日本是一个地震频发的岛国，比较著名的是江户时期两次大地震和1923年的关东大地震，有感的小震时常发生。但是2004年发生的中越地震却发生在176年来几乎没有显著地震记载的地区。由于地震引起的大规模滑坡形成50余座堰塞湖，加之日本河流流程短坡降大，如不采取适当措施，次生灾害不可避免。为此，日本举国家之力避免堰塞湖的次生灾害，着力解决了其中两个最大的堰塞湖。

一、基本情况

芋川位于信浓川水系鱼野川的右侧支流，流域面积38.4km²，河流长为17.2km。高程最高为680m，最低为75m，河床的平均坡降为1/70。其中，上游至中游的坡降位1/20-1/100，中游至下游的坡降为1/150-1/200。流域内有山古志村、鱼沼市、小千谷市、川口町等村镇，其中山古志村占有相当的面积。新泻县中越地震的震中就位于芋川流域，受灾最重的也是山古志村。

2004年10月23日17:56，日本新泻县中越地区发生了里氏6.8级地震，这是该地区1996年设置震度仪以来观测到的最大地震，震度为7级（日本震度分10级）。在其后的1小时内，又发生了超过里氏6级的地震两次。此次地震，震中在地下5-20km较浅处，属因岩层错动而引起的直下型地震。其特点是5级以上的余震长期、持续发生。

地震引起山体崩塌1419处、滑坡75处，而滑坡形成的堰塞湖多达50余处，仅山古志村就有5个，其中东竹泽和寺野不仅是该村而且是此次地震灾害中形成的最大的两个堰塞湖。其滑坡和堰塞湖情况见表1和表2。

表1寺野和东竹泽地区的滑坡

地 名	滑 坡 的 规 模
	长（m）	宽（m）	推测深度（m）	土方量（m3）
寺 野	360	230	25	1,040,220
东竹泽	350	295	30	1,292,540

表2 形成的堰塞湖的规模

地 名	流域面积（km2）	坝高(m）	最大坝长（m）	最大坝宽（m）	坝体土方量（m3）	最大蓄水量（m3）
寺 野	4.87	31.1	260	123	303,340	387,500
东竹泽	18.6	31.5	320	168	655,940	2,560,500

二、对堰塞湖的排险措施

为防溃坝给下游造成巨大灾难，首先对危险性高的12个堰塞湖采取了相应的对策。以下按照从上游到下游的顺序对危险性最高、最具代表性的两个堰塞湖排险加以介绍。

（一）寺野堰塞湖

芋川右岸在寺野地区有3处滑坡，其中最大的一个长约100m、宽约110m、应对高度约50m；而在河流左岸有一处滑坡，长360m、宽170m。

在未实施排险前，与湖水水深相比，堰塞体相当庞大。如地震5天后的10月18日，寺野堰塞湖最大水深16m，平均水深6.2m，而坝高超过30m；蓄水量25.9万m3（距满水的43万m³尚有一定的余量），蓄水面积42000m²，而堰塞体土方量超过30万m3，对堰塞体压力不大，因此短时间内溢流引起溃坝的可能性较小。但顺着防雪崩建筑物有水从堰塞湖自流，对坝体的侵蚀有可能进一步加大，因此首要措施是紧急排水。同时，雪季将临，为防备来年春天融雪水造成次生灾害，还需修建排水渠。

紧急排水：从11月5日起，安装了每秒排水0.033t的水泵16台，24小时不间断地进行紧急排水，以最大限度地降低水位。其间，因下游的东竹泽堰塞湖水位上升较快，曾停止排水。

排水渠：排水渠全长106m，呈U字状，分上下两部分，如图1所示。

图1 寺野堰塞湖排水渠断面图

排水渠下部填埋了两条直径为1.2m、长为107m的排水管。其进水高程为243m、出水高程为239m。施工从下游向上游推进，但越靠近坝前涌水越多，不能按计划高程开挖。最后采取的方式是在浸润线上方用弯管改变布设高程，用泵抽水尽可能地降低上游水位，最终于11月21日完工。其后，水泵抽水改从排水管排出。但排水不久在排水口处出现了部分侵蚀，为安全起见，用直升机运输装入大型沙袋的预制混凝土来加固排水口部位。

排水渠上部为明渠，为防渗膜、保护垫、铁板三重结构，长108m。由于回埋土不能充分碾压，安全起见选择了“水泥改良土”作为填埋材料（固化剂添加量为100kg/m³）。12月17日明渠建成后，改由明渠自然泄流。由于整个排水渠是在不损害滑坡体稳定性的前提下尽可能地扩容，因此可过百年一遇的洪水。

由于寺野堰塞湖位于上游，在采取排险措施时不仅要考虑自身堰塞体的安全，还要考虑不能给下游4km处的最大堰塞湖东竹泽堰塞湖带来不必要的威胁。因此，整个排险是在与东竹泽的应急对策相协调实行的。

（二）东竹泽堰塞湖

由于东竹泽堰塞湖的坝体足有250米宽，最宽处达265m，而水量最大时相对应的水深为28m，对堰塞体的压力不大且未出现管涌，因此短时间内发生溃决的可能性较小。但在该堰塞湖下游7km处是人口聚集的龙光地区，河流坡降为1/80-1/100。如果溃坝，25分钟即可淹没下游的民宅。因此，对东竹泽堰塞湖的排险，是在时刻观察滑坡动态和水位上涨情况下实施的。排险工程包括应急的防溢流工程、水泵排水、填埋排水管和永久性工程导流渠的开挖等（整体布局见图2）。

图2 东竹泽堰塞湖整体布局

1．防溢流工程

尽管堰塞湖短期内溢流的可能性不大，但是经排查仍发现有局部地区存在溢流的危险。因此从11月6日开始，对于那些因堰塞湖水位上升有可能有溢流危险的部分地区施以防溢流工程，即在上述地区放置大量的大型土袋，以防止局部溢流的出现。该工程11月13日完工。

2．为降低水位采用水泵强排水

东竹泽堰塞湖11月8日的水位已从10月28日时的144m上升到150.5m，最大水深也从9m上升到15.5m，为此从11月9日开始用水泵强排水。起初安装了6台每秒可抽0.5吨的大型泵，随着堰塞湖水量的不断增多，到11月17日时水位达到最高，为157.76m，相对于河床高程130m，已形成了一个250万方的堰塞湖。为此从11月18日起又增加了6台水泵，24小时不间断地作业。

但是水泵抽水产生了地基侵蚀问题。采用强排水之初，曾考虑到可能造成小范围侵蚀。强排后一周，即11月15、16日地基侵蚀开始加剧，到17日形成了最宽为40m、长25m、高为20m的侵蚀。尽管马上出现危险的可能性不大，但如果持续抽水，可使侵蚀进一步扩大，将危及坝体安全。

为此，从18日凌晨开始进行了为期一周的防侵蚀工程。具体如下：

●临时调整水泵排水软管的位置：18日对正在进行排水作业的6台水泵和当日增加的6台水泵的排水软管调整到旁边的小学校内。抢险是在不能停泵的情况下，逐一移动的。

●修补复原侵蚀之处：为减轻排水对坝体的冲刷，在堰塞体上修建了由大型沙袋、预制混凝土块组成的护底工程，工期7天，11月25日完工。

●防再侵蚀：受侵蚀的地基复原后，为防止再次侵蚀，排水软管的铺设放回原状并改为小坡度（见图3）。

图3 排水口侵蚀修复对策

2．填埋排水管

在11月初，堰塞湖蓄水位上升较快，溢流的危险加大。为控制水位上升，需要加速排水，而开挖导流渠则需要时日。为此，在开挖明渠前，首先在原河道上挖沟并填埋了5条直径1m的排水管，进水处高程为155m，长为250m。施工中，为防止排水管下沉不均衡，对局部进行基础加固（固化剂添加量为200kg/m³），并于12月4日完工。此后将水泵的排水软管与填埋的排水管相连接，改由排水管排水。截止到12月20日，水位已降到144m。

3．开挖导流渠

导流渠不属应急措施，而是为了防备来年冰雪消融而采取的工程措施。在日本，日本海沿岸多雪，1967年就曾有融雪洪峰使赤秃山堰塞湖决堤的先例。

导流渠地点选在河流左岸的岸上（见图4），11.5m深、263m长，其断面可过百年一遇的洪水。在上游侧，导流渠底部高程为149.5m，这是在综合考虑了滑坡体稳定性后选择的最低高程。由于必须赶在即将来临的雪季之前完工，动用了大量的人力和物力，24小时不停地赶工期，最终于12月28日完工。其后，又对排水口处进行了基础改良（固化剂添加量为200kg/m³）、喷射混凝土（t=200mm）等加固工程和放置混凝土块石（2000个）、铺设钢板等旨在防冲刷的护底工程，于2005年1月15日完工。

三、配套措施

1．施工器械的运输

排险施工离不开施工器械，但地震使通往灾区的291号国道被阻断，在来不及修路的情况下只得首先通过空运来实现，这也是救灾工作中一个很大的障碍。最初运送的多为水泵、发电机、燃料、反向铲等，对小型机械的运输采用的是分解-运输-组装的方法。其后，因开挖泄流渠需要大型机械和大量施工材料，而空运既受限于天气又受装卸时产生巨大风压的影响，因此开始紧张的修路作业。在通往寺野的道路中，对滑坡危险处采用动力铲，实现了无人化施工。而往东竹泽的货物还使用了驳船。

2．其他设备

在监测方面，设置了监测镜头、滑坡位移监视仪器、传感器和警报器等(见表3)。

表3 安装的设备及时间

寺野堰塞湖		东竹泽堰塞湖
设备	时间	设 备	时间
1个监控镜头	10-30	3个监控镜头	10-30、11-5、11-24
滑坡位移检测仪	11-6	滑坡位移检测仪	11-18
水位计	11-8	水位计	11-8
传感设备	11-8	传感设备	11-8

正是有了上述设备，不仅保证了施工人员的自身安全，而且还为防止次生灾害的发生发挥了重要的作用。

四、小结

尽管日本成功地避免了中越地震堰塞湖次生灾害的发生，但扔不忘对整个排险工程的反思。灾后，国家主管部门日本国土交通省就中越地震中对地质灾害的应对方针做了一个小结，并于2005年2月提出了《近期泥砂灾害问题的对应方针》。规定了堰塞湖形成后采取相应措施的流程，其中包括防止次生灾害对策的流程、应急排险施工法研究的流程等。