地震堰塞湖


堰塞湖也属于天然湖泊,分为熔岩堰塞湖和地震堰塞湖两种。前者由火山喷发或熔岩流阻塞河道而形成。地震、断裂和滑坡等都可能引起火山喷发。火山喷发时通常是从火山口或山脚的裂缝冒出蒸气来,随着大量气体、灰、沙和碎石块从火山口喷向高空,形成巨大的烟柱;同时地下雷鸣,地面颤动,随之,地球内部大量高温高压的岩浆,从火山口喷出地表。若喷发后的火山休眠,火山口洼地蓄水成湖,如长白山天池就是在火山口上直接蓄水形成的湖泊;火山喷出的炽热岩浆也称熔岩,一般温度达700-1000℃。熔岩在流动的过程中堵截上游河道的来水,冷却凝固后形成熔岩湖泊,如我国黑龙江省的镜泊湖和五大连池等。后者是由地震引起山体滑坡、泥石流并阻塞河道而形成的,如今年512四川汶川发生8.0级地震,造成山体崩落,阻塞河道,形成34个大小不等的堰塞湖,其中以汶川唐家山堰塞湖为最大。

 

湖泊——陆地上能蓄水的洼地。形成原因的不同,造就了地球上形形色色的天然湖泊:俄罗斯的贝加尔湖、我国云南的洱海、滇池以及新疆的天池等,是由地壳的断裂、断层等作用造成的;长江中下游的许多湖泊,是由于河流改道、裁弯取直和淤积造成的;芬兰、瑞典、加拿大及我国西藏的许多湖泊,是由冰川作用形成的;在干旱地区,比如我国内蒙古的一些湖泊,则是由风沙侵蚀作用形成的。

 

除了天然湖泊外,还有人工湖泊——水库。为了最大限度地利用水流,常在河流、山溪的谷地或河谷狭窄处修建水库,这样可以把天然河道分散的水流落差集中起来,形成较大的落差;也可按人们的需要重新调节和分配水流。

 

和水库相比,天然湖泊的水可以说是静止的,流动很缓慢,且不与海洋直接联系。不过,地震堰塞湖虽说也属天然湖泊,却具有河流的一些特点。地震中垮塌的石块和泥土在短时间内急剧堆积,落入河道阻塞河流,形成“拦水堤坝”,上游河段壅水聚集而成湖。这使得地震堰塞湖往往具有双重危害:淹没上游库区,以及溃坝后冲毁下游地区。

 

我国的地震堰塞湖大多分布于西南和西北地区的四川、云南、新疆、甘肃、宁夏和陕西等地的高山丘陵和黄土高原地区,台湾也时有发生。以四川山区为例,由于山高水深,地形陡峻不稳定,地震时常会引起岩石崩落和大块岩体滑动,形成山崩和滑坡。长江流经四川,支流众多,地震堰塞湖多出现在地震所发山区的支流上。唐家山堰塞湖就是长江支流湔江被堵塞所致。而黄土高原沟壑纵横的地表上堆积了大量松散泥土,特别是河谷下切使黄土层边坡失去稳定,又因黄土厚度深,透水性好,而下部是不透水层,在地震影响下土层和岩石交界处平衡突遭破坏,河道两侧的松散沉积物极易崩塌,从而堵塞河道,形成堰塞湖。

 

地震堰塞湖溃坝造成的地震次生水灾的损失,往往比地震本身造成的损失还要大。如1960522,智利接连发生的7.7级、7.8级和7.5级地震,引起瑞尼赫湖区发生300万立方米、600万立方米和3000万立方米三次崩落和滑坡,这些泥石填入湖中,使湖水上涨24米,湖水外流,淹没了湖东65公里处互尔的维亚城,全城水深两米,约50001万人死亡或失踪。1963109,拥有世界上最大拱坝的意大利互依昂水库,伴随地震发生2.4亿立方米的滑坡,将坝前1.8公里长的库区段全部填满,激起浪高250米,漫过坝顶水深达150米,将下游加隆镇全部淹没,死亡2600余人。不过,在地震频发的日本,由于河流短小,水量一般都不大,由地震形成的堰塞湖不多,即使形成了也很少构成威胁。

 

我国地震堰塞湖造成的灾害也多有记载。178661,四川康定-泸定发生7.5级地震,死亡400-500人。但由于山崩阻塞大渡河,形成拦水坝,下游断流10日后,堵塞处突然决口,高10余米的水头倾泻而下,沿岸村镇和财产惨遭涂炭,致使10万余人刚避过地震却又丧生于洪水。19201216,宁夏海原8.5级地震,诱发滑坡657处,形成41个堰塞湖,其中最大的长5公里,宽380米,高30余米,据估计死伤达10万余人。1950815西藏察隅8.5级地震时,在背崩、格林布炯山的巨大滑坡体达1亿立方米以上,冲入相距3公里的雅鲁藏布江,阻塞河道,河水壅高数十米,溃坝后酿成严重水灾。

 

 

据有关统计,我国自1856年以来,共形成170多个地震堰塞湖。诱发堰塞湖的地震,大多数震级在6级以上,但一般震级5级左右,甚至4.5级地震引发山崩的例子也不乏见。地震震级越大,产生大的堰塞湖的可能性就越大。

 

地震堰塞湖中,有的由于面积较小、堵塞物不多且较为松散,很快被上流河水冲毁消失无踪。汶川地震后少数小型堰塞湖就是这样。堵塞的河道没有全部被堵死或者河流改道,上游部分河水仍可少量通过,这种类型的堰塞湖不易冲垮,危害一般也不大。有的堰塞湖完全堵塞住了,而河水依然保持原有的下泄路径,造成湖水持续贮蓄,如遇暴雨,拦水坝更加不稳定,在形成几天或数年后有可能溃坝。一旦溃坝,上游全部蓄水一起流出,短时间内洪水奔腾而下,将给下游带来灭顶之灾。此种堰塞湖最为危险,唐家山堰塞湖就是一个非常典型的例子。

 

有学者统计地震堰塞湖形成后溃坝的历时为:在一天就溃决的比例占22%;10天溃决占50%;半年内溃决占83%;一年内溃决占91%。说明堰塞湖形成后蓄水达到一定的程度,大多极易溃坝。值得提及的是,有的堰塞湖并不随地震同时发生,而在震后一定时期内才发生,其隐患更大。因震后重建家园时,人们往往注意不到。如1933825四川叠溪7.5级地震,造成6865人死亡,岷江两岸山崩,河道阻塞,形成10多个堰塞湖,其中规模最大的是银瓶崖、大桥和叠溪三个“大坝”,致使江水断流。45天后,因余震和暴雨触发,叠溪高160米的大坝溃决,将沿岸茂县、汶川和灌县(现都江堰市)大部分村镇一扫而光。据不完全统计,这次水灾致2500多人死亡,冲毁房屋6800多处,毁坏农田7700多亩。如当时利用45天的滞后时间采取必要的工程措施,损失不至如此惨重。

 

 

对不稳定的堰塞湖,通常采用疏通等措施。19803月,美国华盛顿州喀斯喀特山北段的圣海伦斯火山在休眠123年后突然复活。5185.1级地震使该火山喷发最为剧烈,伴随浮石和火山灰喷发,6.2公里长的山谷被崩塌的碎屑物所填充,据估计有1.5亿立方米的物质被冲入河道,生成数个堰塞湖。华盛顿州西南部的斯皮里特湖是其中最大的一个。堵塞体一旦决口,洪水足以把图特尔河及考茨河两河下游沿岸的城镇淹没20米。198211月,美国陆军工程兵团安装了抽水泵,把水抽入一个静水池,使其流入图特尔河北支,后又开挖一条长2590米、直径3.4米的自流泄水隧洞,使湖水位下降并保持在安全高度。目前,斯皮里特堰塞湖仍处于严密监控之下。

 

我国目前对堰塞湖采用的挖掘及爆破等泄洪方式,是国际上比较常用也比较先进的做法。开挖泄洪口和导流洞让水慢慢地流出,避免水位上涨,在水位不高时炸掉坝体;同时采用航空遥感手段对上游水位和坝体变化进行监控,并提前发出预警;对下游沿岸影响较大、位置较低的居民实行转移,力争做到零伤亡等。这方面我国已有成功的先例,如1974年云南昭通地震形成三大地震堰塞湖,当时正值雨季,蓄水量猛增,由于及时爆破疏通,避免了次生水灾的发生。

 

对较稳定的堰塞湖应合理开发利用。1933815四川叠溪地震产生的堰塞湖,其中一个45天后溃坝,而保存下来的银瓶崖和大桥堰塞湖,1949年后国家有关部门多次进行勘查及治理,对湖坝进行了疏导和加固等。现在,这两个湖不仅是当地的水源地,而且成为旅游观光景点。1856610,重庆黔江发生6.25级地震,山崩堵塞溪口形成的小南海堰塞湖,虽经150多年的风雨侵蚀现仍保存完好。坝长1170米,高67.5米,宽1040米,蔚为壮观,成为一个融山、水、岛和峡等风光为一体的高山浅水堰塞湖泊景区,被誉为“深山明珠”和“蜀东西湖”。2001年,这里被批准为“国家级地震遗址保护区”,列为“全国防震减灾科普宣传教育基地”。

 

截至2008629,水利部透露,汶川特大地震引发的34处堰塞湖已有31处基本排除险情。在此之前的610日下午,面临头号溃坝危险的唐家山堰塞湖洪峰顺利通过绵阳,被称为“世界上处理大型堰塞湖的奇迹”。