新疆無控制性調蓄工程渠首防洪措施探討

白西輝 崔師勝

（新疆水利廳金溝河流域管理處 新疆沙灣縣 832100）

1 流域概況

金溝河流域位于新疆塔城地區(qū)沙灣縣境內，地處天山山脈北支依連哈比爾尕山北麓西側，北望準噶爾盆地，東以瑪納斯河為鄰，西與巴音溝河相伴，地理位置介于東徑85o23′～85o52′、北緯44o11′～44o37′之間。流域面積2933km2。金溝河為冰川融雪型河流，多年平均徑流量3.08億m3，是北疆地區(qū)典型的山溪性河流。金溝河上游無控制性樞紐，河水受融雪及暴雨影響日流量變化大，是一條多泥沙河流。

2 金溝河水情變化特點

金溝河主要以冰雪融水、雨水混合補給為徑流主要來源，徑流年內分配很不均勻，變化較大。其分配不但與降水有關，而且與氣溫關系密切，全年徑流集中于高溫季節(jié)的6～9月。據統(tǒng)計，金溝河四季水量占年水量的比例分別為春季8.9%～10.7%，夏季67.1%～70.1%，秋季15.3%～15.4%，冬季5.7%～6.7%（見表1）。連續(xù)最大4個月水量占全年水量的74.9%～78.6%，實測最大洪峰流量564m3/s(2003年7月17日暴雨洪水)，多年平均洪峰流量106m3/s。不同頻率洪峰流量見表2。

表1 金溝河流域主要水文站年徑流年內分配表

表2 紅山頭水文站不同頻率洪峰流量表

3 洪水成因及特性

金溝河發(fā)源于天山北坡的科爾達拉河及阿爾下提溝。流域內洪水與天山北坡大多數(shù)以冰川與永久性積雪為補給源的河流洪水特性相似，洪水成因、洪水類型有著較為普遍的共性。金溝河洪水從成因上劃分，有冰川積雪消融成因洪水、暴雨成因洪水、積雪消融與暴雨混合成因洪水。因此，該流域洪水類型主要分三類：融雪型洪水、暴雨型洪水、混合型洪水。

3.1 融雪型洪水

金溝河融雪型洪水多發(fā)生于春、夏季，主要受到氣溫影響。該類洪水的特點是日變化明顯，一日一峰，峰不高，量也不大，過程變化比較平緩。從年氣溫的變化過程可以看出，7月最高，6～8月次之。由此分析，金溝河洪水成因以高溫期的冰川和永久性積雪消融為主，其他因素為輔。

3.2 暴雨型洪水

暴雨型洪水特征表現(xiàn)為：降雨強度大，洪水持續(xù)時間短，水勢突漲突落，洪峰高，但洪量不大。該類洪水的形成與降雨籠罩面積、走向及降雨強度等因素有密切關系。如2003年7月17日凌晨，金溝河發(fā)生暴雨洪水。據石河子水文水資源勘測局洪水調查小組調查分析，這場洪水由山區(qū)大面積、高強度、短歷時的降雨形成。紅山頭水文站斷面暴雨洪峰流量564m3/s。這場洪水從漲洪到消落僅僅持續(xù)了半個小時左右，洪峰高、洪量小，具有典型的暴雨洪水特征。

3.3 混合型洪水

混合型洪水為前兩類洪水的組合，此類洪水的形成一般是由于前期氣溫較高，流域內大量積雪融化，再加上大尺度的降雨天氣過程，就會在融雪洪水基礎上再疊加一個暴雨洪水。混合型洪水是金溝河歷年發(fā)生的洪水頻率最高的一類洪水?；旌闲秃樗喟l(fā)生于夏季，其特點是洪峰高、洪量大，歷時也較長。如1999年7～8月，由于持續(xù)多日的高溫和連續(xù)降雨，使金溝河流域遭受到歷史特大洪水的襲擊。7月17日以來，沙灣縣境內沿天山一帶主要河流相繼進入主汛期，7月19日，金溝河最高洪峰流量達到168m3/s，到8月2日，洪峰驟增至378m3/s。這次洪水的典型特征是：峰值大，持續(xù)時間長。300m3/s 的流量持續(xù)近3 個小時，200m3/s 的流量持續(xù)近8 個小時，超過100m3/s 的流量達4日。

4 防洪措施

采取合理的防洪措施，不僅可以減少洪水帶來的破壞性災害，還可以有效地利用洪水排砂減淤，達到有效利用洪水的目的。

4.1 工程措施

4.1.1 泄洪沖砂閘

泄洪沖砂閘設計流量 147m3/s，校核流量220m3/s，共5 孔，每孔凈寬5m。由于泥沙淤積，最大下泄流量僅為160m3/s。由于建筑物年久失修，沖砂閘定為IV 類閘，自治區(qū)防辦批復最大下泄流量為125m3/s，屬第一泄洪通道，在泄洪的同時還承擔著排砂的任務，為下次泄洪清除障礙。因此，在安全泄洪的同時，怎樣科學的進行運行尤顯重要。

4.1.2 泄洪閘

泄洪閘位于自潰壩處，由1988年建成的疊梁閘改建而成，2001年建成。設計流量103m3/s，校核流量174m3/s，共3 孔，每孔凈寬5m。目前最大安全下泄流量為74.27m3/s，屬第二泄洪通道，當沖砂閘不能滿足泄洪要求時開啟泄洪閘，不承擔排砂任務。

4.1.3 自潰壩

壩長67m，上部為8cm 厚c20 細礫砌筑預制板，高度為1m，下部為重力式漿砌石直墻。自潰壩后采用三排鉛絲籠作為防沖材料。2003年7月17日（洪峰流量564m3/s）、2010年7月17日（洪峰流量384m3/s）的兩次特大洪水，正是由于自潰壩及時潰壩，才保證了整個引水樞紐的安全。

4.1.4 進水閘

設計流量35m3/s，校核流量45m3/s，共3 孔，每孔凈寬4m。在泄洪沖砂閘、泄洪閘飽和狀態(tài)而潰壩沒垮之前，進水閘強行分洪，洪水經 0#閘泄出。

4.1.5 及時疏通泄洪設施

在閘門運行實際操作中，由于泥沙主要排入泄洪一孔所屬的泄洪道，每年大量的泥沙就會淤積在此，造成泄洪道河床抬高。為了確保泄洪道工程的穩(wěn)固暢通，閘管處在每年的4～10月會有計劃的安排機械進行防洪堤工程尾部的疏通清淤，確保泄洪道的安全暢通。

4.1.6 防洪堤加高加固

2011年對防洪堤進行了加高加固，取得了很好的效果。以前由于資金缺乏等原因，防洪堤一直都是薄弱環(huán)節(jié)，特別是2010年7月11日384m3/s 瞬時洪峰之后，防洪通道高程大幅降低，防洪堤問題暴露明顯，一個多月出現(xiàn)大小問題6次，不得不24 小時派人值班。2011年防洪堤加高加固之后，再沒有出現(xiàn)任何問題。

4.2 非工程措施

4.2.1 信息化建設初現(xiàn)成效

（1）完成了通信系統(tǒng)的更新改造。共計鋪設通信光纜41 公里，完成1 處局端及15 處遠端設備的安裝，更換了已運行近10年的無線轉有線電話交換系統(tǒng)，確保防洪調度中心能夠及時準確的收集各種數(shù)據，為領導的決策提供了有力的依據。

（2）遙測雨量站。利用太陽能發(fā)電，把野外的降雨情況自動記錄，并轉化為數(shù)字信號，通過無線傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)街行?。無需人員守候，操作方便、準確無誤、安全快捷。目前已建了4 個雨量站，即鹿角灣、博爾通古、渠首站等四個覆蓋整個匯流口的全方位雨量監(jiān)測系統(tǒng)。調度中心及渠首站通過分析上游四個主要集雨區(qū)（八家戶、鹿角灣、博爾通古、渠首站）各個雨量站傳輸?shù)臄?shù)據，掌握上游降雨情況，估計匯流大小，增強了預測預判能力，即可采取與之相應的防洪措施。

（3）視頻監(jiān)測站。所有監(jiān)控攝像點都采用高清晰彩色黑白互轉式攝像機，保證系統(tǒng)在白天和夜晚都能進行監(jiān)視。保證了工程的安全高效運行，減輕了值班人員的工作強度。2010～2011年陸續(xù)在在自潰壩上游200 米東喇叭口處、自潰壩上游大板溝 2.5km 處安裝了監(jiān)控攝像頭等多級洪水早期預警系統(tǒng)，進行24 小時實時監(jiān)控。2011年6月23日15 時30 分金溝河渠首發(fā)生了120m3/s 的洪水，由于在值班室的監(jiān)控視頻上，發(fā)現(xiàn)東喇叭口處洪水漲勢很快的跡象，為洪水順利及時下泄贏得了8～10 分鐘的寶貴時間。

（4）洪水預報系統(tǒng)。洪水預報系統(tǒng)可快速、準確地收集、存儲和處理水情、雨情，通過各種專業(yè)數(shù)學模型進行洪水預報和河道洪水演進，從而及時、準確地作出洪水流量過程的預報，提高了洪水預報的時效性和精確度。目前此系統(tǒng)正在試運行之中。

4.2.2 水情預報和氣象預報相結合

金溝河流域管理處和石河子水文局、沙灣氣象站簽訂合同，石河子水文局八家戶水文站（離渠首站60km）在洪水期（6～8月）每日報20 時、22 時、24 時流量，遇到變化大的流量時加報，出現(xiàn)雨情時加報雨情。調度中心根據所報流量可以大致計算出渠首站的來水量。沙灣氣象局負責全年氣候預測，每季度氣象分析，特殊氣象預報。在洪水期每日除報氣象外還加報零度層、3000m、5500m 高空氣溫，為分析來水量提供有力的依據。

4.2.3 看云識天氣

由于山區(qū)的特殊地形，天氣預報只能進行大范圍的預報。在實際的工作中，我們養(yǎng)成了看天氣的習慣?？丛茖拥姆较颉⒑穸?，看云層離我們的遠近，從而判斷雨量的大小，進而判斷來水量，起到了很重要的作用。

4.2.4 加強培訓，科學運行

渠首防洪設施的日常運行，直接關系到防洪的成敗。由于金溝河是多泥沙河流，如果運行不當，很容易造成泥沙淤積，直接影響泄洪通道的暢通。所以我們請?zhí)幚锏臉I(yè)務骨干給職工進行業(yè)務培訓，在每周的班會上大家各抒己見，共同提高運行水平。目前我們有一支高素質職工隊伍，為渠首樞紐的運行起到了重要的作用。

4.2.5 開展防洪演練

近10年來，每年開展一次防洪演練，提高全站人員抗洪搶險意識，熟悉各崗位工作人員的工作內容，提高全站人員在洪水到來時的協(xié)調、協(xié)作能力及對大洪水處置能力，提高后勤保障人員的后勤保障能力，以及洪水到來時同抗洪人員的協(xié)作配合能力。從近幾年的運行情況來看，效果十分明顯。

4.2.6 加強防洪意識教育

通過防洪意識思想教育，樹立一個適合本單位實際情況的理念指導防洪。金溝河渠首牢固樹立“人等洪水”的防洪理念，“寧可白等10 次，不能錯過1 次”的決心。金溝河渠首從2002年之后所有的暴雨型洪水都是在防洪人員的等候下處置的，效果十分明顯。

5 結束語

經過多年的運行，金溝河渠首站摸索出了一條適合自己的防洪經驗，但仍存在不少的問題。如一遇到下雨天，全站人員就要全部到值班室待命。由于沒有控制性工程，我們必須執(zhí)行24 小時3 人值班，對人員的素質要求高。目前我們的技術骨干工作都在15年以上，換崗愿望比較迫切。因此，建設控制性工程才能從根本上解決這一問題。

1 孫顯忠.金溝河引水渠首防洪措施探索.黑龍江水利科技.2011，(2).

2 肖冰潔.淺議金溝河引水樞紐的防洪措施.廣東水利水電.2011，(10).