堰塞湖信息获取与溃坝洪水预测

黄 艳1，马 强，吴 家 阳，张 黎 明

(1.长江勘测规划设计研究院，湖北 武汉 430010； 2.长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北 武汉 430010)

堰塞湖是降雨、地震、火山活动等原因引起的滑坡、崩塌、泥石流等堵截河道贮水后形成的湖泊，具有蓄水量大、安全威胁大、灾害链长等特点，不仅会淹没土地、堵塞河道，还存在溃决风险，给下游造成巨大损失。我国位于环太平洋地震带与欧亚地震带之间，属于地质灾害高发地区，尤其是西南地区，堰塞湖灾害时有发生，历史上有记载的堰塞湖灾害就超过了400个，其中85%以上均位于长江上游和澜沧江、雅鲁藏布江等西南诸河。比如2000年4月9日发生在雅鲁藏布江支流易贡湖上的易贡堰塞湖，自4月9日形成堰塞湖后，湖水位以每天1 m的速度上涨，至当年6月10日溃决，涨水历时62 d，累计水位上涨55.36 m，最大水深62.06 m，拦蓄水量30亿m3。据估算，下游河谷最大洪峰流量达12.1万m3/s、最大涨幅42 m，使下游数百千米河道由原来的V型冲成U型，并在下游120 km长的主河道两岸触发35处崩塌、滑坡和泥石流灾害。日益上涨的易贡湖淹没了著名的易贡茶厂近2 000亩茶园以及两岸易贡、八盖两乡，4000余人受灾，1000余人被迫搬迁，造成直接经济损失1.4亿元以上。2018年秋，短短一个月内在金沙江白格和雅鲁藏布江米林接连发生4次堰塞湖，给当地和下游社会安定、居民安全和经济发展构成严重威胁。因此，如何科学、高效地开展堰塞湖应急处置工作，将堰塞湖溃决洪水风险减至最低，成为历次堰塞湖抢险救灾工作的重中之重。

在堰塞湖应急处置的各环节中，快速、准确地获取堰塞湖地形、水文等信息和开展堰塞体溃决洪水预测是进行风险评估和应急处置的先决条件。由于堰塞湖多发生在偏远山区，水路交通不便，加之湖水不断上涨、处置时间紧迫，倘若无法及时准确收集相关数据并对下游地区洪水量级和风险进行评估，稍有不慎将导致灾难性后果，如1933年8月25日，四川叠溪堰塞湖在形成45 d后溃决，溃堰洪水导致了2 500人丧生；2009年高雄堰塞湖溃决，由此引发的山洪灾害造成45人死亡。

多年来，我国在堰塞湖应急处置过程中积累了丰富的经验和技术，特别是在近几年发生的唐家山、易贡、红石岩和白格堰塞湖的应急处置中，更是创造了零伤亡的壮举。这与相关领域研究工作的扎实开展分不开。陈晓清[1]等人考虑同一流域堰塞湖群的联动效应，对“5.12”汶川大地震诱发的33处堰塞湖进行了溃决危险性评估。吕杰堂[2]等人利用多时相、多平台的卫星遥感数据，监测了西藏易贡堰塞湖的湖水面积、水位和水量。何秉顺[3]等人探讨了三维激光扫描仪与GPS坐标转换的方法及地形测量作业流程，并将成果应用于“5.12”大地震肖家桥、罐滩堰塞湖的测量中。徐照明[4]等人利用水力学模型对唐家山堰塞湖不同溃决历时、溃口形状及发展过程的溃坝洪水进行了计算分析，并对糙率、通口电站滞洪、干流洪水遭遇等条件进行了敏感性分析。杨华等人[5]对匀质细坝、匀质粗坝及分层坝3种堰塞坝分别开展了8次漫顶溃决实验研究，并拟合出3种堰塞坝最大溃决流量公式。罗利环等人[6]开展水槽实验研究了入流量、坝体材料、坝后坡度、坝顶宽度及开槽宽度5种因素对漫顶溃决过程的影响。总体而言，目前在堰塞湖信息获取和溃决洪水演算方面有相当的理论研究和技术积累，但是，受限于资料的不确定性和对溃决机理认知的有限，堰塞湖处置在信息获取、溃决洪水预测、风险评估等方面仍然存在较大的理论技术挑战。

本文以2018年金沙江白格和雅鲁藏布江米林堰塞湖信息获取和溃决洪水演算为案例，介绍了我国现阶段在堰塞湖信息获取和溃决洪水预测等方面最新的技术经验，并分析提出了下一步研究和实践中需关注的重点。

1 我国堰塞湖应急处置现状及问题

1.1 我国堰塞湖应急处置的现状

2009年，我国相继出台了两份针对堰塞湖应急处置的行业规范，即《堰塞湖风险等级划分标准》(SL 450-2009)和《堰塞湖应急处置技术导则》(SL 451-2009)。这充分表明，我国在堰塞湖的应急处置方面已经形成了较为成熟的操作流程，具备了行业内公认的操作标准。

评判一个国家或地区防灾减灾水平，要从硬实力与软实力两方面分析。在技术层面上，由于我国空间测绘技术及水利水电施工技术等属于世界先进水平，并多次为国内外堰塞湖防灾减灾工作提供技术支撑，我国堰塞湖应急处置工作具有较强的硬实力。在组织层面上，抢险救灾充分体现了社会主义制度的优越性，我国能集中各部门、各个专业能力和资源联合干大事，在短时间内进行大规模、高强度的人力物力资源调配和技术保障。

同时，从近年来我国堰塞湖多次良好的除险救灾结果来看，我国在堰塞湖防灾减灾、应急处置领域有较先进技术、较强组织能力和较高人力物力，总体水平较为先进。但是，由于流域监测还未完全形成“天空地水”全覆盖立体监测体系，同时，面对水灾这一动态可调控的风险管理和处置形势，目前的应急抢险处置方式在健全制度、提高技术、提高效率、降低成本等方面还需要进一步的完善。

1.2 我国堰塞湖信息获取与洪水预测存在的问题

1.2.1堰塞湖现场监测困难

堰塞湖大都分布在高山峡谷、山丘区，如何把人力、装备快速投送至现场是堰塞湖应急处置的关键制约因素。根据处置阶段的不同、险情的轻重以及作业环境的优劣，各抢险救援力量因其人员、装备器材、物资的数量和质量的不同，可采用水路、空中以及陆路等不同方式进行投送，但目前堰塞湖“靠近”方面仍存在不少问题。主要表现在：① 空中运输能力缺乏；② 陆路输送困难；③ 水路输送空白。因此，堰塞湖出现后依赖从现场测量获得信息来进行分析及处置存在较大困难。

1.2.2堰塞湖应急监测和风险评估

受限于未能建成参数和区域全覆盖的监测网、缺乏堰塞湖分布基础数据信息，我国堰塞湖应急抢险工作中还存在监测和预警预报水平不高、在堰塞湖(坝)的溃决和发展监测及预警方面的研究还不成熟等问题，尚未形成一套较完善的堰塞湖(坝)综合监测体系。主要表现在以下方面：① 堰塞湖影响范围基础信息匮乏；② 应急监测手段不足、监测不够及时；③ 实时动态水情风险分析技术相对滞后；④ 缺少应急指挥可视化平台；⑤ 预案可操作性不强等。

针对以上不足，笔者在实践中摸索出了一套多源信息获取手段，将其与现场监测成果相互验证，为堰塞湖风险评估及应急处置提供了可靠的技术支持。

2 堰塞湖多源信息获取技术

堰塞体灾变过程预测、溃决洪水演算、风险评估以及应急治理需要大量长期观测和临时监测数据资料作支撑，所需信息主要包括：水文气象、地形地貌、地质、社会经济等。

堰塞湖灾情评估信息空间尺度跨度大，大至流域尺度的灾区影响范围内社会经济统计数据，小至堰塞体颗粒尺度的物质组成和结构信息，不同尺度的信息需要专业人员进行探测。但是，由于堰塞湖灾情多发生在深山峡谷，交通条件恶劣，可用基础资料匮乏，加之应急监测技术手段明显不足，导致快速、准确获取堰塞体相关信息十分困难。因此，如何快速、准确地获取堰塞湖科学数据是需首要解决的技术难题。

通过多年来的技术研发和经验积累，并借助我国在空间遥感、无人机探测、水下机器人、信息化等领域的蓬勃发展，堰塞湖信息获取方面已有较多积累。下面简要介绍我国近年来在堰塞湖信息获取领域积累的若干关键技术。

2.1 堰塞体结构探测技术

堰体物质组成和结构部分决定了其溃决可能性、溃决方式、溃口发展情况等，利用瞬变电磁法、地震波法、激光扫描仪等技术对堰体物质组成、内部结构、应力场等进行探测，追踪其裂隙发展，判断堰塞体发生管涌、溃决的可能性和方式。

2.2 平面和高程控制测量技术

当堰塞湖所在地缺乏平面或高程控制系统，或现有控制系统遭到损毁时，需快速布设堰塞湖应急监测控制网，包括平面、高程应急控制测量，监测层次及精度须满足应急方案制定需求。图1为易贡堰塞湖发生后，应急监测水文站网和平面控制网的布设情况。

图1 易贡堰塞湖应急监测水文站网和平面控制网布设Fig.1 Emergent monitoring control network for hydrology and topography of Yigong barrier lake

2.3 水下地形测量技术

水下地形是堰塞湖洪水计算的重要资料，关系到库容曲线和湖区洪水动库容演算精度。应急情况下，可集成无人船、GNSS、多波束水下雷达、避障雷达、无线通讯设备、电子罗盘、动力系统等多种设备为一体的无人船测量系统，以对复杂水下地形、困难水域的水下断面和地形进行测量。

2.4 遥感灾害监测技术

为实现对灾害态势和损失的精准分析和综合评估，可将卫星遥感、无人机低空遥感及地面调查手段相结合，对堰塞湖灾害风险重点区开展雷达干涉或激光扫描测量，提取变化数据，对地质灾害体可能造成的堰塞湖灾害进行监测和预警。

2.5 堰塞湖水陆空立体探测技术

堰塞湖水陆空立体探测技术主要指解决快速探测堰塞体内部结构，追踪隐患发展过程的无人、快速探测技术，包括天地空立体动态视觉监测系统、水下声视一体化探测技术、地面岩土结构智能识别技术、弹性波探测技术、无人值守直流电法阵列探测技术等。可快速提供堰塞体结构发展变化参数，供应急处置及风险分析参考。

2.6 堰塞湖基础信息监测难点分析

堰塞湖信息获取可行技术较多，但仍然存在诸多技术难点亟待研究攻克。例如卫星遥感技术虽然可以全天候、大范围监测，但其影像更新周期(时间)无法保证，获取实时影像存在困难，需要建立多种卫星影像获取渠道，实现多星协同作业；又如无人机遥感虽然灵活机动、响应速度快，但GPS信号不稳定，精度无法保障，需携带高精度卫星定位装置。

3 堰塞湖溃决洪水与风险预测技术

堰塞体溃决与溃决洪水演进模拟和预测是堰塞湖灾害风险评估、人员避险和应急处置方案制定的理论基础。如何快速、准确地预测堰塞体溃坝洪峰流量过程及其演进过程是堰塞湖处置的关键一环。

由于堰塞湖应急处置的急迫性和现场监测的困难大，往往难以在短时间内全面、详实地收集溃堰洪水分析所需的数据资料，加之堰塞体溃决发展方式与河道演变复杂多变，使得溃坝洪水分析难度加大。

堰体溃决过程是一个水、土二相相互作用的过程，持续时间长，且受坝体材料、结构、尺寸和湖容及下游水位等的影响，研究难度较大。理论分析、模型试验和数值模拟是主要的研究手段。随着计算机性能和数值算法的迅速发展，数值计算越来越成为溃坝(堰)洪水及其演进分析的重要手段。20世纪中后期，溃坝(堰)洪水模拟研究取得了较大进展，产生了如美国Dambreak、荷兰Delft、丹麦DHI MIKE11等一系列溃坝洪水计算模型。

堰塞湖溃决洪水与风险预测技术主要包括3方面内容：① 堰塞体溃口洪水过程预测；② 溃决洪水下游演进过程预测；③ 湖区和下游洪水淹没风险分析。下面分别介绍这3方面的实现方法及主要技术手段。

3.1 溃口流量过程预测

堰塞体溃口流量过程一般采用基于能量守恒方程的溃坝数学模型计算。如图2所示，溃坝模型将堰塞坝分为溃口和溢流坝两段，分段采用不同的流量公式计算过流量。溃口洪峰流量对溃口发展过程和堰塞湖库容十分敏感，因此，准确获取堰塞湖溃口发展过程(堰塞体溃决机理)和堰塞湖水位-容积曲线是堰塞湖溃口洪水过程计算的关键。

堰塞体溃口的发展是一个复杂的水、土二相相互作用的过程，且受到堰塞体物质组成和结构、规模、上游来水等条件的控制。从堰塞坝破坏方式来看，主要有坝顶溢流、渗漏、管涌、余震或人为因素造成的坝体滑坡、失稳等。据统计，在各种堰塞坝溃决实例中，漫顶溃决所占比例为71.6%[7]。大量学者对不同坝体材料组成和冲刷条件下的溃口发展进行了分析研究。

图2 溃决后堰塞体分漫顶和溃口两部分泄流Fig.2 Discharge through overtopping and breach after dambreaking of the barrier lake

以MIKE 11数学模型为例，溃口断面的发展过程可以通过人为指定3个时间序列来模拟：溃口断面底宽发展过程B(t)，底高发展过程H(t)，边坡发展过程S(t)。同时，MIKE 11也提供了基于Engelund-Hansen沉积物冲刷公式[8]的漫顶溃决和管涌溃决模型。

除溃口断面发展过程外，溃口流量过程计算还受模型当中对于湖区水体的模拟计算方式的影响。对于河道型水库，当存在入库流量时，动库容往往不能忽略。对于堰塞湖水位-库容关系的计算，鉴于堰塞湖多发生在深山峡谷地区，为河道型水库，若采用传统的静库容法计算溃口洪水过程，因为未考虑楔形动库容以及洪水在库区的传播过程，计算的水位-库容曲线、洪峰流量和峰现时间等均与实际存在不同程度的偏差。因此，若能获取堰塞湖回水范围内的河道大断面资料，应采取动库容法计算水位-库容曲线和溃口洪水过程。

动库容法计算堰塞湖水位-库容曲线的步骤为：以河道大断面为界，将堰塞湖库区分为若干子河段，然后分段计算水位-库容曲线。在计算溃口洪水过程中，以各分段代表水位查对应的分段水位-库容曲线，累加后即得到指定坝前水位的总库容。水动力数学模型在采用动、静库容法计算溃口洪水时在建模上存在一定区别。MIKE11模型静、动库容计算模型的不同结构为：采用静库容法仅需在堰体上游设置水库结构物，利用堰塞湖水位-库容曲线概化即可；若采用动库容法，则需建立整个堰塞湖回水范围内的河道动力演算，并添加河道断面、糙率和上游边界条件等。

3.2 下游洪水演进过程预测

堰塞体一旦溃决，溃决洪水将对下游居民的生命财产造成很大的威胁，因此研究堰塞体溃决洪水沿程水位变化对决策部门发布洪水预警、组织转移撤离、实施紧急救援等具有十分重要的现实意义。

下游洪水演算一般采取对一维圣维南方程进行差分求解来进行模拟：

(1)

此外，在堰塞坝下游往往存在已建或在建的水利设施，比如白格堰塞体恰好位于金沙江上游水电基地的“一库十三级”开发布局中，其下游在建水利工程有苏洼龙、巴塘和叶巴滩水电站。此时需要根据在建水利设施泄水建筑物的泄放能力和大坝或围堰的挡水作用等，考虑堰塞湖溃决洪水与水利设施的连锁反应。

此外，高烈度地震往往在同一条河流上形成堰塞湖群，堰塞湖群溃决风险高，上游溃堰洪水往往导致下游堰塞体的溃决。因此，有必要对堰塞湖群的连锁溃决洪水及其演进模拟技术展开研究。比如1933年叠溪地震形成银屏崖、大桥和叠溪3座堰塞湖，加上大桥和叠溪间松坪沟3处小堰塞体为“六湖连串”。由于最下游的叠溪海子未及时排空或引流，余震致使的松坪沟堰塞湖等相继溃决，溃决洪水使得叠溪堰塞体几乎整体溃决，死伤数千人。

3.3 洪水淹没风险分析

堰塞湖多发在偏远的深山峡谷等未设堤防的河段，溃决洪水峰高量大，一旦进入平缓地带，往往造成河道两岸大面积淹没。因此，及时开展溃决洪水淹没分析，统计受影响区域面积，评估可能造成的社会、经济损失，对制定人员避险方案，指导下游群众安全撤离，减小损失等具有指导作用。

由于具有对有关地理信息的快速获取与处理分析的强大功能，特别是对缺少资料的偏远地带，采用遥感与GIS技术能动态获取堰塞湖库区的淹没状况及其变化过程，为溃决洪水风险分析提供资料和技术支持。

一般对洪水淹没进行风险分析需要采取2维(2D)水力学演算，计算沿程洪水淹没深度、过程等。但是，受限于地形资料有限，2D模型建立和计算困难，一般堰塞湖洪水淹没风险分析可采取上游库区水平淹没、下游1D河道演算成果结合GIS技术推算淹没影响的方式来进行。计算步骤为：根据一维水动力学模型的水面线计算成果，提取河道各断面的洪水位，叠加数字高程模型，分析获取洪水淹没范围、淹没影响及淹没损失。

淹没影响及损失统计方法为：将得到的淹没范围图层与房屋、道路、土地等社会经济图层通过空间地理关系进行拓扑叠加(见图3)，分析获取洪水淹没区内影响人口、社会经济不同财产类型的价值及其分布等信息。

图3 基于GIS的溃决洪水淹没损失叠加分析Fig.3 Damage analysis of flood inundation using GIS technology

4 白格堰塞湖信息获取与洪水预测技术应用

2018.10.11西藏波罗乡发生大规模山体滑坡事件，滑坡堆积物阻断金沙江干流河道，形成白格堰塞湖。2018.11.3 金沙江白格堰塞湖右岸再次发生山体滑坡，形成堵江(见图4)。

图4 白格滑坡体先后两次堵江形成堰塞湖Fig.4 River blocked by landslide bodies of Baige barrier lake in Jinsha River

4.1 多源信息获取技术应用

堰塞体溃决前，为了准确获取对溃决洪水计算至关重要的堰塞湖水位-库容关系，利用1∶50 000比例尺地形图(见图5)，量测了白格堰塞湖的库容曲线(见图6)和沿程河道断面资料。由于地形资料一般为水面以上信息，因此，在河道断面资料中，采取已有水文站断面信息对水面下槽蓄部分进行了补充移用。

图5 白格堰塞湖库区1∶50 000地形Fig.5 1∶50 000 topographic map of Baige barrier lake

图6 采用地形图提取的白格堰塞体库容曲线Fig.6 Capacity curve of Baige barrier lake extracted from topographic and DEM data

此外，为了多方位对堰塞湖灾区信息有更直观的了解，现场采取无人机对堰塞体堵江情况进行了实时动态的拍摄，获得了宝贵的第一手影像资料。但白格堰塞湖所在的高山峡谷地区GPS信号质量时好时坏，且测区缺乏控制成果资料，无法自检校。此次无人机航拍坐标基准来源于POS数据，平面精度小于1 m，高程精度小于2 m，故只能较准确地估算堰塞残留体积，无法准确判断堰顶高程和湖区水位。

堰塞湖灾情发生后，为了及时准确地实施应急水文监测，除了在金沙江上、中游布设的常设水文站点外，还搭建了堰塞体上下游临时水位、流量监测点，这对长距离洪水演算精度提高和模型验证、下游水库调度等提供了宝贵的资料支撑。监测得到的堰塞湖溃决后下游各站洪峰流量过程见图7和图8。

4.2 溃决洪水预测

为分析白格堰塞湖险情，采取遥感资料分析获取的断面资料和库容曲线，根据现场发回的数据资料，结合以往应急处置经验，拟定了不同起溃水位、溃决历时、溃口底部高程的多种溃决洪水计算方案。在白格“11.3”堰塞湖溃决洪水预测中，还考虑了下游在建苏洼龙电站围堰的阻水作用。根据围堰溃口底部高程和溃口发展历时，拟定了0.5 h全溃、3 h半溃、3 h全溃、6 h全溃和不考虑苏洼龙围堰阻水作用共5组方案，结果见表2。

图7 “10.11”堰塞体溃决洪水下游传播过程Fig.7 Flood propagation process of “10.11” Baige barrier lake

图8 “11.3”堰塞体溃决洪水下游传播过程Fig.8 Flood propagation process of “11.3” Baige barrier lake

表2 白格“11.3”堰塞体下游苏洼龙电站围堰影响分析Tab.2 Impact analysis on Suwalong hydropower station cofferdam downstream in “11.3” Baige barrier lake m3/s

由计算结果可知，在白格堰塞湖溃决洪峰流量超过10 000 a一遇的情况下，苏洼龙围堰将发生连溃，对经过苏洼龙的洪水过程造成“放大”作用。因此，为避免“放大”洪水，在堰塞体溃决前，对苏洼龙围堰进行了拆除。

同时，在人工开挖泄流槽引流成功后，为了提高洪水预报精度，又以下游各站实测流量过程为计算模型上边界，滚动模拟洪水向下游的演进过程。图9为分别以奔子栏、巴塘、叶巴滩水文站的实测流量为模型上边界计算的石鼓站流量过程。由计算结果可见，随着模型上游边界条件向石鼓站靠近，预报洪水过程越加接近实测洪水过程。

图9 “11.3”堰塞湖洪水演进过程滚动模拟结果Fig.9 Prediction of Shigu discharge using rolling simulations from measurement obtained at upstream hydrological stations in“11.3” Baige barrier lake

为比较堰塞湖区动库容影响，将模型上边界延长至堰塞坝以上84 km的库尾，重新计算11.3白格堰塞体溃口洪水过程，计算成果如图10所示。其中，静库容法选取了应用堰塞湖实测瞬时水位变差水量平衡原理计算(即图中水量平衡原理计算成果)和以堰塞体为上游边界不考虑上游水量沿湖区分布的水力学演算两种方式计算。

图10 采用动、静库容法计算的白格“11.3”堰塞湖溃口流量过程Fig.10 Discharge hydrographs at the barrier body calculated using dynamic and static capacity methods

由图10可以看出，动库容计算下溃决洪水洪峰流量较静库容法计算成果偏小，但是偏小占比不大，仅为2.8%，对洪水往下游演算影响有限。

4.3 溃决洪水预测分析

为了评估堰塞体溃决后洪水对下游地区的影响，结合一维水动力学模型水面线计算成果和GIS技术应用，在堰塞体溃决前开展了“11.3”堰塞湖库区和下游影响范围淹没分析。考虑溃口洪峰流量30 000 m3/s，下游石鼓附近洪水淹没范围见图11，洪水淹没范围涉及甘孜藏族自治州、昌都地区、迪庆州与丽江市4个市，10个区县，170余个村庄，面积共约63 km2。同时基于腾讯研发的LBS大数据应用平台，分析了溃口洪峰流量30 000 m3/s时淹没范围内的人群随时间的分布(见图12)，为应急避险决策提供了技术支撑。

图11 白格“11.3”堰塞湖石鼓段淹没范围示意Fig.11 Inundation zones of Shigu section in“11.3” Baige barrier lake

图12 白格“11.3”堰塞体金河村段人口热力Fig.12 Population hotspot dynamics of Jinhe village in “11.3” Baige barrier lake

4.4 堰塞湖应急处置效益评估

堰塞体溃决后，为客观评价白格“11.3”堰塞湖人工干预措施的效益，采用经监测洪水资料重新率定后的水动力模型，对有无人工干预措施下的溃决及洪水演进过程进行计算，并开展了相应条件下下游地区淹没损失分析。有无人工干预措施下游各站洪峰流量计算成果见表3，无人工干预自然漫溃方案下游各站流量过程见图13。

表3 白格“11.3”堰塞湖有、无人工干预措施下游各站洪峰流量Tab.3 Comparison of discharge at downstream hydrological stations for scenarios of with and without treatment in“11.3” Baige barrier lake m3/s

图13 白格“11.3”堰塞体无人工干预自然漫溃方案下游各站计算洪峰流量过程Fig.13 Discharge hydrographs of downstream hydrological stations for the scenarios of natural overtopping dam-break condition in “11.3” Baige barrier lake, i.e. without human intervention

由计算可知，人工干预除大大减少了堰塞湖水体总量(由7.70亿m3减至5.78亿m3),还减少了溃口处洪峰流量约12 000 m3/s，经沿程坦化，至石鼓处仍然减少洪峰流量1 700 m3/s，表明人工干预效果突出。

同理，采用大尺度1D+GIS淹没分析方法，并将有无人工干预措施下的淹没范围图层与土地、房屋、道路、桥梁等遥感解译成果进行叠加分析，统计出两种方案淹没损失的差异见表4和表5。由分析结果可见，不管是堰塞湖库区还是下游淹没区，采取人工干预措施均能大幅减少淹没损失。例如，采取人工干预措施，下游淹没居民点减少200个、受影响人口能减少1.7万人、受淹道路长度减少58 km之多。

表4 白格“11.3”堰塞湖有、无人工干预措施库区淹没损失统计Tab.4 Statistics of flood inundation damage in the reservoir area for scenarios of with and without manual human intervention in “11.3” Baige barrier lake

表5 白格“11.3”堰塞湖有、无人工干预措施下游淹没损失统计Tab.5 Statistics of downstream flood inundation damage areas for scenario of with and without manual intervention in “11.3” Baige barrier lake

5 结 语

本文以2018年在金沙江白格和雅鲁藏布江米林先后发生的4次堰塞湖为背景，介绍了我国堰塞湖应急处置的现状，指出我国堰塞湖处置技术较为先进、组织能力强且具有大量人力物力等优势的同时，也存在应急监测手段缺乏、风险评估技术在应用中的障碍等方面的不足。介绍了堰塞湖应急处置的信息获取和洪水预测两方面的技术经验，其中信息获取包括了堰塞体结构探测、平面和高程控制测量、水下地形测量、灾害及地面监测和水陆空立体探测等技术；洪水预测技术包括了溃口洪水过程计算、洪水演进模拟、洪水淹没风险分析等。

本文以金沙江白格堰塞湖应急处置中的应用为例，系统介绍了堰塞湖处置中如何获取有效资料、如何进行溃口处及上下游洪水演进模拟及其在堰塞湖处置不同阶段(溃决前、溃决后)的应用。结果表明，采用先进的信息获取技术、现场监测手段和计算模拟方法，能准确快速地预测堰塞湖溃决洪水过程，评估溃决洪水淹没影响及损失，为及时、高效地处置堰塞湖险情提供了强有力的技术支撑。

经实际处置发现，快速准确的信息获取是堰塞湖处置的重要支撑。但是，目前仍然存在堰塞湖前期信息欠缺、流域层面监测范围及深度(参数)不够、现场监测手段技术不足等困难，因此，下一步需加强堰塞湖相关基础数据的监测能力建设，研究合理、高效的卫星遥感、非接触式水文测量等应急动态监测体系；同时，开展基础数据库建设，包括构建堰塞湖基础信息数据库，以及在流域层面开展基础数据库建设，包括开展信息图测量，采集高分辨率卫星影像数据，获取人口、经济社会、重要基础设施等信息，完善流域河道地形、社会经济等基础数据。

分析还发现，堰塞体溃决洪水演进超出常规，需要进一步开展堰塞湖溃决洪水理论研究。白格11.03洪水上游大部分地区都超过了10 000 a一遇，其沿河道演进过程与常遇洪水演进过程有较大不同，传播时间更快、坦化更明显，因此，须从理论层面研究大洪水演进的规律及其特点，提出更加准确的模拟计算方式。

此外，堰塞湖大范围高强度的影响特性，需要提高和完善目前洪水淹没风险分析手段。由于二维淹没模拟实际上很难做到，用一维演进成果进行类二维估算淹没影响具有较大的不确定性，应研究提高堰塞湖溃决洪水淹没模拟精度的技术。比如更好地利用一维水力模型结果+高精度空间信息、或者如何快速进行二维淹没计算等方式，提升洪水淹没分析成果的准确性。

特别值得注意的是，堰塞体溃口发展过程是影响堰塞体溃口洪水风险及其模拟计算的主要因素之一，比如溃口发展速度，溃口最终宽度、深度，残留水量等信息。需根据发生的堰塞湖资料，以物理模型+数学模型的方式，研究堰塞湖物质组成、规模参数等与溃口发展过程之间的关系，建立基于溃口发展机理的堰塞湖溃口发展预判模型，为溃口洪水过程模拟提供理论依据及技术支持。