張宗亮，張?zhí)烀?，楊再宏，?凱

(1.中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南昆明650051；2.云南省水利廳牛欄江紅石巖堰塞湖整治工作建設(shè)指揮部，云南昭通657100)

?

牛欄江紅石巖堰塞湖整治工程

張宗亮1，張?zhí)烀?，楊再宏1，程 凱1

(1.中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南昆明650051；2.云南省水利廳牛欄江紅石巖堰塞湖整治工作建設(shè)指揮部，云南昭通657100)

牛欄江紅石巖堰塞湖為2014年魯?shù)?·3地震時(shí)形成的大型堰塞湖，由于堰塞體形成的位置的獨(dú)特性及堰塞體組成物質(zhì)較好，為應(yīng)急處置、后續(xù)處置及永久整治提供了條件。介紹了紅石巖堰塞體形成概況、應(yīng)急處置及后續(xù)處置情況、永久整治的必要性和緊迫性，以及永久整治工程方案及實(shí)施情況。

整治工程；應(yīng)急處置；魯?shù)榈卣穑慌诮?；紅石巖堰塞湖

1 堰塞體形成及概況

2014年8月3日16時(shí)30分，云南省魯?shù)榭h發(fā)生6.5級(jí)地震，在魯?shù)榭h火德紅鄉(xiāng)李家山村和巧家縣包谷垴鄉(xiāng)紅石巖村交界的牛欄江干流上，因地震造成山體塌方形成堰塞湖。堰塞體位于原紅石巖水電站取水壩與廠(chǎng)房之間，在取水壩下游1 200 m處，如圖1所示。紅石巖左岸滑坡體在歷史上曾發(fā)生堵江事件，地震發(fā)生后，滑坡表面物質(zhì)被震松，大孤石及局部失穩(wěn)碎石土滑移進(jìn)入牛欄江，但滑坡體整體沒(méi)有滑動(dòng)，處于穩(wěn)定狀態(tài)。右岸崩塌體高速傾倒崩滑，滑向河床堆積而形成了堰塞體。根據(jù)SL450—2009《堰塞湖風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)》，紅石巖堰塞湖屬大型堰塞湖，危險(xiǎn)級(jí)別為極高危險(xiǎn)，潰決損失嚴(yán)重性為嚴(yán)重。根據(jù)危險(xiǎn)性級(jí)別和潰決損失嚴(yán)重性確定堰塞湖風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為I級(jí)(最高級(jí)別)。

圖1 牛欄江紅石巖堰塞體

2 應(yīng)急處置及后續(xù)處置簡(jiǎn)介

紅石巖堰塞湖形成后，湖水水位持續(xù)上漲，堰塞體迎水面最高水位達(dá)到1 180 m，上游會(huì)澤、魯?shù)閮煽h牛欄江沿岸5 000多畝土地及居民房屋被淹沒(méi)，近4 000名群眾進(jìn)行了轉(zhuǎn)移安置。原紅石巖水電站引水隧洞在堰塞體右岸山體內(nèi)，地震時(shí)電站進(jìn)水口閘門(mén)開(kāi)啟，下游有露天式調(diào)壓井與堰塞湖連通，堰塞湖水位壅高后，湖水從調(diào)壓井頂部自由溢流，形成獨(dú)特的應(yīng)急泄洪通道。從2014年8月4日起，堰塞湖水位超過(guò)調(diào)壓井頂高程1 171.80 m時(shí)，開(kāi)始從調(diào)壓井頂部自由溢出。堰塞湖處置階段采取了多項(xiàng)非工程措施，例如，做好群眾轉(zhuǎn)移安置工作、利用上游德澤水庫(kù)滯洪、騰出下游天花板和黃角樹(shù)水電庫(kù)容、加密現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施監(jiān)測(cè)、組織提出堰塞湖處置技術(shù)方案等。同時(shí)還有多項(xiàng)工程措施，例如，8月11日中午，對(duì)調(diào)壓井底部施工支洞堵頭檢修門(mén)進(jìn)行爆破拆除，拆除后檢修門(mén)1.8 m直徑鋼管下泄流量約60 m3/s；由于上游來(lái)流量不大，應(yīng)急處置和后續(xù)處置期間堰塞湖水位基本穩(wěn)定在1 180 m附近，未繼續(xù)上升；8月28日，堰頂泄流槽底開(kāi)挖至1 208 m高程，底寬約5 m，右岸新建長(zhǎng)280 m的應(yīng)急泄洪洞連通原紅石巖電站引水隧洞，于2014年10月3日貫通，10月4日晚堰塞湖已基本放空。采取上述措施使得堰塞體安全度過(guò)了2014年汛期，暫時(shí)解除了潰堰風(fēng)險(xiǎn)，為后期永久性整治創(chuàng)造了條件。

3 永久整治的必要性和緊迫性

3.1 堰塞湖危險(xiǎn)依然存在、度汛形勢(shì)嚴(yán)峻

堰塞湖應(yīng)急處置、后續(xù)處置完成后僅能滿(mǎn)足全年常年洪水標(biāo)準(zhǔn)的度汛要求，達(dá)不到規(guī)范規(guī)定的100年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)要求。

堰塞湖集水面積12 087 km2，是唐家山堰塞湖徑流面積的近4倍，洪量大，度汛風(fēng)險(xiǎn)十分高。如果不及時(shí)進(jìn)行后期整治，到2015年汛期如遇較大洪水，將對(duì)上游部分居民和小巖頭電站造成淹沒(méi)，加劇庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，同時(shí)堰塞湖威脅著下游沿江兩岸的魯?shù)?、巧家、昭?yáng)三縣(區(qū))10個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、3萬(wàn)余人、2 200萬(wàn)m2(3.3萬(wàn)畝)耕地，以及下游牛欄江干流上天花板、黃角樹(shù)等水電站的安全。一旦潰決形成潰壩洪水，對(duì)下游沿岸人民生命財(cái)產(chǎn)造成的危害難以估量，極易引發(fā)災(zāi)害鏈，故堰塞湖永久性整治迫在眉睫。

3.2 地震引起的堰塞湖地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題嚴(yán)重

堰塞體右岸崩塌形成了高達(dá)600 m的邊坡，邊坡坡度陡峻，裂縫發(fā)育，穩(wěn)定性很差，依然存在不斷坍塌和崩落，嚴(yán)重危及下部安全。左岸為體積達(dá)5 670萬(wàn)m3的古滑坡體，地震使該滑坡表面局部破壞。堰塞湖庫(kù)區(qū)發(fā)育有12個(gè)滑坡、7個(gè)崩堆積體、14處不穩(wěn)定斜坡及4條泥石流溝。上述不良的地質(zhì)體對(duì)堰塞體、堰塞湖庫(kù)周居民安全均存在巨大的威脅，必須盡快整治。

3.3 受災(zāi)群眾生產(chǎn)生活急需安置

紅石巖堰塞湖形成后，大部分受災(zāi)群眾均安置在堰塞湖附近村莊或公路路邊，生活條件極其惡劣，安全風(fēng)險(xiǎn)較高。受災(zāi)群眾的安置工程應(yīng)立即啟動(dòng)并實(shí)施，使災(zāi)民盡快轉(zhuǎn)入正常的生產(chǎn)生活。

紅石巖堰塞湖淹沒(méi)影響的村組地處山高坡陡區(qū)域，土地資源較為匱乏，不但受紅石巖堰塞湖淹沒(méi)影響同時(shí)也受地震災(zāi)害影響，損失土地資源的受災(zāi)群眾就近調(diào)劑或開(kāi)墾土地較為困難，加之周邊村組、鄉(xiāng)鎮(zhèn)同屬于山高坡陡、人多地少區(qū)域，同樣受地震災(zāi)害影響，基本沒(méi)有區(qū)域能再接納受災(zāi)群眾，需要在其他區(qū)域開(kāi)展必要的生產(chǎn)開(kāi)發(fā)及水利設(shè)施配套工程建設(shè)。由于堰塞湖上下游周邊區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平低，水利基礎(chǔ)設(shè)施差，昭通魯?shù)榈卣鸷脱呷蜎](méi)雙重影響，打破了區(qū)域群眾原有生活、生產(chǎn)環(huán)境，影響了原有生產(chǎn)條件，改變了群眾交通等設(shè)施保障，同時(shí)引起潛在的地質(zhì)次生災(zāi)害。為實(shí)現(xiàn)災(zāi)區(qū)生產(chǎn)恢復(fù)、生活改善目標(biāo)，因地制宜利用堰塞湖形成的庫(kù)容，為區(qū)域干熱河谷2 400萬(wàn)m2農(nóng)田灌溉和4.5萬(wàn)人飲水提供水源，擴(kuò)大當(dāng)?shù)厣a(chǎn)生活環(huán)境容量，緩解土地資源受損群眾安置壓力，為當(dāng)?shù)厥転?zāi)群眾早日恢復(fù)生產(chǎn)生活提供必要的保障，促進(jìn)災(zāi)區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)發(fā)展。

堰塞湖后期永久性整治按照先除害、再興利、輕重緩急的思路，著力抓好堰塞湖除險(xiǎn)、防洪等永久性安全工程整治和堰塞湖受災(zāi)群眾生產(chǎn)生活安置等工作，在此基礎(chǔ)上因地制宜分期開(kāi)展后期電站重建工程等工作。

4 整治工程簡(jiǎn)介

紅石巖堰塞湖進(jìn)行永久性整治后，使其成為一個(gè)大型水利樞紐工程，其作用是除險(xiǎn)防洪(消除地震可能引發(fā)的洪水等次生災(zāi)害)、供水、灌溉、發(fā)電(裝機(jī)201 MW，年發(fā)電量7.87億kW·h)。整治工程主要由除險(xiǎn)防洪工程(堰塞體整治、新建溢洪洞、改建泄洪沖沙洞、高邊坡治理)、電站重建工程和下游供水、灌溉工程組成，如圖2所示。

圖2 堰塞湖整治工程平面布置

按整治基本思路，紅石巖堰塞湖永久性整治工程主要目標(biāo)是提高堰塞湖的防洪標(biāo)準(zhǔn)，確保防洪及邊坡治理等主體工程完工，實(shí)現(xiàn)堰塞湖永久性安全，并對(duì)受災(zāi)群眾進(jìn)行永久安置，確保人民群眾恢復(fù)正常的生產(chǎn)生活；在確保堰塞湖安全的基礎(chǔ)上，重建堰塞湖地引水發(fā)電工程，并擇機(jī)興建下游地震受災(zāi)區(qū)供水、灌溉工程，發(fā)揮水資源綜合效益。

4.1 永久性整治工程

4.1.1 堰塞湖除險(xiǎn)防洪工程

堰塞湖除險(xiǎn)防洪工程主要內(nèi)容包括交通工程、右岸新建溢洪洞、堰塞體右岸崩塌邊坡治理及左岸清坡、堰塞體防滲加固處理、原紅石巖引水隧洞改建為泄洪沖沙洞等項(xiàng)目。

(1)交通工程。該工程主要包括進(jìn)場(chǎng)公路及場(chǎng)內(nèi)交通公路等。主線(xiàn)和輔線(xiàn)進(jìn)場(chǎng)道路的恢復(fù)、聯(lián)絡(luò)公路、原交通洞新建岔洞的修建從2014年10月底開(kāi)始施工，2014年12月底全部完成，為工程施工創(chuàng)造條件。過(guò)堰塞體交通洞及庫(kù)區(qū)復(fù)建交通洞于2016年3月開(kāi)工。

(2)右岸新建溢洪洞。在堰塞體頂應(yīng)急泄流槽不過(guò)流的情況下，導(dǎo)流隧洞僅可以下泄5年一遇全年洪水。2015年汛期堰塞體壩擋水，度汛標(biāo)準(zhǔn)須采用全年100年一遇洪水，Q=3 520 m3/s。因此，必須增加泄洪建筑物來(lái)宣泄100年一遇洪水。根據(jù)整治工程建筑物布置、施工工期要求，需利用整治工程中的未完建溢洪洞參與泄流。右岸布置新建一條溢洪洞，由引渠段、閘室段、無(wú)壓洞段及出口鼻坎段組成，全長(zhǎng)約1.2 km。無(wú)壓洞斷面為14 m×21 m的城門(mén)洞形。校核水位時(shí)，溢洪洞最大泄量為3 742 m3/s。主洞分3層開(kāi)挖，2015年5月底完成上層開(kāi)挖及支護(hù)，2015年汛期利用溢洪洞上層過(guò)流，過(guò)流斷面為15.6 m×9 m，滿(mǎn)足度汛標(biāo)準(zhǔn)要求，預(yù)計(jì)2017年下半年溢洪洞工程完工。

(3)堰塞體左右岸高邊坡治理。①右岸山坡崩塌高約600 m，坡度70°～85°。在崩塌后緣坡面約60 m(距崩塌邊緣)范圍內(nèi)卸荷變形縫多見(jiàn)，發(fā)育頻率約5 m一條。右岸崩塌邊坡治理方案為從上至下清除開(kāi)裂、松動(dòng)及倒懸?guī)r體，清坡后實(shí)施噴錨支護(hù)保護(hù)邊坡。坡頂至1 750 m高程約100 m高范圍內(nèi)松動(dòng)開(kāi)裂巖體進(jìn)行開(kāi)挖處理，開(kāi)挖綜合坡比為1∶1，開(kāi)挖方量約70萬(wàn)m3。1 470～1 750 m高程為崩塌形成的陡峭坡面，清除表面松動(dòng)及倒懸?guī)r體，清坡后素噴混凝土進(jìn)行表面封閉保護(hù)。揭露軟巖部位布置預(yù)應(yīng)力錨索及錨拉板。1 470 m高程以下緩傾平臺(tái)以清理松渣為主。②左岸山坡整體是穩(wěn)定的，主要是清除表面局部不穩(wěn)定體及表面浮石，對(duì)陡崖部位開(kāi)裂區(qū)域做開(kāi)挖及清坡方案處理。堰塞體邊坡于2016年7月底基本完成。

(4)堰塞體防滲加固處理。堰塞體作為永久性擋水建筑物需進(jìn)行防滲處理，初擬采用防滲墻及灌漿帷幕進(jìn)行防滲加固處理。防滲墻頂高程為1 209 m，沿防滲線(xiàn)路對(duì)堰塞體進(jìn)行槽挖，防滲墻頂部長(zhǎng)267 m，最深位置約130 m；左岸堆積體范圍內(nèi)開(kāi)挖灌漿洞，并延伸灌漿洞與地下水位線(xiàn)相接，左岸灌漿洞總長(zhǎng)約278 m，堆積體范圍內(nèi)洞長(zhǎng)184 m，左岸堆積體范圍內(nèi)進(jìn)行雙排帷幕灌漿防滲，堆積體范圍內(nèi)帷幕深度約90 m，基巖范圍內(nèi)采用單排灌漿防滲；右岸崩塌體邊坡內(nèi)設(shè)灌漿洞，與q=5Lu線(xiàn)相交，灌漿洞長(zhǎng)106 m，洞內(nèi)設(shè)單排帷幕。帷幕底線(xiàn)按伸入基巖單位吸水率ω≤0.05 L/(min·m·m)地層5 m控制。防滲墻計(jì)劃工期24個(gè)月。

(5)原紅石巖引水隧洞改建為泄洪沖沙洞。改建后的沖沙洞主要承擔(dān)汛期泄洪、沖沙功能，必要時(shí)作為水庫(kù)放空洞。泄洪沖沙洞由進(jìn)水塔、有壓隧洞段、出口工作閘室及挑流鼻坎組成，隧洞全長(zhǎng)1 659.439 m。有壓洞斷面為圓形，直徑7.6 m，其中與原紅石巖引水隧洞結(jié)合段長(zhǎng)1 156.175 m。校核水位時(shí)，泄洪沖沙洞最大泄量約944 m3/s。

4.1.2 堰塞湖影響受災(zāi)群眾安置

經(jīng)初步調(diào)查分析，紅石巖堰塞湖整治工程水庫(kù)淹沒(méi)影響范圍涉及云南省昭通市魯?shù)榭h、巧家縣和曲靖市會(huì)澤縣共計(jì)2市3個(gè)縣、6個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))、12個(gè)村民委、57個(gè)村民小組。建設(shè)征地涉及土地總面積5.314 km2，其中陸地面積4.031 km2，水域面積1.283 km2。包括耕地165萬(wàn)m2、園地67.7萬(wàn)m2、林地88.3萬(wàn)m2、魚(yú)塘4 667 m2，建設(shè)用地24.3萬(wàn)m2，未利用地57.33萬(wàn)m2。水庫(kù)淹沒(méi)影響范圍內(nèi)居民2 524人，涉及房屋面積共計(jì)102 982 m2。

4.1.3 電站重建工程

(1)電站重建工程。堰塞體進(jìn)行整治后將成為永久性的擋水建筑物，泄洪建筑物也已同步實(shí)施，可利用堰塞湖進(jìn)行電站重建。輸水發(fā)電系統(tǒng)布置于右岸，由電站進(jìn)水口、輸水隧洞、調(diào)壓井和壓力鋼管、廠(chǎng)房組成。電站共3臺(tái)機(jī)，單機(jī)發(fā)電容量67 MW，共201 MW，建成后年發(fā)電量7.87億kW·h。鑒于水庫(kù)運(yùn)行后，無(wú)法進(jìn)行電站進(jìn)水口的施工，因此，電站進(jìn)水口宜在水庫(kù)蓄水前完建，其余電站重建工程根據(jù)實(shí)際條件適時(shí)開(kāi)展。

(2)堰塞湖下游地震受災(zāi)區(qū)供水、灌溉工程。下游供水、灌區(qū)位于牛欄江中下游兩岸，受益魯?shù)?、巧家、昭?yáng)3個(gè)縣區(qū)共8個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，灌溉面積2 400萬(wàn)m2，遠(yuǎn)景規(guī)劃4 200萬(wàn)m2，供水人口4.5萬(wàn)人，遠(yuǎn)景規(guī)劃6.91萬(wàn)人，牲畜2.0萬(wàn)頭，遠(yuǎn)景規(guī)劃3.32萬(wàn)頭。引用流量6.6 m3/s?？偢汕L(zhǎng)31.166 km，其中包括5條隧洞，總長(zhǎng)19.541 km；2 座倒虹吸，總長(zhǎng)1.144 km；6 座渡槽，總長(zhǎng)0.57 km；明渠9.911 km；2條支洞，總長(zhǎng)0.541 km。

5 小 結(jié)

堰塞湖后期永久性整治按照“先除害、再興利”的思路分輕重緩急治理，標(biāo)本兼治，系統(tǒng)規(guī)劃。堰塞湖永久性整治工程著力加快實(shí)施堰塞湖除險(xiǎn)、防洪等永久性安全工程整治，以提高堰塞湖防洪標(biāo)準(zhǔn)，確保防洪及邊坡治理等主體工程完工，實(shí)現(xiàn)堰塞湖永久性安全。目前，溢洪洞全洞已貫通，滿(mǎn)足堰塞體2016年度汛要求，兩岸高邊坡治理正在實(shí)施，2016年將繼續(xù)開(kāi)展堰塞體整治、泄洪沖沙洞改建等項(xiàng)目，為滿(mǎn)足2017年底電站首臺(tái)機(jī)組發(fā)電的目標(biāo)，電站重建工程也已開(kāi)工建設(shè)。后期將擇機(jī)實(shí)施供水灌溉工程。經(jīng)綜合整治，最終將紅石巖堰塞湖變廢為寶、除害興利，改造成一個(gè)綜合性水利樞紐工程，發(fā)揮水資源綜合效益，開(kāi)拓了地震災(zāi)后重建的新篇章。

[1] 中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司. 云南省牛欄江紅石巖堰塞湖整治工程 可行性研究報(bào)告[R]. 昆明： 中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司， 2015．

[2]陳五一， 鄭家祥， 譚建. 唐家山堰塞湖應(yīng)急排險(xiǎn)設(shè)計(jì)及綜合整治的設(shè)想[J]. 水力發(fā)電， 2008， 34(11)： 10- 14．

(責(zé)任編輯 王 琪)

Remediation Project of Hongshiyan Dammed Lake in Niulan River

ZHANG Zongliang1, ZHANG Tianming2, YANG Zaihong1, CHENG Kai1

(1.PowerChina Kunming Engineering Corporation Limited, Kunming 650051, Yunnan, China; 2. Yunnan Provincial Department of Water Resources Niulanjiang Hongshiyan Dammed Lake Remediation Work Construction Headquarters, Zhaotong 657100, Yunnan, China)

Hongshiyan Dammed Lake in Niulan River is formed by 8·3 Ludian earthquake in 2014. As unique position and preferable composition of dammed body, it provides a good condition for emergency treatment, follow-up treatment and permanent remediation. The general conditions of Hongshiyan Dammed Lake are introduced. The emergency response and subsequent treatment, the necessity and urgency of permanent remediation, and the permanent treatment project scheme and its implementation are also presented．

remediation project; emergency treatment; Ludian earthquake; Niulan River; Hongshiyan Dammed Lake

2016- 03- 09

張宗亮(1963—)，男，山東濟(jì)南人，教授級(jí)高工，博士生導(dǎo)師，全國(guó)工程設(shè)計(jì)大師，長(zhǎng)期從事水利水電工程設(shè)計(jì)、咨詢(xún)及管理工作．

TV86

A

0559- 9342(2016)09- 0083- 04