时间同步展开。接下来,要对堰塞体的规模、高程形态、组成、结构及其稳定性等进行监测分析;分析堰塞体溃决过程,包括溃决时间、历时和断面等;分析上下游洪水风险,包括溃坝洪水及其下游演进;在保证人员安全的前提下,组织开展工程措施以降低堰塞湖洪水危害;对上下游受洪水威胁的涉河工程开展有针对性的避险。比如,“11·3”白格堰塞湖对苏洼龙在建围堰的破拆、金沙江中游水库的腾库等。
   3.4 现代科技应用是堰塞湖应急抢险处置的重要支撑
   应急抢险的基本要求就是时效性,采取及时、有效的措施是决定应急抢险胜利的关键。一是要及时掌握现场情况;二是第一时间分析可能的危害及其影响范围;三是研究可能采取的工程措施。
   堰塞湖往往发生在交通不变、通信闭塞、地形复杂、基础资料匮乏的地区,常规的技术手段和方法往往不能发挥作用,需要采用先进的现代技术获取信息,传递信息,分析研判,有针对性地开展应急处置。比如,卫星遥感、无人机监测、移动观测设施等快速获取信息的应急监测,现场、前方指挥中心和后方技术支援之间大容量应急移动通信,三维地理信息平台和大数据在淹没影响范围、灾害评估、洪水模拟及其演进中的应用等,为应急抢险方案制定和决策提供了重要支撑。
   3.5 高效的部门联动机制是堰塞湖应急抢险处置的基本保证
   白格堰塞湖发生在四川与西藏交界处,对四川、西藏、云南3省数百公里金沙江沿岸居民的生命财产及基础设施构成了严重威胁。雅鲁藏布江堰塞湖发生在西藏境内,对下游国境线附近的印度侧雅鲁藏布江沿岸居民的生命财产及基础设施也会构成了威胁。在应急管理部、水利部、自然资源部组成的联合工作组的指导下,长江防总、长江委发挥了人才科技优势,及时提出了分析成果和处置措施建议;四川甘孜、西藏昌都、云南香格里拉、丽江等相关地区政府积极响应,有效落实相关指令和要求;水利、国土等部门互通信息,分析评估灾害风险,提出了处置建议;消防、武警水电和西部战区等广大指战员积极配合,奋勇投入抢险救援工作;通讯、电力、交通等部门各负其职,做好保障工作。在新大部制改革的过度时期,各部门、各单位认真履职尽责,有力夺取了堰塞湖应急抢险处置的胜利。
   3.6 信息资源共享是堰塞湖应急抢险处置成功的重要条件    应急抢险面对的灾害往往是超标准、超规格的。因此,应当将有限的信息资源统一共享,在共享的基础上,充分发挥水利、国土、气象等专业部门的专业技术优势,对堰塞湖的风险、发展变化程度和趋势、危害影响等进行分析研判,提出对策措施,对监测数据和分析成果统一对外发布。
   4 提升堰塞湖应急处置技术支撑能力的思考
   受气候变化和人类活动加剧的影响,长江上游西部地区和西南诸河由地质灾害、冰崩或者工程事故引起的突发性洪水的事件还会不断出现。为此,应当要按照习近平总书记提出的“两个坚持,三个转变”防灾减灾新理念,在总结堰塞湖应急处置经验的基础上,进一步加强研究分析,建立适应长江流域和西南诸河地区的堰塞湖应急处置技术支撑体系。
   4.1 开展对长江.上游和西南诸河突发洪水隐患的排查
   对长江上游和西南诸河的滑坡、泥石流、冰湖、历史上形成的堰塞湖等进行详细调查,对较活跃的滑坡、泥石流和冰湖堰塞湖开展监测,掌握其发展变化规律;对一部分危害程度大的危险点实施必要的工程治理措施。
   4.2 编制长江上游和西南诸河地区突发洪水风险图和应急预案
   在对长江上游和西南诸河的滑坡、泥石流、冰湖、历史上形成的堰塞湖等进行详细调查的基础上,开展突发洪水风险识别分析,进行突发洪水区划,编制洪水风险图,指导国土空间利用,对重大风险点制定突发洪水应急预案。
   4.3 强化水文应急监测能力建设
   根据堰塞湖形成和溃决的特点,充分利用现代科技手段,研究提出适应突发洪水影响区域水位变幅大、含沙量大、流量大以及流速快的应急监测设备;引进非接触式监测设备,制定准确、便捷、快速、安全的监测方法;配备先进的高性能全天候的交通、通讯工具,强化长江上游水文应急监测能力建设。
   4.4 抓紧补齐堰塞湖基础资料短板
   在历次堰塞湖应急处置工作中,应急资料缺失是最为棘手的问题。堰塞湖应急处置要求快速、高效。但是由于相关江段的水文气象、地形地貌、地质资料等基础资料匮乏,需要进行专门的收集和整理,耗时费力,且资料的完整性和准确性不高,给分析成果带来了不确定性。当前,长江上游和西南诸河流域是我国堰塞湖险情发生最为频繁的区域,为此,迫切需要开展河道地形观测和沿江水文气象、地质以及社会经济数据的汇集工作。
   4.5 建设长江上游及西南诸河堰塞湖灾害风险信息数据库
   长江上游及西南诸河位于青藏高原、云贵高原及其东侧斜坡地带的峡谷地带,河谷深切、构造作用强烈。复杂的地形及地质条件使得区域内崩塌、滑坡、泥石流等地質灾害频发,是我国堰塞湖最为发育的区域。为此,迫切需要建设长江上游及西南诸河堰塞湖灾害风险数据库;同时,对于堰塞湖灾害风险重点区,需要开展堰塞湖灾害风险动态识别与风险评估,并发布监控区堰塞湖危险性预测评估报告。
   4.6 强化堰塞湖应急处置科学研究
   堰塞湖溃坝洪水的预测分析是堰塞湖应急处置工作的重中之重。堰塞湖溃决过程复杂,与堰塞体规模、物质组成、堰塞湖容积和入湖水量等众多因素密切相关,只有尽可能准确地模拟堰塞湖的溃决过程,才能更准确地预测溃口处的洪峰流量,进而对下游洪水演进进行模拟预测。因此,需要继续开展溃坝洪水分析研究,揭示出溃决过程和影响因素之间定性或定量的关系,以指导今后的应急处置工作。
   5 结语
   对2018年10月10日至11月3日金沙江白格和雅鲁藏布江米林先后发生的4次堰塞湖情况进行了介绍,并对所采取的应急处置措施及其实施情况进行了回顾和分析,从中总结出了一些实践经验,这些经验对于今后处置类似的情况可以发挥启示和借鉴作用;同时,对于今后提升堰塞湖的应急处置技术支撑能力而言,也可以提供一个新的思路。
   参考文献:
   [1]刘宁.唐家山堰塞湖应急处置与减灾管理工程[J].中国工程科
   学,2008,10(12):67-72.
   引用本文:金兴平.金沙江雅鲁藏布江堰塞湖应急处置回顾与思考[J].人民长江,2019,50(3):5-9.
   Reviews and reflections on emergency response countermeasures
   for barrier lakes in Jinsha River and Yarlung Zangbo River
   JIN Xingping
   (Changjiang Water Resources Commission of the Ministry of Water Resources,Wuhan 430010,China)
   Abstract:Baige and Milin are two villages sitting on the riverside of Jinsha River and Yarlung Zangbo River,and they experienced large-scale landslides and glacier debris flow twice at the same site in the Tibet Autonomous region between October 10th and November 3rd of 2018. Deposits from the landslides and debris flow blocked the mainstream of the Jinsha River and the Yarlung Zangbo River,and formed barrier lakes,which posed serious threats to lives and property of local residents in the up-stream and downstream of the landslide dam,along with the safety of downstream water conservancy facilities built or under construction. We undertook brief review on the four barrier lakes formed in the Jinsha River and the Yarlung Zangbo River,and the corresponding emergency response countermeasures. We summarize some experiences and enlightenments during the emergency responses,and put forward suggestions on improving technical support to such accidents,so as to provide reference for dealing with similar accidents in the future.
   Key words:emergency response;water conservancy project;barrier lake;Jinsha River;Yarlung Zangbo River
论文来源:《人民长江》 2019年3期
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