2014年,云南鲁甸发生6.5级地震,金沙江一级支流牛栏江干流山体滑坡形成堰塞湖,鲁甸县、巧家县、昭阳区、永善县及曲靖市会泽县等5县区水利基础设施受损严重。
地震发生后,中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司(以下简称“昆明院”)联合中国水电基础局、水利部水规总院等全国一流技术力量,建成集“应急抢险—后续处置—开发利用”于一体的世界首例堰塞坝水利枢纽工程,其间探索形成“红石岩堰塞坝水利枢纽工程关键技术”,有力推动了国家自然灾害防治体系和防治能力现代化,为世界堰塞湖灾害治理树立了新典范,获得2023年度云南省科学技术进步特等奖。
专家查勘现场
力克堰塞湖抢险技术难题
大型堰塞湖抢险,是一个世界性难题。2008年,唐家山堰塞湖威胁下游两岸,130万人生命和基础设施安全受到威胁;2021年,印度查莫里堰塞湖溃决,致200余人死亡……这样的灾害在全球各地时有发生。
在云南鲁甸地震中,云南省水利水电投资有限公司总工程师罗宇凌用“恐怖”二字形容当时地震抢险看到的景象,“深夜,下雨,滚石,视线所及之处一片迷蒙。堰塞体形成后牛栏江水位以每小时60-80厘米的速度上升,两岸原本看得清清楚楚的房子,2小时后全部被淹,完全消失在视野里。”
巨大、极危、艰难成为红石岩堰塞湖的突出特点,直接影响了上游会泽县两个乡镇近2000人生命财产安全,还威胁着下游沿河的鲁甸、巧家、昭阳三县(区)10个乡镇、3万余人、3.3万亩耕地,以及下游牛栏江干流上天花板、黄角树等水电站的安全。
红石岩堰塞坝全生命周期安全运行管控平台
探索堰塞湖治理科学方案
“如何在最短时间内排出溃坝风险,保障人民群众生命财产安全迫在眉睫。”昆明院院士创新研究院副院长吴学明介绍,堰塞体结构复杂,开发利用面临性态评价、勘察设计、施工技术与装备等世界级技术难题,在国内尚无可借鉴的工程先例和技术经验。快速获取数据、研判风险因子、精确预测溃堰洪峰等抢险技术,成为科学决策的核心难题。
这是一个在极难中解难的过程。危难时刻,昆明院积极响应,迅速组成工程专家团队,果断科学展开排险处置,提出了空天地一体化应急抢险数据采集与集成方法,创新地采取开挖泄流槽、拆除调压井施工支洞检修门等应急抢险成套技术,仅用9天就完成红石岩应急抢险处置。
险情顺利化解,如何防患于未然?项目第一完成人、国家勘察设计大师张宗亮院士提出“变废为宝、减灾兴利”的创新理念,建成具有防洪减灾、供水灌溉、清洁发电等显著社会效益的红石岩堰塞坝水利枢纽工程,首次提出堰塞坝性态评价与勘察设计技术体系,创建堰塞湖风险识别与溃堰分析的应急抢险技术体系,研发堰塞坝防渗新材料新装备及施工成套技术,为世界堰塞湖灾害治理树立了新典范。
专家团队现场探讨项目情况
科技攻关转化为社会经济效益
依托堰塞坝开展科技攻关,项目组取得了诸多具有自主知识产权的学术成果。吴学明介绍,近年来,项目还获得了云南省优秀工程勘察奖一等奖、电力行业优秀工程咨询成果一等奖,并授权发明专利50项,实用新型20项,软件著作权28项,出版专著5部,发表论文205篇。
此外,项目社会经济效益显著,红石岩堰塞坝水利枢纽工程总库容1.85亿立方米,供水8万余人,灌溉6.6万亩,年发电量8亿度,每年直接经济效益超4亿元、节约燃煤31万吨、增产粮食近4000万元。不仅消除次生灾害、提高防洪标准,减少环境影响,保障受灾居民安全,还推动了行业科技进步,带动鲁甸、巧家、昭阳等地区经济发展。
项目团队相关负责人表示,未来,将进一步提升技术创新能力,服务全省以及国家工业领域需求,为云南经济社会高质量发展作出积极贡献。