堰塞湖

堰塞湖
        堰塞湖
    堰塞湖又称“海子”,是由火山熔岩流,冰碛物或由地震活动使山体岩石崩塌下来等原因引起山崩滑坡体等堵截山谷、河谷河床后贮水而形成的湖泊。堰:是指较低的挡水建筑物。塞:实、堵、填充空隙,用于书面词语中,此处意为“堵塞”。堰塞湖的形成有四个过程,一是原有的水系;二是原有水系被堵塞物堵住。堵塞物可能是火山熔岩流,可能是地震活动等原因引起的山崩滑坡体,可能是泥石流,亦可能是其他物质。三是河谷、河床被堵塞后,流水聚集并且往四周漫溢。四是储水到一定程度便形成堰塞湖。由火山熔岩流堵截而形成的湖泊又称为熔岩堰塞湖。    根据堵塞河道的外来物质的来源,可以把堰塞湖分为诸如火山堰塞湖冰川堰塞湖地震堰塞湖等。通常的堰塞湖特别是地震堰塞湖,都是外来物质快速堆积而造成的,因此其组成堤坝的坝体结构比较松散,组成物也良莠不齐,这样整个堤坝就非常不结实。大部分情况下,堰塞湖堵塞了河道的正常水流,造成堰塞湖的水量不断加大,水位不断升高,从而对堤坝造成很大的压力。而这种并不牢靠的堤坝很容易在巨大的压力下垮掉,导致堰塞湖里面蓄积的大量的水一涌而出,带来巨大的洪水,而对下游的人民群众形成灭顶之灾。  

堰塞湖的形成条件

    堰塞湖的形成并不是这么简单,它必须在一定的地质地貌特征下,通过一些特殊的事件才能引发。首先,必须要有河谷,也就是说河道的两边必须要有山体,而且山体明显高于河道的海拔,这样才能一下子把河道堵死;其次,要有突发事件带来大量外来物质堵塞河道,这其中包括火山喷发出来的岩浆,地震或者降雨引起的山体崩塌滑坡,还有冰川带来的堆积物等等。大量的这些外来物质迅速向河谷中间堆积,配合两边的山体,就很容易形成堤坝拦住水流,形成堰塞湖。  

堰塞湖的分类

    根据可能造成的灾害来分,堰塞湖一般被分成三类:    高危性堰塞湖
堰塞湖的形成图示
   堰塞湖的形成图示
    就是说形成堰塞湖以后,河道完全被堵死,所以在堰塞湖内水流是只进不出,这样湖内的蓄水越来越多,而堤坝又不稳固,很有可能在几天后甚至几年后垮塌。这时候巨大的水流和能量被释放出来,其结果就是产生剧烈的水灾。尤其是地震所造成的连珠式堰塞湖,坝体像多米诺骨牌那样接连垮塌,其破坏更是不可估量。汶川大地震中川北县境内湔江河段形成的唐家山、苦竹坝、北川县城附近等的五个堰塞湖群,就属于典型的连珠式堰塞湖,一旦出现溃堤,必将造成巨大的灾难损失。尤其是唐家山堰塞湖,蓄水量已经超过1亿立方米,严重威胁到下游江油市绵阳市数百万人民的生命财产安全。    稳态型堰塞湖    是指堰塞湖形成以后,河道并没有被完全堵死,或者有其他的通道导致河流改道等,使水依然可以流出,这样就在堰塞湖里面水流保持进出的平衡,而同时形成的堤坝比较稳定,那么这样的堰塞湖可以保持很长的时间。一般把这样稳定存在100年以上的堰塞湖,成为稳态堰塞湖,这类的堰塞湖一般不会造成什么灾害。    即消即生型堰塞湖    一般指地震时河流被崩塌滑坡泥石流等物质阻塞形成的短时堰塞湖,而这种堰塞湖坝体非常不牢固,所以很快就被积累的湖水冲走。这种堰塞湖水量较小,能量较小,所以一般而言危害也并不很大。    有学者做过统计,大概有只有极少量的堰塞湖会一直保持不溃决的状态,形成稳态堰塞湖;而在短期内(10天)发生溃决的堰塞湖也仅仅不到一半的样子。这样也就是说,大部分的堰塞湖都会经历一个积累的过程,最后形成高危堰塞湖,而对人民群众生命财产安全形成巨大的威胁。   

堰塞湖多发区

    在我国,堰塞湖主要形成于西部地区,特别是西藏、云南、甘肃、四川等地,东部台湾等省也经常出现堰塞湖。由山崩滑坡所形成的堰塞湖多见于藏东南峡谷地区,且年代都比较近。
堰塞湖多发区
     堰塞湖多发区
    台湾地震活动频繁,1941年12月,嘉义东北发生一次强烈地震,引起山崩,浊水溪东流被堵,在海拔高度580米处溪流中,形成一道高100米的堤坝,河流中断,10个月后,上游的溪水滞积起来,在天然堤坝以上形成堰塞湖。    2008年5月12日四川汶川大地震,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。汶川大地震发生的四川省,正是全国产生堰塞湖最多的省份。    据统计研究发现,有90%以上的堰塞湖是因为地震或者降水引起的山体滑坡崩塌泥石流所造成的,所以地震多发区一般更容易产生堰塞湖。同时,因为堰塞湖的形成要求特殊的地质地貌,所以其一般出现在山壑纵横,水流丰富,并且河床与两侧山体高差较大的地方。    我国的四川省很大部分处于龙门山地震带上,属于地震频发区域,而且省内有沱江涪江岷江嘉陵江等水系穿过崇山峻岭,因此一旦有了地震的破坏造成山体滑坡,很容易形成堰塞湖。仅汶川大地震,就在各处产生了34处堰塞湖。在这些堰塞湖中,除了北川境内的五个连珠式堰塞湖群外,在安县境内的双电村堰塞湖、什邡境内的干河口堰塞湖、绵竹境内的徐家坝堰塞湖以及青川境内的石板沟堰塞湖都因为自身蓄水量大、下游人口密集而必须严密监测,并及时处理险情。   

堰塞湖的危害

    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,处置不当会引发重大灾害。   

应对措施

    根据现有手段和方法,面对堰塞湖的威胁,一般的应对措施是:首先,对堰塞湖进行严密监测,根据专业人员的意见对堰塞湖的威胁进行正确科学的评价,及时对下游人民群众进行疏散;然后,对于高危堰塞湖进行疏导和分流,一般是用炸药和人工挖开个小
堰塞湖的危害
    堰塞湖的危害图示
口,用水泵和管道疏导。这个得特别注意不能使小口变大口,不然就变成人工溃堤了;此外,还可以根据条件加固堰塞湖,甚至可以利用堰塞湖改造成水库等。但是因为一般的堰塞湖的地理环境比较恶劣,所以大型设备的运输或者使用是有困难的,所以一般疏导和加固水坝的工作相对比较困难,还得根据具体情况来实施。    近年来,美国工程兵团在国内和南美等地开展了天然堆石坝的治理和堰塞湖水的排泄减灾等工作,在工程实例中运用建筑上的方法,如开挖溢洪道、机器抽水、建重力导流洞等,来降低湖水位,稳定天然堆石坝,取得了一定的经济效益和社会效益。    1999年台湾的“921”大地震,引起了草岭处的山体大规模崩塌,将清水溪阻塞,形成一个巨大的堰塞湖。当时研究把此堰塞湖改造成永久水库的可行性,分析了建造排洪设施,引水设施,土石安定防护设施以及山体加固等,发现在经济上并不合算,于是在坝上整理出一条溢洪道,并在溢洪道入口以抛石铺面防止水流冲刷,同时准备加固下游河道堤防,并设置了天然坝的监测报警机制。这些措有效地降低了堰塞湖的灾害,不失为成功案例。   

唐家山堰塞湖

    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,科研人员查明灾后堰塞湖的主要分布情况: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、绵竹3个、什邡4个、彭州2个、茂县2个等。
唐家山堰塞湖的形成过程
唐家山堰塞湖的形成过程
    四川大地震的次生灾害中,堰塞湖的威胁极为严重。唐家山堰塞湖位于中国四川省北川羌族自治县境内,其堰塞坝位于北川老县城曲山镇上游4公里处。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,形成巨大的堰塞湖。堰塞坝体长803米,宽611米,高82.65至124.4米,方量约2037万立方米,上下游水位差约60米。2008年6月6日,唐家山堰塞湖储水量达超过2.2亿立方米,6月10日1时30分达到最高水位743.1米,最大库容3.2亿立方米,极可能崩塌引发下游出现洪灾,为汶川大地震形成的34处堰塞湖中最危险的一座。    6月7日上午7时,唐家山堰塞湖通过开挖引水槽排水,降低堰塞湖的水位、水量,开始泄流。同时解放军于江油九岭镇进驻戒备及疏散万打万之居民,并预防涪江铁路大桥因唐家山堰塞湖一旦溃坝而被冲毁。6月10日至11日,泄洪获得了成功,唐家山堰塞湖黄色警报于6月11日16时获得解除。    震后北川拟将唐家山堰塞湖打造成5A级景区。  

堰塞湖有益的一面

    不过,堰塞湖不仅仅给我们带来灾害,也能带来有益的一面。    著名的五大连池世界地质公园就是源自280年前的一次火山喷发,熔岩阻断了白河水流,形成了5个串珠状的,彼此相连的火山堰塞湖。五大连池湖光山色,和周围广阔的熔岩台地相映衬,在群山环绕中显得风姿卓越,柔情万种,现在已经成为著名的风景名胜和科研胜地。    新西兰的韦克瑞莫纳湖是2200年前一次滑坡事件形成的堰塞湖,新西兰政府成功利用此堰塞湖高达400米的石坝以及248米的湖深,开发了韦克瑞莫纳河的三个梯级电站,总装机容量为12.4万千瓦。这也是最成功利用堰塞湖水利资源的案例之一。