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唐家山堰塞湖成功排险的探索与思考摘要:在交通、通讯完全中断的情况下，在地质情况不完全了解、施工环境极其恶劣的条件下，在时间紧迫、任务繁重的前提下，成功排除极高危险堰塞湖险情，创造了世界奇迹。
本文从堰塞湖排险的设计组织、统筹规划、施工管理等方面进行了简要介绍，并进一步对堰塞湖应急排险进行探索与思考。
主题词:堰塞湖排险施工探索与思考1、概况1.1堰塞湖的定义堰塞湖是指地震后引起的大规模山体滑坡，河水冲击泥土、山石而造成堆积，堵截河谷或河床后贮水而形成的湖泊。
堰塞湖形成过程有四个过程，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。
1.2唐家山堰塞湖成因唐家山堰塞湖形成过程是汶川大地震造成了龙门山300KM的地震断裂带，山体坠落，封闭河道，原有水系被堵塞物堵住。
河谷、河床被堵塞后，流水聚集并且往四周漫溢，水位迅速积蓄抬高，造成洪峰，威胁下游。
1.3唐家山堰塞湖规模及险情唐家山堰塞湖位于北川县上游通口河上，堰体长803.4m，宽611.8m，面积30.72万m2，体积2037万m3，堰体最高点高程791.9m，堰体低高程667.5m，最大坝高124.4m，垭口处坝高82.65m。
总库容3.15亿方，回水长度约23km。
若产生溃坝将影响下游北川县，江油市，绵阳市的涪城区、科学城、农科区以及三台县130多万人口，甚至影响到遂宁市，属此次特大地震中形成的极高危级堰塞湖。
2、设计方案与施工规划2.1设计方案及方案调整2.1.1最初抢险方案。
利用地震形成的垭口，采用工程机械开挖明渠，降低水位。
有“高、中、低”三个泄流渠方案，低标准方案，泄流渠进口高程747m、渠底宽28m，泄流漕总长670m，上游平缓段纵坡0.6%，下游陡坡段纵坡分别为24%和16%；中标准方案，泄流渠进口高程745m、渠底宽22m，泄流漕总长680m，上游平缓段纵坡0.6%，下游陡坡段纵坡分别为24%和16%；高标准方案，泄流渠进口高程742m、渠底宽13m，泄流漕总长695m，上游平缓段纵坡0.6%，下游陡坡段纵坡分别为24%和16%。
第３９卷第２２期２００８年１１月人民长江ＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＶ０１．３９．Ｎｏ．２２ＮＯＶ．，２００８文章编号：１００１—４１７９（２００８）２２—００７９—０４唐家山堰塞湖溃坝洪水分析及泄流冲刷模拟朱勇辉范北林卢金友张细兵杨文俊渠庚（长江水利委员会长江科学院，湖北武汉４３００１０）摘要：土石坝渍坝数学模型ＢＲＥＳＺＨＵ建立在渍坝试验及原型渍坝案例中所观察到的溃坝机理基础之上。
模型先后用不同国家的多组溃坝试验资料进行率定和验证，并被成功应用于原型堤坝溃决案例的模拟，结果良好。
“５·１２”地震唐家山堰塞湖险情发生后，其不断升高的水位和不断增大的湖容给下游百万群众的生命财产安全造成了巨大威胁。
运用ＢＲＥＳＺＨＵ模型并结合坝下游溃坝洪水演进模型针对堰塞湖上游可能出现的不同频率洪水、坝体的不同溃决方案和不同溃决过程等对数１０种工况下唐家山堰塞湖的调洪、溃坝及洪水传播过程进行了计算与分析，为抢险方案和应急预案的制定提供了有力的技术支持。
险情结束后运用ＢＲＥＳＺＨＵ模型及时对湖水下泄过程中泄流渠断面发展及坝址处洪水过程等进行了模拟，结果表明模型计算的下泄洪水过程（水位、流量）及泄流渠断面发展等与实测情况符合较好。
关键词：渍坝；洪水；泄流；冲刷；模型；唐家山堰塞湖中图分类号：ｐ３１５．９文献标识码：Ａ１唐家山堰塞湖形成及除险概况２００８年５月１２１３四川汶川发生特大地震，距＝ｊＥ川县城约４ｋｍ的涪江支流通口河右岸唐家山发生大规模滑坡，滑坡堵塞通口河形成堰塞坝，通口河水壅高形成唐家山堰塞湖。
通口河系涪江一级支流，主河长１７３ｋｍ，控制集水面积４５２０ｋｍ２。
，流域内多年平均年降水量为１３５５．４ｍｍ，降雨主要集中在５～９月，占全年降水的８６．３％，历年１ｄ最大降水量为３２３．４ｍｍ。
，多年平均流量１１８ｍ３／ｓ，年径流量３７．１亿ｍ。
径流年内分配不均，其中７～９月多年平均流量２４９ｍ３／ｓ，相应径流量１９．８亿ｍ３，占全年径流量的５３．５％。
数学建模竞赛题目唐家山堰塞湖泄洪问题研究摘要：本文研究了唐家山堰塞湖及其泄洪规律，并对其蓄水、溃坝、泛洪等三个过程进行了模型分析。
问题一，是堰塞湖的蓄水过程。
本文采取了两种方法得到蓄水量和水位高程关系曲线，一是采用曲线拟合的方法；二是通过数字高程模型（DEM），使用连通性分析算法。
对比发现，前者在709至742米之间的精度较高，而后者普适性好。
而后，本文建立调洪演算模型得到了降雨量与水位高程的关系曲线，并得到不同降雨量影响水位高程达到泄洪槽水位和警戒水位的具体时间。
问题二，是堰塞湖的溃坝过程。
通过对坝体物质组成及其上下游地理情况的分析，可以得到溃坝的方式应属于逐渐溃决。
本文建立了由溃口冲刷扩展速率，溃口动态出流计算公式联合求解的溃口流量非恒定过程计算模型，并进行了灵敏度分析。
得出结论：溃口在1小时达到稳定且溃口最大流量约为140003/m s。
问题三，是堰塞湖的泛洪过程。
本文通过种子蔓延算法求得淹没区域，其总面积约为1412.64万平方米，其中绵阳市的淹没面积为481.10万平方米，人员撤离18万左右。
考虑到圣维南方程组过于复杂，且求解困难，本文采用李斯特万公式和黄河水利委员会水利科学研究经验公式模拟了洪水演进过程。
结论指出洪水的影响地区有北川县城、通口镇、含增镇、青莲镇、绵阳县城，到达时间分别是0.121h，2.125h，3.047h，5.241h，7.856h。
问题四，本文讨论了降低唐家山堰塞湖水位的方案，并提出了使用虹吸管的建议；进行了导流槽效用分析，提出如何以最合理的方式构建导流槽；提出了将唐家山堰塞湖改造为大型水库的想法；对苦竹坝下游的堰塞湖的形势进行了分析，建议在上游未来水之前，及时对苦竹坝下游的堰塞湖采取人工开挖或爆破拆除，以免危害北川县城。
参赛队号随机A8目录目录 (2)一、问题重述 (3)二、问题分析 (3)三、模型假设 (4)四、问题1模型建立与求解 (4)4.1水位高程和蓄水量 (4)4.1.1曲线拟合模型 (4)4.1.2基于DEM的蓄水量计算 (6)4.1.3连通性分析算法 (7)4.1.4唐家山堰塞湖蓄水量计算 (10)4.2降雨量和水位高程 (11)4.2.1调洪演算模型 (11)4.2.2 堰塞湖的蓄水特征 (12)4.2.3由多年平均降雨推求水位高程 (13)4.2.4由天气预报降雨推求水位高程 (14)五、问题2模型建立与求解 (17)5.1溃坝模型 (17)5.1.1溃口流量 (17)5.1.2溃口参数选择 (18)5.2 对唐家山堰塞湖的分析及假设 (19)5.2.1溃坝方式分析 (19)5.2.2残留坝高的确定 (19)5.2.3溃口冲刷速率分析 (20)5.3溃口冲刷稳定时间的确定 (20)5.4溃坝模型的灵敏度分析 (21)5.5进一步讨论 (23)六问题3模型建立与求解 (23)6.1洪水淹没区域的计算 (23)6.1.1淹没区域计算模型 (23)6.1.2数据计算 (25)6.1.3淹没面积以及人员撤离方案 (26)6.2洪水演进计算 (28)七、问题4模型建立与求解 (29)7.1 降低堰塞湖水位方案讨论 (29)7.2 关于导流槽方案效用分析 (30)7.3、唐家山堰塞湖处置分析 (31)7.4、应对唐家山下游的堰塞湖采取应急处理措施 (32)参考文献 (33)一、问题重述汶川地震给我国的给人民生命财产和国民经济造成了极大的损失。
浅谈唐家山堰塞湖应急排险的安全管理摘要：在方圆不足一平方公里的堰塞体上，在人员数量多、机械设备多、安全隐患多、施工强度大、条件艰苦的情况下，创造了施工作业零伤亡的良好业绩。
本文从安全制度建立、安全作业监督管控、安全观测与警戒、应急预案建立与完善等方面进行了阐述。
关键词：排险安全管理1 前言唐家山堰塞湖位于四川省北川县上游通口河上，是因“5.12”汶川大地震造成了龙门山300KM的地震断裂带，唐家山山体大面积滑坡，封闭河道，原有水系被堵塞物堵住。
河谷、河床被堵塞后，水位迅速积蓄抬高，严重威胁下游。
由于排险时间要求紧、施工强度高、作业面狭窄、人员和机械设备多、相互干扰大，所以本堰塞湖应急排险工程的特点决定了安全管理的重要性和难度性，稍有不慎，便会发生群死群伤的特大安全事故。
其安全隐患分析情况如下：1.1堰塞体本身是由山体滑坡后形成的堆积体,结构松散,加之湖水不断上涨,压力增大,易形成较大的渗漏通道，造成管涌等甚至坝体溃决的危险。
1.2由于地震,堰塞体两边山坡已形成较大裂缝，而所有排险人员驻地就设在堰塞体上，施工也在峡谷中的堰塞体上，若发生新的滑坡塌方，势必造成特大安全事故。
1.3根据排险方案，施工采取以“开挖渠道引流、分段同时实施”为主、铅丝石笼护坡为辅的方式，作业面狭小、施工人员多、相互干扰大，易发生渠道边坡垮塌掩埋、人员砸伤等安全事故。
1.4气候条件差，高温炎热，能使用的水源缺乏，卫生条件恶劣，易发生职业健康卫生事故。
2 建立安全制度2.1安全组织机构与职责在唐家山堰塞湖应急排险前线指挥部的领导下，建立了专门的安全管理机构，专人专责。
在现场从各施工单位抽调安全知识丰富、责任心强的干部战士组成专业安全分队负责所有安全管理工作，主要有渠道开挖施工安全分队，主要负责渠道开挖施工作业安全；左岸山坡裂缝发展情况监测分队，负责观察边坡裂缝变化情况；右岸山坡滑坡监测分队，主要对山体滑坡、塌方等情况发出预警预报，防止发生塌方对渠道施工人员造成伤害；上游来水量监测分队，主要监测湖水上涨情况；下游渗漏变化情况监测分队，主要对堰塞体下游渗水点、出水量、浑浊度等情况进行巡视。
第39卷第22期2008年11月 人 民 长 江Y angtze River Vol.39,No.22Nov.,2008收稿日期作者简介李书飞,男,长江水利委员会设计院规划处,工程师,硕士。
文章编号:1001-4179(2008)22-0073-03唐家山堰塞湖可能起溃水位分析研究李书飞 胡维忠(长江水利委员会设计院,湖北武汉430010)摘要:确定起溃水位在溃坝洪水分析计算中十分重要。
在唐家山堰塞湖可能起溃水位分析研究中,采用堰流公式法、渠道水面线法和MI KE 11模型等3种方法进行了泄流渠过流能力计算,分析计算可能起溃水位的影响。
在此基础上,分析了开挖泄流渠、扩宽泄流渠渠底以及降低泄流渠渠底高程对降低可能起溃水位的效果。
计算分析表明从符合实际情况和偏安全的角度出发,在可能起溃水位分析采用渠道水面线法较合适。
降低泄流渠的底高程扩宽渠底与宽度比,更能降低起溃水位。
在唐家山堰塞湖开挖泄流方案制定中,应尽可能降低泄流渠渠底高程,从而降低起溃水位和可泄水量,减轻溃坝洪水对下游人民生命财产的威胁。
关 键 词:溃坝洪水;溃坝洪峰流量;可能起溃水位;渠道水面线法;唐家山堰塞湖中图分类号:P315.9 文献标识码:A1 概述唐家山滑坡形成的原因是强烈度地震的作用,其基岩主要堆积于坝体左岸及右岸下部,上部坡残积碎石土层主要堆积右岸上部及堰塞坝坝前。
堰塞坝最可能的破坏形式是在大流量水流冲刷作用下的滑塌破坏。
在此种情况下,分析溃坝洪水对下游人民生命财产的威胁、提供安全避险策略以及采取何种工程措施降低溃坝洪灾损失至关重要。
溃坝洪水分析的主要内容之一是坝址溃坝流量及其过程线。
坝址溃坝洪峰流量取决于起溃水位、溃坝历时、溃口形状及其发展过程等因素。
起溃水位与堰塞坝坝体物质组成和结构特征密切相关,这里仅从洪水调节的角度界定可能起溃水位的概念,以下的分析也是基于这一基本概念。
可能起溃水位是指在坝址发生一定频率洪水,库水位上升至最高溃坝情况下的水位。
第18组刘慧妍何栓张丰宇汶川地震中唐家山堰塞湖泄洪问题摘要2008年5月12日14：28在我国四川汶川地区发生了8.0级强烈地震，给人民生命财产和国民经济造成了极大的损失。
地震引发的次生灾害也相当严重，特别是地震的造地运动形成了三十多个高悬于灾区人民头上的堰塞湖，对下游人民的生命财产和国家建设构成巨大的威胁，其中以唐家山堰塞湖尤为严重。
本文就汶川地震中唐家山堰塞湖泄洪问题展开了讨论针对问题一：本文首先利用DEM图确定堰塞湖不同高程下的湖面面积，然后采用微元的思想对堰塞湖的体积进行积分，以坝前水位为自变量，总蓄水量为因变量建立了唐家山堰塞湖的水位高程与总蓄水量的模型Ⅰ，再在模型Ⅰ的基础上，通过分析堰塞湖每天的新增水量来源，将新增水量与降雨量之间的关系转化为坝前水位与降雨量的关系，之后，根据实际降雨量，进行数据拟合，最终建立降雨模型Ⅱ。
针对问题二：文中采用了溃坝洪水预报DAMBRK模型。
建立了溃坝模型Ⅲ。
首先，利用为微元法推导出溃坝模式下的流量公式，并采用迭代法求出坝址处流量过程线和坝前水位变化趋势。
然后，利用迭代法求解圣维南方程组，得到洪水在河道中的演进过程。
即洪峰沿河道到达下游各城镇的时间、流量和水位。
针对问题三：首先，根据题目要求，本文建立了堰塞湖1/3溃决下，洪水的水流速度、淹没区域以及到达时间等模型，即三分之一溃决计算模型Ⅳ。
利用DEM图和MATLAB软件模拟了汶川地震堰塞湖1/3溃决后的洪水演进情况，然后，设计了“人员撤离紧迫性”的量化方法，并在此基础上建立了人员撤离模型Ⅴ，拟定了下游人员撤离方案，为政府相关部门提供了数据支持，最后对模型的精确性进行了评价。
针对问题四：根据本文所建立的水位高程与总蓄水量的数学模型Ⅰ，降雨模型Ⅱ，溃坝模型Ⅲ，三分之一溃决计算模型Ⅳ和人员撤离模型Ⅴ。
在前对前三个问题进行求解的基础之上，分析当时所采取对策的正确性和改进的可能性，并且对地震后次生山地灾害展开了讨论，如：对于山地灾害而言，降雨是重要的诱发因素。
唐家山堰塞湖泄洪对通口水电站设计的全面检验及通口水库的滞洪作用杨光伟;李西瑶【摘要】2008年5月12甘四川汶川发生8.0级地震,导致通口河口上游山体垮塌,在庸家山形成特大型堰塞湖,交通中断.建于典型岩溶地段的通口水电站大坝在堰塞湖下游约23km处,为碾压混凝土高坝,泄洪消能系统采用溢流表孔+宽尾墩+戽式消力池的方式.工程建在高烈度地区,距离震中较近,在汶川特大地震中震损轻微,防渗体系完好,在唐家山堰塞湖泄洪过程中的滞洪削峰为保护下游沿岸和城市发挥了很大的作用.本文对此进行了介绍.【期刊名称】《水电站设计》【年(卷),期】2010(026)001【总页数】7页(P15-21)【关键词】水电站;岩溶;枢纽布置;泄流消能;基础防渗;地震;滞洪削峰;通口水电站【作者】杨光伟;李西瑶【作者单位】中国水电顾问集团成都勘测设计研究院,四川,成都,610072;中国水电顾问集团成都勘测设计研究院,四川,成都,610072【正文语种】中文【中图分类】TV7421 工程概况1.1 工程简介2008年 5月 12日 14时 28分四川汶川发生8.0级地震,导致通口河中上游山体垮塌,在唐家山形成特大型堰塞湖,交通中断。
建于典型的岩溶地段的通口水电站大坝在堰塞湖下游约 23km处,电站位于涪江右岸一级支流通口河中游末段的北川羌族自治县通口镇上游 2km,左岸属江油市,右岸属北川县,与北川县城及江油市均有公路相通。
坝、厂区河道平均比降为5‰,坝址多年平均流量为 93.4m3/s。
枢纽工程主要由拦河坝、右岸引水系统、地面主(副)厂房和升压站等组成,电站主要任务是发电。
工程等别为Ⅲ等,主要永久性建筑物按 3级设计,次要建筑物按 4级设计。
水库正常蓄水位 598.00m,总库容 3610万 m3,调节库容 97万m3,具日调节性能。
电站设计水头 48.0m,引用流量 106.504m3/s,电站装机 45MW,保证出力9.60MW,多年平均发电量 2.31亿kW·h,年利用小时数 5133h。
数学建模竞赛题目唐家山堰塞湖泄洪问题研究摘要：本文以新闻报道中的数据和数字高程图中的地貌信息等为依据，研究堰塞湖的泄洪问题。
对唐家山堰塞湖未来18天的水位高程进行了预测，模拟了堰塞湖的溃坝，并对洪水的蔓延进行了分析，计算了1/3溃坝时下游地区的淹没情况。
第一问，将湖体简化成横截面为梯形的几何体，建立水面高程与蓄水量的关系模型，根据数据，回归分析确定参数。
并对该模型进行了改进，以堰塞湖湖底的等高线为底，等高线之间高度差为高，借用积分思想，将湖体看成由底面积不同的柱体叠加而成，建立水位高程与蓄水量的关系模型。
将堰塞湖的集雨地区网格化，运用附近县城的降雨量插值计算每个网格点的降雨量。
引入延迟因子、入渗因子、蒸发因子，根据预报降雨量的50%，80%，100%，150%计算每日堰塞湖的蓄水量，通过水位高程与蓄水量的关系，求出堰塞湖水位每日上升的高度。
第二问，把唐家山堰塞湖泄洪过程的数据作为研究溃坝过程的重要依据。
设定溃口形状参数，建立溃口形状及洪水流量在溃坝过程中的连续性方程组。
为了计算机求解的方便，转换成差分方程模型，迭代求解。
并对差分方程模型的结果进行了分析，对模型的合理性进行了评价。
第三问，把洪水分成很多具有一定体积的“分子”，应用面向对象的思想，规定“分子”的属性（体积和能量）和动作（跃迁）建立“分子”扩散模型。
把地表网格化，取每个格子所在区域的平均高度作为该格子的高度。
洪水下泻过程即为分子在网格上的跃迁过程。
分子每跃迁一步都会使自身能量变化，如果跃迁后能量小于0，则该分子结束它的生命周期。
通过记录“分子”到达的各格子的时间等数据，确定洪水到达各地区的时间，淹没范围及水量。
并给出淹没地区的危险等级，制定人员转移安排方案，见7.3.2。
第四问，根据上述模型，分析了政府采取政策的合理性。
建立最佳泄洪槽深度的模型，对其进行讨论。
并对地质灾害后的次生山地灾害，给出了预防建议。
最后对模型的不足提出了改进方向和建议。
