云南鲁甸红石岩堰塞湖溃坝风险及其影响

红石岩堰塞湖是2014-08-03鲁甸地震诱发形成的大型堰塞湖,由红石岩崩塌堵断牛栏江形成。红石岩堰塞坝坝高约96 m,堆积体总方量约1 200×10~4m^3,湖区满库库容为2.6×10~8m^3。从红石岩堰塞湖形成的背景条件,以及堰塞湖对坝址所在流域构成的潜在灾害链效应,评估堰塞湖的溃决危险程度。同时根据可能的溃决形式分析,采用1/3和1/2溃决模式对堰塞湖溃坝洪水估算,得到两种工况条件下的峰值流量分别为:Q_p≈(1.3~1.5)×10~4m^3/s和Q_p≈(2.2~2.8)×10~4m^3/s,远超过坝址处500 a一遇的牛栏江暴雨洪水,并在此基础上对下游演进过程的洪水进行估算。认为红石岩堰塞湖在后期整治中仍存在库岸稳定、堰塞坝稳定和鱼类生态破坏等问题,应引起关注。

红石岩堰塞湖成因模式分析对应急排险的指导意义

红石岩堰塞湖是云南鲁甸地震形成的最大的堰塞湖,对上下游造成的威胁也是最大的。其成因为:牛栏江右岸边坡岩体在地震作用下,经过剪断—崩塌—滑移—堵江—蓄水形成。根据其成因特点与模式,在应急救援过程中,可以适度调整泄流槽开挖的边坡坡度;对泄流槽内孤石进行以裸露爆破为主的爆破方式以加快排险进度;对边坡残留的不稳定块体进行监测与预防是排险安全的重要保证。

鲁甸“8.03”地震牛栏江红石岩堰塞湖水文预报误差及成因分析

红石岩堰塞湖永久性整治期间,水文情报预报信息对于确保施工安全有着重要意义。为进一步提高预报精度,阐述了红石岩堰塞湖的形成、规模、治理以及牛栏江流域资料条件、应急监测站点布局等,简要介绍了堰塞湖各水文预报方案编制情况,分析堰塞湖应急排险、后续处置期间实时发布的222期水文预报精度,得出了入湖水量预报精度为丙级,其余堰塞湖水位、库容等5个项目预报精度在乙级以上的结论。研究误差成因并提出了进一步提高预报精度的措施建议,为堰塞湖永久性整治期间的水文情报预报工作提供参考。

云南鲁甸红石岩堰塞湖排险处置的思考与探索

大型堰塞湖的处置是目前应急抢险任务中较为棘手的一个问题,而科学正确的处置方案和施工组织是保证堰塞湖得到快捷、安全处理的关键。结合工程实例,对云南鲁甸红石岩堰塞湖处置所采用的施工方案和施工组织情况进行了归纳总结,同时对突发性自然灾害抢险处置所涉及的应急救援技术优选、施工组织方法、施工机械选择、灾情信息数据获取等问题进行了延伸探索。相关经验可供类似险情处理借鉴。

牛栏江红石岩堰塞湖整治工程施工期出、入库洪水量平衡分析

为给2016年汛期堰塞体整治、溢洪洞、发电厂房和库区复建交通隧道等项目施工的防洪度汛工作提供决策依据,最大限度减轻施工期间的洪灾风险,根据堰塞湖坝址各设计标准的入库洪水过程、原红石岩电站引水隧洞和溢洪洞联合泄流曲线及堰塞湖库容曲线,分析了当堰塞湖发生200、100、50、30、20、10、5年一遇洪水时,堰塞湖的洪水下泄和库水位变化情况,并选取了2015年汛期发生的三场洪水进行水量平衡分析。分析表明：2015年堰塞湖出、入库水量平衡性较好,实际下泄流量与泄流曲线及天生桥站的水位、流量关系符合性较好,洪水下泄通畅,安全可控。原红石岩电站引水隧洞和右岸溢洪洞（上半洞）能够合并下泄200a一遇以下标准的洪水,坝前水位低于堰塞体泄流槽底部高程。

牛栏江红石岩堰塞湖整治工程

牛栏江红石岩堰塞湖为2014年鲁甸8·3地震时形成的大型堰塞湖,由于堰塞体形成的位置的独特性及堰塞体组成物质较好,为应急处置、后续处置及永久整治提供了条件。介绍了红石岩堰塞体形成概况、应急处置及后续处置情况、永久整治的必要性和紧迫性,以及永久整治工程方案及实施情况。

牛栏江红石岩堰塞湖防洪能力分析

对红石岩堰塞湖所在的牛栏江流域概况、堰塞体、堰塞湖蓄泄等进行了阐述,分析了牛栏江流域洪水、径流等,确定了堰塞湖50,20,10,5,2 a一遇洪水量级、过程。拟定了堰塞湖应急泄洪洞出流曲线,确定了堰塞湖遭遇50,20,10,5,2 a一遇洪水情况下的湖水位变化过程。分析表明,堰塞湖能够防御20 a一遇洪水,相应最高湖水位1 206.50 m,低于泄流槽底高程1 208 m,可有效减轻下游防洪压力。在遭遇超过20 a一遇大洪水的情况下,堰塞湖及其下游洪灾风险增大。提出了堰塞湖水文监测预警建议,为堰塞湖永久整治阶段的防洪工作提供决策依据。

为减轻红石岩堰塞湖防洪压力的德泽水库防洪调度研究

鲁甸"2014.8.3"地震牛栏江红石岩堰塞湖永久整治期间,牛栏江流域防洪压力增大。为有效减轻红石岩堰塞湖防洪压力,对德泽水库防洪调度方案进行研究。分析了德泽水库、红石岩堰塞湖及区间设计洪水峰量,以及有、无水库调节对堰塞湖的影响差异,确定了德泽水库4种泄洪方案相应的堰塞湖最大洪峰流量、水位变幅等,认为德泽水库错峰调度对于减轻红石岩堰塞湖永久整治期间的防洪压力和促进安全生产有着重要意义,提出了确保施工安全的措施建议。

红石岩堰塞湖右岸高边坡整治技术研究

牛栏江红石岩堰塞湖因地震而形成右岸高边坡高达620 m,地形、地质条件异常复杂,需开挖的边坡陡峭而处于不稳定状态,外部扰动极易引发边坡失稳,需采取开挖及喷锚支护处理。由稳定性分析表明,边坡顶部裂缝对边坡稳定性影响明显,故对边坡EL.1 750 m采用浅孔弱差控制爆破法进行开挖。支护施工中,由于EL.1 470 m^EL.1 750 m间高差大,支护施工难度高,遂采用吊篮喷护施工,并分设8道栈桥。通过对堰塞湖边坡的成因分析,提出初步处理方案。

红石岩堰塞湖整治工程综合勘察技术应用

根据工程地质问题的性质、水工建筑物的类型和规模以及勘察任务的要求,全面、系统地研究了各种勘察技术手段和方法,选择合适高效的综合勘察技术,并搭建起综合勘察信息与上序、下序专业的畅通信息流集成平台,使综合勘察技术成果得到充分的信息挖掘与应用,为整个红石岩堰塞湖整治工程项目提供高质量、全面和便捷的工程地质数据。

大沙店水文站受牛栏江红石岩堰塞湖整治工程淹没迁建的必要性和可行性分析

为满足牛栏江红石岩堰塞湖整治工程建设期间及后期调度运行的需要,使大沙店水文站具备国家大河重要站的设站目的、功能和作用,确保对水量及水情信息的实时监测和掌控,根据堰塞湖水库的正常蓄水位、回水淹没长度、回水淹没上游大沙店水文站的测验断面深度等指标,分析了大沙店水文站迁建的必要性。根据《水文站查勘选址技术规范》要求,通过查勘和分析了红石岩堰塞湖上下游共87.23 km的牛栏江河段,提出了大沙店水文站迁建的六套选址方案,并进行了比选论证。结果表明：大沙店水文站迁建是必要的;陡滩口电站厂房尾水以下至黄角树电站库区尾水区间内的原小河水文站站址满足大沙店站迁建条件,新的监测断面选址是合理的,测站整体迁建也是可行的。

红石岩堰塞湖左岸防渗墙预灌预爆施工技术

牛栏江红石岩堰塞湖防渗墙最大孔深136m，工程地质条件复杂，主要为地震形成的崩塌堆积体，大孤石含量高，孤石硬度50～100MPa，施工工期非常紧张，为确保防渗墙造孔成槽顺利进行，在开钻之前需对原始地层进行预灌预爆破处理，以利于防渗墙槽孔的顺利形成。

云南鲁甸县“2014.8.3”地震牛栏江红石岩堰塞湖水文预警指标研究

红石岩堰塞湖永久性整治期间,水文监测预警对于确保堰塞湖施工企业及下游防洪安全具有重要意义。阐述了牛栏江流域、堰塞湖区域概况及堰塞湖水文预警对象、内容,分析了防护区特征水位并推算至各水文控制断面,按洪水与暴雨同频率,用水位/流量反推法复核相应暴雨量,确定了堰塞湖区域、水文控制断面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级各预警级别短历时暴雨量、特征水位、预警时间等水文预警指标,并提出了预警建议,为堰塞湖永久性整治期间有效开展水文监测预警工作、顺利实现超前管理提供参考。

红石岩堰塞湖处置实践与启示

红石岩堰塞湖因云南鲁甸6.5级地震而形成,在近年形成的高危险级堰塞湖中具有鲜明的代表性。笔者结合武警水电部队在红石岩堰塞湖抢险处置的实例,对处置方案进行总结归纳,同时,阐述从中获得的案例启示,可为同类险情处置提供参考。

红石岩堰塞湖2016年汛期洪水预测与验证

2016年正值红石岩堰塞湖永久整治施工关键期,水文情势的超前研判,对堰塞湖施工人员安排及施工机械调配等具有重要意义。根据堰塞湖上下游水文站实测洪水资料系列,采用多元回归分析、叠加趋势模型、周期均值叠加3种方法预报堰塞湖2016年汛期各月最大洪峰流量。由于2015年以来厄尔尼诺超强、超长,2016年有可能会出现流域性大洪水,采用3种方法预测值上包线,预测结果表明,堰塞湖2016年最大洪水发生在8月,最大洪峰流量约1 210 m^3/s,重现期5年一遇。实测资料显示,红石岩堰塞湖2016年实测最大洪峰流量629 m^3/s,发生于6月,与多元回归分析法预测结果比较,量级预测误差5.3%,二者较为一致,但发生时间提前,进一步分析了原因。

牛栏江红石岩堰塞湖整治工程金属结构设备布置与设计

对云南牛栏江红石岩堰塞湖整治工程引水发电系统、泄洪系统及导流系统工程3个部分的金属结构设备布置和设计进行了系统介绍,且对设备操作运行进行了说明。目前本工程已竣工,所有金属结构设备均正常运行,动作灵活可靠,业主反馈良好。

堰塞湖溃坝快速定量风险评估方法——以2014年鲁甸地震形成的红石岩堰塞湖为例

2014年8月3日云南昭通市鲁甸县发生6.5级地震,形成高83 m,库容2.6亿m3的红石岩大型堰塞湖,严重威胁上下游生命财产安全。由于震后地质条件恶劣,道路堵塞,环境危险,且堰塞坝寿命极短,现有方法很难在有限时间内对堰塞坝进行快速且定量风险评估。本文提出一套基于最基本的堰塞坝几何参数、河道三维地形信息和人口分布数据的快速定量风险评估方法,可以实现任何堰塞坝突发区域内的溃坝、洪水演进和生命损失分析:首先采用地理信息工具快速获取坝址、上下游河道三维地形信息;然后采用统计模型和HEC-RAS软件模拟溃坝和洪水演进过程;最后采用风险分析模型计算得到下游生命损失。本文将该方法应用于红石岩堰塞湖案例分析发现:开挖泄流槽可以降低峰值流量和生命损失,但不能防止溃坝;开挖泄洪支洞后,可以避免在非汛期情况下发生溃决;但在极端洪水情况下(如百年一遇)仍会发生溃坝,并产生较大的洪水和生命损失,因此仍需要加固坝体,做好观测,并准备好应急预警和疏散预案。本方法可针对突发堰塞湖进行快速定量的风险评估,为堰塞湖的应急管理和决策提供依据。

综合物探方法在红石岩堰塞体探测中的应用研究

堰塞体尤其是深厚堰塞体的探测是工程物探界的一大难题,国内、外有关堰塞体探测的研究的资料极少。在红石岩堰塞体和古滑坡上充分开展多种物探方法适宜性试验,结果表明,被动源面波法、瞬变电磁法可在堰塞体和古滑坡全区开展,具有较好的适用性,且可达到期望的勘探深度。因此,采用以被动源面波法、瞬变电磁法为主的综合物探方法完成了对红石岩堰塞体和古滑坡探测,取得了较好的效果。

震损地区地下洞室塌腔区施工关键技术与安全控制

以牛栏江红石岩堰塞湖治理工程为依托,阐述了针对2014年8月3日鲁甸地震后地下洞室在堰塞湖泄流侵蚀作用下形成的洞室塌腔部位存在的倒悬危岩体分布、穹顶裂隙发育、余震掉块等问题,为保证施工安全,通过采取加强安全监测(三维激光扫描及全自动测量机器人进行局部和整体的变形测量)、先易后难的分区分块施工布置、“蚕食化”排危支护方式等一系列技术和安全措施对地震塌腔壁进行处理的过程,确保了施工安全,顺利完成了地震塌腔壁的支护施工,推进了灾后重建整治工程的建设。

液压破碎锤在闸门竖井开挖施工中的应用

红石岩堰塞湖整治工程泄洪冲沙放空洞闸门井炭质页岩层开挖时,采用传统的钻爆开挖施工方法对周边岩层产生的爆破振动破坏及扰动难以控制,塌方风险较高。通过现场反复试验总结,采取了以"液压破碎锤破碎开挖为主,松动爆破为辅"的开挖施工技术并取得成功,效果良好,施工进度、质量、安全得到了有效保证,节省了施工成本,可为同类工程提供参考。