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[科普中国]-冰碛堰塞湖

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冰碛堰塞湖是由冰川消退时产生的冰凌形成的堰塞湖。

堰塞湖是由火山熔岩流、冰碛物或由地震活动等原因引起山崩滑坡体等堵截山谷,河谷或河床后贮水而形成的湖泊。

简介堰塞湖是河道、凹地因种种原因堵塞后贮水所形成的湖泊。堵塞体称堰塞体。堰塞体实际上是一座天然水坝, 堰塞湖实际上是一座水库。

冰碛堰塞湖——由冰川消退时产生的冰凌形成的堰塞湖1。

分布我国的黄河、黑龙江、松花江都易形成这种堰塞湖。我国黄河每值冬春季节, 在多湾多滩的河段, 以及下游气温低于上游气温的河段(如黄河下游的某些河段, 与从宁夏到内蒙的自南向北的河段都存在有这种温差现象)易发生冰凌插塞堆积现象, 严重时便形成了冰碛堰塞湖, 对上下游构成威胁。冰凌堆积体称“冰坝”。

著名的冰债堰塞湖哈萨克斯坦之巴尔喀什湖是世界著名的冰债堰塞湖,还是世界最长湖泊之一,东西长605km,最深26m湖中有一个半岛,把湖面分成东西两部分,其中有一个狭窄水道相联通。该湖位于气候干燥的中亚地区,湖水偏咸。湖西半部因有天山山脉伊犁河淡水注入,形成东咸西淡的环境差异,这在世界上是十分奇特的。该湖环境稳定,风景秀丽,湖水中鱼类多达20余种,湖周芦苇中有大量鸥、野鸭生活其中,湖周常有野猪、狼、狐出没。新西兰“蓝色牛奶湖”位于南岛,其名叫普卡基湖,面积169km,。它是在南阿尔卑斯山区冰河侵蚀以及冰矶侧堆石的作用形成的盆地,由冰雪融化水源补给形成的堰塞湖。该湖位于山区,天蓝的湖水,在阳光照耀下显现奶蓝色,奇色异景,为旅游者所赞美,故称其为“蓝色牛奶湖”。地质学家研究认为其奇特湖水光泽是因湖水中悬浮着大量的微粒物质、在阳光照耀下、反射出复杂的奶蓝色光芒造成的。新西兰政府充分开发利用了普卡基湖的潜在资源。他们利用其水源,建造了一座高6lm,长823m的大坝,库容63亿m3;利用水能建成大型水力发电站;利用冰河融水,建成高山三文鱼养殖场,因无任何污染,三文鱼成为最受欢迎昂贵的资源。普卡基湖畔还是眺望南阿尔卑斯山的最佳位置,加上又具有纯净环境的湿地,使其成为人们旅游的好去处2。

堰塞湖的处理措施在发生山体滑坡形成堰塞湖的初期,如果堰塞湖对上下游的人民生命财产构成威胁时,就要进行紧急排险处理。排险处理措施主要有:

(1)开挖溢洪道

在堰塞湖岸开挖溢洪道(或明渠)是处理堰塞湖的常用方法。溢洪道通常都是将湖水排泄到堰塞体下游的原河道,也可考虑排泄到相邻河道或相邻河道的水库中(要具有这种地形条件,同时在所泄湖水对相邻河道或相邻河道的水库不带来危害的情况下才予考虑)。在采用溢洪道(明渠)排泄堰塞湖水时,在选线时要注意选在垭口处,以节省开挖量,同时还要注意土质问题。如果是土料,开挖较容易,但防冲刷措施就较困难。如果是岩石,开挖较难,甚至要爆破,但能防冲刷。汶川大地震中形成的唐家山堰塞湖,就采用了开挖明渠的措施泄流,并取得了很大的成功。被堰塞体拦蓄了近一个月的湖水,顺利地通过明渠排泄到了下游,下游130余万人民群众的生命得到了安全。明渠位于右岸,其工程规模巨大,长约700m,宽40~50m。

1963年2月,前南斯拉夫与保加利亚接壤处发生了一次大的滑坡,形成了堰塞湖。因又遇暴雨,湖水猛涨,形将漫过堰塞体。为防止堰体溃决,便在左岸较完整的岩石上开挖了一条溢洪道,排除了险情。

(2)在堰塞体上开挖泄水槽。

为控制堰塞湖水以解除堰塞湖对下游的威胁,也可堰塞体上开挖泄水槽。如果堰体是碎石土料,很松散,在湖水经泄水槽下泄时,极易遭受冲淘,严重时甚至可使堰体溃决。为增强泄水槽的抗冲刷能力,确保排泄的顺利进行,建议:

1.泄水槽的横断面开挖成梯形,槽的纵断面呈流线形;

2.开挖后,泄水槽要夯实;

3.在槽内铺以加筋型土工膜,并延伸至堰体下游脚;

4.土工膜的搭接处采用粘接或焊接;

5.土工膜的上游端采用埋入式锚固,并用土工合成材料石笼加固。其余各部分均采用带帽的锚固桩固定,锚固桩呈梅花形布置;

6.在下游坝脚处设置土工合成材料石笼对土工膜起压重作用,和防冲消能作用。

(3)用虹吸管袋排泄湖水。

土工合成材料在近二三十年来,已在水利工程中发挥了革命性的作用,在不少方面取代了传统的方法,改变了传统的观念,如在防汛抢险中早已不用草袋而用土工编织袋,用无纺土工布可有效处理堤坝管涌,三峡围堰工程中采用复合土工膜防渗等等。在处理堰塞湖险情时,如果也采用这种先进科技土工材料,会节省大量人力、物力,处理会更有效、更快。

本词条内容贡献者为:

屈明 - 副研究员 - 西南大学