堰塞湖

篇一：堰塞湖的处置方法

堰塞湖及其爆破处置方法研究

“堰塞湖”在“5.12”汶川大地震后引起公众的普遍关注。本文论述了采用爆破方式炸开缺口泄流一类堰塞湖应急排险的有效手段, 较详细地分析了堰塞湖滑坡坝治理中常用的工程爆破技术。包括具体方法的使用特点和工程处治典型实例。 新世纪新阶段，我国经济高速发展，针对未来可能发生的突发情况，随着我军的职能使命任务正在发生新的变化，由承担单纯的水电施工逐渐向应急救援领域转变。特别是近年来，由于自然环境恶化，灾害频发，导致重大的人员财产经济损失。作为水电兵，我们在抢险救灾方面拥有得天独厚的专业优势，在抢险救灾中可担任尖刀兵，为抢救人员生命和财产做出重要贡献。

从98特大洪灾到汶川特大地震灾害，我军在抢险救灾方面积累了丰富的经验。然而，在汶川地震中我军面临了一类新的灾害考验——地震堰塞湖。堰塞湖是由于河流被外来物质堵塞而形成的湖泊。常由山崩、地震、滑坡、石流、火山喷发的熔岩流和流动沙丘等造成。长发生在地震活跃，泥石流多发地带。地震堰塞湖的堤坝大多由滑落的松散石块组成，一旦决堤将会对下游民众造成毁灭性的破坏。在治理汶川地震形成的堰塞湖过程中，针对唐家山堰塞湖极难险情，我军联合各领域的专家解决了问题，但同时也反映出在处理这一类灾害上的技能欠缺，经验欠缺，排险措施单一等问题。本文主要是通过对各国处理地震堰塞湖的经验技术进行分析总结，为我军治理堰塞湖提供一定的技术支撑。

在汶川地震后，国内学者专家通过对唐家山等地震堰塞湖的应急处理积累了经验。在治理过程中通过多平台，多时相的卫星遥感影像，利用3S技术掌握了灾区堰塞湖的位置及范围，并利用先进的数学建模技术模拟灾区堰塞湖模型，为治理方案的产生提供了宝贵的参考依据。这些经验对我们应急抢险都有宝贵的借鉴价值，在处理未来的突发灾难时，我们可以借助先进的卫星通信，遥感成像，计算机模拟等技术为我军抢险救援提供技术支撑。

本文以处理

堰塞湖方法技术为切入点，通过对爆破处置技术的原理、原则、具

体技术措施等进行深入和详细的研究，从而为从事抗震救援等非战争军事行动提供技术支撑, 并为治理地震堰塞湖这一课题的研究提供理论上的参考。

堰塞湖应急处置的基本原则是：“安全、科学、快速”。采用的基本方法是：“疏导、引流、降水”。处置堰塞湖的工程措施主要有以下两种：

方法一：人工处置方法。对交通极为不便的堰塞体，应充分利用天然低凹地形，开挖溢流泄水槽，按照“分次爆破、分层开挖、挖爆结合、淘冲引流”的方法，有效降低堰体高度和堰前水位。

方法二：机械作业方法。把握时机进行高效的机械化施工作业。采取“机械淘渣、水力冲渣、机械运渣、淘冲运结合”的方式，开挖溢流泄水槽，实现可控泄流，降低堰塞体溃决风险。

工程应急排险主要采取分层爆破与开挖，降低堰塞坝顶溢流高程，尽可能降低堰塞湖水位和库容。采用机械开挖、爆破、人工开挖相结合；机械淘渣、水力冲渣、装载机运渣的“淘、冲、运”相结合的施工模式，在堰塞坝顶低矮处开挖出满足设计过流要求的泄流槽，达到降低堰塞湖水位，提前引流、泄流，降低堰塞坝整体溃决风险，在泄流槽过流时让水流自然扩宽泄流槽，控制下泄流量，实现堰塞坝体逐步溃决，最终达到排除险情的目的。

由于堰塞湖的危害可能非常大，因此对于大多数堰塞湖来说，需要对其进行处理，少部分堰塞湖如果对其进行相关论证之后，认为其不需要处理，则可以不施加相应处理措施。

堰塞湖的处理措施主要有以下几个方面：

(1)爆破泄洪：爆破泄洪一般是采用人工上堤坝装埋炸药完成的，是及时解决堰塞湖危机的方案。爆破泄洪的决策是在最紧急情况下，即下游地区将面临灭顶之灾，并且在人员情况已经被成功转移的前提下才可以实施。爆破泄洪比较适合于库区水容量不是很大的情况下，并且实施爆破泄洪的最佳时机在堰塞湖形成的初期。

(2)人工开挖泄流措施：此类方法治理的原理是按照疏导水流，控制堰塞湖水位。泄流措施包括人工开挖明渠、泄流槽或泄洪洞。该类处理措施是在保证堰塞坝稳定的条件下进行的，通过水流下泄，保持上游水位不变或逐渐降低上游水位来保证堰塞坝上下游的安全。但是这种方法不容易对上游淤积物进行很好的处理，将使得堰塞坝上游河床不断抬升，因此，在处理的过程中需要考虑如何下泄上游淤积物。这种方法是解决分散、水位较低、流量较小的中小型堰塞湖和灾害晚期、重建工程开

始的情况下所采用的决策。

(3)堰塞坝加固：在详细的工程地质勘测和未掌握下游人员疏散情况的决策背景下，通常会采用加固堰塞坝的方法。这种方法对下游将存在安全隐患，通常不建议采用。对于工程实际来说，应结合现场工程地质条件、上下游生命财产安全等实际情况，然后采用合理的处理措施。当然，一些小型堰塞湖在形成不久之后将会自动溃决或者水位漫顶，并不需要采用一定的工程处理措施[5]。

下面我们主要讲一下堰塞湖爆破处理的具体措施。堰体主要有二种基本结构：一是块石结构，主要由大块石堆积而成，个别石头巨大，体积有几十至几百立方米，堰体结构松散；二是土质结构，主要为土夹个别小石或全风化岩堆积而成，这种堰体结构稍紧密，透水性差，堰塞体按过流情况还可分为已过流堰塞体和未过流堰塞体。

堰塞湖所处的位置一般都在山沟峡谷内，经过强烈地震，道路已被完全破坏，钻孔机械、挖运机械等设备根本无法到达堰塞体，因此只能采用非机械的方式形成泄流槽。由于堰塞湖水位在不断上涨，溃决的可能性在不断增加，时间每拖延一个小时，危险就增加一分，抢险时间非常紧迫，完全用人工的方法显然不能满足要求，只能采用爆破的方式形成泄流槽。要形成“槽”，仅把石头解小炸碎还不行，必须要尽可能多地把土石抛走，才能形成可以泄流的“槽”。因此在方案的选择上应以抛掷爆破为主，同时要尽可能地将泄流沟渠(尤其是块石堰体沟渠)底部的岩石充分破碎，以便过流后容易被水能冲刷带走。

根据爆破理论，炸药在土岩表面至内部一定距离内任意一点爆炸后，都将使得土岩被破碎或抛掷。将药包设置在土岩表面而进行的爆破称为表面接触爆破，对药包不加覆盖就称为裸露接触爆破。裸露接触爆破的药包爆炸后能将距药包一定距离内的土岩破碎并抛走一部分。将药包设置在土岩内部而进行的爆破称为内部爆破，药包爆炸后将形成一个漏斗坑，其大小与装药量多少和土岩性质、结构有关。图8中r为漏斗半径，h为最小抵抗线， P为可见深度。r与h的比值为爆破作用指数n，即n=r/h。当n=1时为标准抛掷爆破，当n>1时为加强抛掷爆破。n值是一个很重要的参数，当h不变、n值加大时r也随着增加，但n值加大到某一数值时，r随n值的变化不明显，通常n值的取值范围为1～3。可见深度P是一个随n值而变化的参数，当n=1时，P=0.5 h；当n=1.5时， P=h；当n=2时 P=1.4 h。图9中当相邻两个药包之间的距离a≤r时，两个漏斗坑就联接起来，形成一条沟，而且中间没有埂

子。

图8 爆破漏斗示意

图9 两列药包爆破示意

根据上述理论，我们就可以设置多排多个药包爆破出符合长宽高要求的泄流沟渠了[6]。采用裸露接触爆破法开设块石堰体泄流沟渠时，可根据设计要求的沟渠宽度、深度、长度来确定药包排数或个数以及其它爆破参数。

①排数的确定。

排数按下式计算：m=D /(1.5H)-1 1 式中,m为装药的排数； D为泄流沟渠的设计宽度；H为拟破碎深度。

②装药个数的确定。

装药个数按下式计算：N=[L/(1.5H)-1]m 2

式中N为总的装药个数；L为设计的沟渠长度；其它符号意义同前。间距、排距均为1.5H，设置2排药包时要对称布置，设置3排以上药包时要交错布置。

③单个药包装药量的确定。

单个药包装药量可按下式计算：Q=9kQH3 3

式中，Q为单个药包装药量； H为拟破碎深度；kQ为岩石抗力系数，根据岩

石性质确定，取值范围通常为1.5～5.0，岩石越坚硬取值越大，反之取值就越小。

④总药量。

总药量计算公式为：∑Q=NQ 3

(2)采用内部爆破法开挖泄流沟渠时，可根据设计要求的口宽或底宽、深度、长度来确定药包排数或个数以及其它爆破参数。

①排数的确定。

当满足口宽要求时可按下式计算：m=kD /P-1 4 式中m为装药的排数； k为随n值变化的系数，一般为0.4～1.0， n值越大取值越小，为节省劳力和时间，通常取n=2， k=0.7；D为沟渠的设计口宽；P为沟渠的设计深度，当n=2时， P=1.4 h。

当满足底宽要求时可按下式计算：m=kD′/P+0.4

式中D′为沟渠设计底宽，其它符号意义同前。

②装药个数的确定。

装药个数按下式计算：N=(L/r-1)m 6

式中N为总的装药个数；L为设计的沟渠长度；其它符号意义同前。间距、排距均为r，设置2排药包时要对称布置，设置3排药包时要交错布置。

③单个药包装药量的确定。

单个药包装药量可按下式计算:Q=kQ′ 7 式中Q为单个药包装药量；h为最小抵抗线；kQ′为装药系数，根据土岩性质、装药作用指数n及现场地形条件确定，取值范围通常为3～17，土岩越坚硬取值越大，n值越大取值越大，反之取值就越小，在平坦地形取值稍小，沟内加深取值要稍大。需要说明的是，这是一个经验性较强的参数，要靠经验的积累才能准确选取。堰塞体抢险施工中在7～12范围内选取的较多。

④总药量。

总药量计算公式为：∑Q=NQ

以上各式中长度单位均以米计算，药量单位均以千克计算。

炸药选择：根据堰体所处的环境及当地气候情况，同时也为设置药包方便，一般选用具有防水性能的乳化炸药。

起爆网路：为了保证爆破效果和起爆网路本身的安全，堰塞体的爆破，不管是大石解小破碎爆破还是裸露接触爆破或挖孔抛掷爆破，都应同时起爆，同一网路不 5

篇二：堰塞湖

堰塞湖 堰塞湖定义读音：yàn sè hú （堰：是指较低的挡水建筑物。塞sè 通“僿”，实、堵、填充空隙，用于书面词语中，此处意为“堵塞”。） 英文翻译：barrier lake, dammed lake, quake lake （推荐用 barrier lake。） 堰塞湖是由火山熔岩流，冰碛物或由地震活动使山体岩石崩塌下来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。由火山熔岩流堵截而形成的湖泊又称为熔岩堰塞湖。 形成过程 1、原有水系。 2、原有水系被堵塞物堵住。堵塞物可能是火山熔岩流，可能是地震活动等原因引起的山崩滑坡体，可能是泥石流，亦可能是其他的物质。 3、河谷、河床被堵塞后，流水聚集并且往四周漫溢。 4、储水到一定程度便形成堰塞湖。

危害 堰塞湖的堵塞物不是固定永远不变的，它们也会受冲刷、侵蚀、溶解、崩塌等等。一旦堵塞物被破坏，湖水便漫溢而出，倾泻而下，形成洪灾，极其危险。

灾区形成的堰塞湖（海子）一旦决口后果严重。

伴随次生灾害的不断，堰塞湖（海子）的水位可能会迅速上升，随时可发生重大洪灾。

堰塞湖（海子）一旦决口会对下游形成洪峰，破坏性不亚于灾害的破坏力。 汶川地震形成的堰塞湖

2008年5月12日四川汶川特大地震，造成北川部分地区被堰塞湖水淹没，地震形成了大面积堰塞湖泊。四川汶川特大地震造成34处堰塞湖危险地带。国家水利部和四川省水利厅组成了抗震救灾水利部，认为地震所形成的33座堰塞湖目前暂无危险。并组织了“敢死队”，对每一个堰塞湖实施24小时监测，一旦出现发生溃坝的征兆，将立即发出预警，并及时疏散群众。唐家山堰塞湖是汶川大地震后形成的最大堰塞湖，地震后山体滑坡，阻塞河道形成的唐家坝堰塞湖位于涧河上游距北川县城约6公里处，是北川灾区面积最大、危险最大的一个堰塞湖。库容为1亿立方米。体顺河长约803米，横河最大宽约611米，顶部面积约30万平方米，由石头和山坡风化土组成。截至21日17时，库内水位为716.01米，比20日上涨了2.55米，相应容积为0.977亿立方米，上下游水头差为52米。严重威胁下游居民。 灾区形成的堰塞湖，一旦决口后果严重。伴随次生灾害的不断发生，堰塞湖的水位可能会迅速上升,随时可发生重大洪灾。堰塞湖一旦决口会对下游形成洪峰，破坏性不亚于灾害的破坏力。

篇三：堰塞湖

唐家山堰塞湖问题 唐家山堰塞湖这条题目很好，完全符合研究生竞赛追求的目标

1、问题的重要性。唐家山堰塞湖的处置关系到上百万人民的生命安全，关系到国家重要财产的安危，关系到重要的国防设施的存毁，因此每个热爱祖国，热爱人民的人都一定会充分意识到问题的极端重要性。而且题目的四个问题都是在唐家山堰塞湖处置过程中各级领导、科技工作者必须快速做出判断、决策、慎重处理的重大问题。

2、学术上的前沿性。2008年底中国水利科学院匡尚富院长等人，清华大学水利科学国家重点实验室主任王光谦院士等人在事后对观察数据进行分析、仿真、研究的基础上分别就唐家山堰塞湖问题发表学术论文，这些论文应该说代表我国在堰塞湖的处置方面的最高水平。他们的研究内容和我们题目中的提

出的四个问题（库容高程预报、溃坝规律及其数学模型、瞬时溃坝的洪水淹没区域与疏散方案、今后应重点研究的关键技术问题）不谋而合，并且指出其中一些问题尚未解决，仍在研究中（如：溃坝风险预测方面理论分析、定量评价研究方面的系统性研究成果），如清华大学的泄洪模拟仅500米，而绵阳市离溃口有80Km，见匡文P21

3、体现了数学建模在科学研究中的特殊作用和重要性。尽管堰塞湖是水利科学的前沿课题，但都是必须依靠数学建模方法才能解决的实际问题。题目内容都能用数学建模方法加以解决并且不一定需要太深的专业知识，而是需要创造性及正确的思想方法。当然有深厚的专业知识再加上数学建模的创造性及正确的思想方法一定能够取得更好的结果，说明研究生甚至科学研究工作者都需要数学建模能力。

4、揭示了我国研究生教学中存在问题的严重程度，尤其是第三问在一定意

义下几乎交了白卷，这似乎不太应该。竞赛情况同时也反映研究生仍然习惯于纸上谈兵，缺乏实际工作者的心态，立场还没有真正转变过来，对于真刀真枪的实际问题，解决问题的欲望不强，可能还是以得奖为目的。我们在题目中提供了DEM图，但在所有问题的解决中都暴露出研究生不能迅速学会使用新工具，不善于捕捉、利用各种信息。其他存在问题待相关地方再指出来。

5、我们命题的另一个目的就是希望让参赛研究生亲身模拟这一过程，经受锻炼，增长才干，站在全局的高度，学习如何抓住问题的关键,学会如何思考问题，千方百计克服困难，早日成才，成为我国新一代科技领军人物！这条题目是培养我国科技领军人物难得的训练平台，即使对研究生培养也可以发挥很好的作用，其中解决问题的数学建模思想值得学习推广。

可能有的研究生认为我不会成为科技领军人物，须知“不想当将军的士兵

不是一个好士兵”，研究生在培养过程中应该对自己高标准严要求才能成才，如果培养阶段就对自己低标准、马虎要求则很难成才。

第一个问题预报库容水位

这是一个非常重要的问题，匡文P18专门研究了它。

库容代表了堰塞湖这颗 “定时原子弹”的当量、并且高程和溃坝时间紧密相连（尤其是漫顶溢流溃决）、即便水位高程的估计精度也关系数十万人的衣食住行。因为当时绵阳地区有数十万人民上山躲避洪水。

很多研究生队是摘录媒体上数据，描点作图，用各种方法进行拟合，得出库容高程曲线。实际上这是用纸上谈兵的方法参加竞赛。他们没有想到曲线及其中点的数据（尤其是库容数据）原来没有任何人知道（没有人事先知道肯定

发生地震，也没有人事先知道地震所造成的山体滑坡的规模和具体位置），是科技工作者在地震后根据三维地图（DEM）计算出来并告诉媒体的。 而我们也提供了三维地图。

三维地图表面上是一张地图，但鼠标移动到屏幕上任意一点就会出现三个数据。分别代表该点的经度、纬度及海拔高度，而且可以用MATLAB将地图转换成矩阵，矩阵的每个元素就是由其所在的行数、列数所决定的点的海拔高度。因此有了DEM，应该就可以建立堰塞湖水位库容曲线。

其思想是，利用DEM得到汶川地区若干水平截面并计算出各水平截面的面积，进一步求出库容。为此只要令矩阵中例如小于740的元素改为1，大于等于740的元素改为0，在地图中分别用兰色、白色表示，就得了汶川地区海拔740米的水平截面（见9004521论文P4、P5）。计算或者数出矩阵中是1的元素的个数

22X，则截面积为X·89m，将740换成

篇四：堰塞湖科普知识

1）堰塞湖及相关知识 王琳

简略版：

堰塞湖，是指地震、火山爆发、泥石流发生后，河道被堵塞，积水形成的湖。堰塞湖不仅会造成堰塞体上游水位上升，淹没两岸的房屋、道路、农田等；更大的危险在于，堰塞体是快速堆积形成，坝体结构一般较为松散，基本没有胶结，可能在渗透水压力作用下溃决，造成大量水流突然冲击下游。

复杂版：

堰塞湖是一种自然界经常发生的自然现象，主要是在一定的地质和地貌条件下，由于河谷岸坡在动力地质作用下迅速产生崩塌、滑坡、泥石流，以及冰川、溶雪活动所产生的堆积物，火山喷发物等形成的自然堤坝横向阻塞山谷、河谷或河床导致上游段雍水而形成的湖泊，而具备一定挡水能力的堵塞河道的堆积体称之为堰塞体。从 地质时代起，堰塞湖就是自然界存在的一种客体。堰塞体因其在瞬间堵塞河道，导致河流短时间内断流，此后，堰塞体雍水，随着上游不断来水，堰塞湖水位迅速上涨并漫坝或导致坝体溃决，对下游造成洪灾。对于坝体短时间内不溃决的堰塞湖，随着水体携带物的沉积会形成湖相沉积物，其地质特征与河流沉积物有所不同，正是基于这一点，人们辨别出很多河流在地质历史时期曾发生过堵江事件形成堰塞湖，如金沙江、澜沧江、怒江、岷江等，而当坝体溃决时，因巨大水体突然下泄，又会对下游河道产生强烈冲刷，有时甚至会导致河道改道。自人类社会以来，堰塞湖因其灾害的严重性，而与人们的生命生活息息相关。

堰塞坝形成主要模式

（1 河床、2 破坏坡体及运动方向、3 两岸斜坡、4 河流）

2）红石岩堰塞湖的成因 王琳

复杂版：

2014年8月3日16时30分，云南省鲁甸县发生6.5级地震，地震造成重大的人员伤亡，对人民生命财产和基础设施造成巨大的破坏。8月3日17点40分，昭通市防办接到昭阳区水利局情况报告，在鲁甸县火德红乡李家山村和巧家县包谷垴乡红石岩村交界的牛栏江干流上，因地震造成两岸山体塌方形成堰塞湖。

堰塞体位于原红石岩水电站取水坝下游600m处，红石岩左岸滑坡体在历史上曾发生堵江事件，地震发生后，滑坡表面物质被震松，大孤石及局部失稳碎石土滑移进入牛栏江，但滑坡体整体没有滑动，处于稳定状态。

右岸滑坡体滑向河

床形成泥石流向下游运动，加剧了中上部边坡岩体的变形破坏，高速倾倒崩滑，迅速向河床堆积而形成了堰塞体。右岸崩塌沿河流方向山体崩塌的长度约890m，后缘岩壁高度约600m，最大坡顶高程约1843.7m，属特大型崩塌。

堰塞体以碎块石为主。碎块石成份均主要为弱、微风化、新鲜白云质灰岩、白云岩。根据岩性组合初步估测，最大粒径大于5m。堰塞体堆积物中块径50cm以上的约占50%，块径2cm～50cm以上的约占35%，块径2cm以下的约占15%。

根据中华人民共和国水利行业标准《堰塞湖风险等级划分标准》（SL450-2009），红石岩堰塞湖属大型堰塞湖，危险级别为极高危险，溃决损失严重性为严重。根据危险性级别和溃决损失严重性确定堰塞湖风险等级为I级(最高级别)。

简略版：

2014年8月3日云南昭通鲁甸地震引发正在建设的红石岩水电站上游河?a href="http://www.zw2.cn/zhuanti/guanyuwozuowen/" target="_blank" class="keylink">我淮ι教寤?位于鲁甸县火德红乡红石岩村)。滑坡体滚落进下方的牛栏江，造成牛栏江堵塞形成的堰塞湖。堰塞体位于红石岩水电站取水坝下游600米，堰塞湖库容2.6亿立方米，堰塞体方量约1200万立方米。牛栏江形成堰塞湖。一夜之间，堰塞湖水位上涨10多米，截止至5日12时经估算堰塞湖实际库容已经达到4500万立方米，超过正常库容的60倍。目前堰塞湖自然漏水量非常小，估计还有40米高的距离，水位就会翻过堰塞湖的坝埂，喷涌而出。根据当地气象条件，由于天气转晴，每一秒钟堰塞湖的库容增加500到600立方米减少到300-390立方米，红石岩堰塞体下游有多处村落，且有天花板、黄角树等多个水电站，如若溃决，将有极严重极高危险。

3）堰塞湖处置的阶段及相关任务 王琳

简略版：

堰塞湖应急处置的基本原则安全科学快速 工程排险与人员避险相结合 用先进监测技术及时预警预报 尽可能减少财产损失尽快使群众生活安定。

篇五：堰塞湖 不期而至的湖泊 阅读答案

《堰塞湖：不期而至的湖泊》

15．第①段叙述在全文中起什么作用?(2分)

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16．第②段和第③段都举了堰塞湖的例子，请分别说说两处举例的作用有什么不同。(4分)

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17．第③段中说“不稳定的堰塞湖则后患无穷”，联系下文，具体说说这种“不稳定”体现在

哪些地方。(2分)

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18．请说出第④段画线句子中“大体”一词的表达作用。(2分)

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19．阅读第④段，说说如何减轻堰塞湖带来的灾害。请分4条概括，每条不超过12字。(4分)

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(二)15．引出说明对象(1分)，形象说明堰塞湖的形成过程及危害(或“引起读者的阅读兴趣”)(1分)。

16．第②段举例在丁-说明堰塞湖形成的原因和类型(2分)，第③段举例在于说明“稳定的堰塞湖对人类一般不会构成威胁”，同时引出下文，说明不稳定的堰塞湖给人类带来的危害(2分，每点l分)。

17．“不稳定”体现在：堰塞湖的堵塞物会因冲刷、侵蚀、溶解而崩塌；堆积体以松散士为主的堰塞湖相对容易溃决。(2分，每点l分)

18．“大体”这里是大致、大概的意思，说明通过遥感技术、对比分析测定的数据还是比较准确的(或“不十分精确”)。(2分，对词语的理解和陈述的理由各1分)

19．准确判断堰塞湖的性质；测定堰塞湖的相关数据；实施控制性泄洪；制定下游危险区的临灾预案。 (4分，每点l分，答到要点即可)

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