綿竹市攔河堰取水工程水毀成因及整治措施探討

李向陽

(綿竹市水務(wù)局，四川 綿竹618200)

1 基本概況

綿竹市位于四川盆地西北部，被譽為川西明珠，地勢西北高，東南低，高差懸殊大;西北部為山地，東南部為平原，由西北至東南逐漸傾斜，有“六山一水三分田”的特點，河流縱橫，切割強烈。市境內(nèi)河流屬沱江水系，均發(fā)源于西北部的龍門山脈，流向東南平原，屬季節(jié)性河流，主要河流有:綿遠河、石亭江、射水河、馬尾河、白水河、龍蟒河等。多年平均徑流深814.6 mm，多年平均徑流量10.15 億m3。山區(qū)河谷陡峭，落差較大。平原比降隨地勢逐漸減緩。夏秋多雨季節(jié)，降水大而集中，水量變化大，山洪暴發(fā)易造成洪澇災(zāi)害。冬春少雨季節(jié)，源短水枯，水量較為穩(wěn)定。

2 攔河堰現(xiàn)狀

因綿竹市無骨干控制性蓄水工程，塘庫蓄水規(guī)模較小，為充分利用地表水源，于19 世紀60—70年代開始，在市境內(nèi)的射水河、馬尾河、白水河、龍蟒河等小河流上扎堰，攔截徑流引水自流灌溉，堰體壩高一般為1 ～3 m，且壩頂可溢流。

多年來共建成了45 處攔河堰取水工程，總?cè)∷髁窟_6.58 m3/s，可灌溉3 960 hm2農(nóng)田和保障灌區(qū)生態(tài)環(huán)境用水。

由于極端異常天氣的發(fā)生，近年來洪旱災(zāi)害頻發(fā)發(fā)生，攔河堰常遭受洪水襲擊。2008年“5.12”汶川大地震，綿竹市屬極重災(zāi)區(qū)，地震后相繼遭受了2010年“8.13”、2011年“8.17”、2013年“7·9”洪災(zāi)。

特別是2013年7月8—9日的特大暴雨洪水來勢兇猛、持續(xù)時間長、跌漲反復(fù)，沖刷造床能力極強，致使射水河、馬尾河等河道上24 座攔河堰不同程度毀壞［1］。

3 攔河堰水毀成因

3.1 自然因素

綿竹市地處四川盆地西北部邊緣，屬鹿頭山暴雨區(qū)，暴雨頻繁，強度大，且市境內(nèi)無控制性工程，暴雨引發(fā)的洪水，歷時短、強度大、暴漲暴落、沖擊破壞力強是攔河堰遭受水毀的主要自然因素。

3.2 工程自身因素

原攔河堰取水工程設(shè)計標準偏低，運行以來常發(fā)生不同程度水毀。修復(fù)時因資金及施工抽排水等問題，為保春灌用水，年年修修補補，未徹底整治，因此造成重復(fù)水毀。

3.3 社會因素

大量建筑用沙，在河道及河灘內(nèi)濫采砂石，改變了河床形態(tài)和水流流態(tài)，使水流不暢，主河槽改線，破壞了河床的完整性和穩(wěn)定性;加劇了河床下切，改變了河床比降，造成工程基礎(chǔ)外露，致使攔河堰取水工程存在安全隱患;增大了攔河堰水毀工程修復(fù)成本，修復(fù)攔河堰的壩高達3 ～8 m。

3.4 施工質(zhì)量因素

由于建設(shè)年代早，施工質(zhì)量差，且缺乏日常維護經(jīng)費，維修管養(yǎng)跟不上，工程自然老化加劇，抗災(zāi)能力下降，以致帶病運行，功能和效益下降，經(jīng)不起大洪水的考驗而致毀。

3.5 工程設(shè)計因素

歷次的水毀修復(fù)，因建設(shè)資金籌集等因素，只注重堰體的安全和功能，忽視了對上下游護岸、消能防沖及取水口設(shè)施的完善。不同程度存在上下游護岸、消能防沖長度不足，翼墻、護岸基礎(chǔ)埋深不夠，取水口控制設(shè)施欠缺等，影響功能發(fā)揮。

3.6 工程管理因素

按分級管理原則，由村組自行管理，因工程管理不善，責任不落實，對工程管理范圍和管護范圍采砂行為制止不力，影響工程安全運行。

4 攔河堰整治措施

4.1 工程整治措施

工程技術(shù)人員一定深入現(xiàn)場勘察，分析研究造成攔河堰水毀的根本原因。有針對性地提出整治(或修復(fù))實施方案，制定整治方案時要充分考慮工程功能、質(zhì)量和運行安全，重點從以下方面開展工作:

4.1.1 水文分析計算

1)充分收集相關(guān)水文資料。

綿竹市處于四川省著名的鹿頭山暴雨區(qū)，中下游則處于暴雨區(qū)的腹部地帶，暴雨量級大，大暴雨和特大暴雨時有發(fā)生，而暴雨的出現(xiàn)時間主要集中在7、8 兩月，6、9月也時有發(fā)生，暴雨區(qū)控制的面積也較大。需充分了解、掌握當?shù)厮臍庀筇攸c，以水文計算為首要工作，通過產(chǎn)、匯流計算推求設(shè)計流量，用于確定及攔河堰的規(guī)模［2］。

2)設(shè)計洪水計算。

綿竹市境內(nèi)除石亭江、綿遠河上設(shè)有水文站點外，其他河流無水文站點，在無實測洪水資料情況下，一般采用《四川省中小流域暴雨洪水計算手冊》(以下稱《手冊》)選用推理公式法推求設(shè)計洪水，再加上流域外的泄洪流量確定工程設(shè)計洪水成果。

a)設(shè)計暴雨計算

根據(jù)四川省水文水資源勘測局2010年10月正式出版的最新《四川省暴雨參數(shù)統(tǒng)計參數(shù)圖集》中年最大1/6h、1h、6h、24h 暴雨量均值等值線圖，以及變差系數(shù)Cv 值等值線圖查得設(shè)計流域的暴雨量均值及Cv 值，Cs = 3.5Cv。

b)推理公式各參數(shù)的確定

計算采用《四川省中小流域暴雨洪水計算手冊》中推理公式法計算，公式如下:

3)流域外泄洪流量:了解工程區(qū)的河網(wǎng)水系及排泄水情況。

調(diào)查確認流域外的泄洪流量。如綿竹市境內(nèi)的都江堰人民渠干渠三、四期工程和人民渠干渠紅巖分干渠，，汛期兩條干渠道排入射水河或馬尾河的最大流量達為80 m3/s。

4.1.2 保證堰體的穩(wěn)定安全，合理選擇堰型

1)取水方式確定。

一般在小河流上攔截徑流取水，可采用修建攔河堰、啟閉閘門、自動翻板閘門等方式，綿竹市的攔河堰取水，均可滿足自流灌溉，由于綿竹境內(nèi)河道推移質(zhì)含量大、修建閘門技術(shù)及施工難度大，且攔河堰遠離城鎮(zhèn)、村莊，管理費用高等因素，不宜修建閘門，故適宜采用攔河堰取水方式。

2)堰型方案選擇。

WES 型實用堰有四個圓面和一個拋物線面，相對于折線型堰來說，施工難度是較大的。已建攔河堰基本上是折線型實用堰，易施工且運行效果良好，故多選用折線型實用堰。

堰體結(jié)構(gòu)形式:一般采用M7.5 漿砌卵石作心墻壩，外包鋼筋混凝土保護層和混凝土重力壩，經(jīng)過比較分析，結(jié)合當?shù)亟ㄖ牧?，宜采用一般采用M7.5漿砌卵石作心墻壩，外包鋼筋混凝土保護層;翼墻采用重力式擋墻，護岸采用仰斜式擋墻。

3)堰頂高程的確定。

根據(jù)工程已形成的現(xiàn)狀，引水渠進水口底部高程不做大的調(diào)整，以保證上游洪水不漫堤為原則。堰體頂部高程過高，有利取水，但會增加護岸及消能防沖措施，堰體頂部高程過低，無法正常取水，影響使用功能。

一般采取堰頂滿足引水渠正常取水，同時在堰體頂部設(shè)置2 ～4個沖砂缺口，枯水時，群眾可用編織袋裝土扎水，不影響取水，汛期有利于泄洪沖砂及漂浮雜物下泄。

4.1.3 滿足消能防沖的要求

1)消能防沖:通過分析計算，是否需要設(shè)置消力池。

計算消力池設(shè)計長度，采用《水力學(xué)計算手冊》中的公式:

2)海漫長度的計算:采用《水力學(xué)計算手冊》中的經(jīng)驗公式計算:

3)防沖槽深度的計算:

海漫的沖刷計算:采用《水閘設(shè)計規(guī)范》(SL265—2001)進行計算:

翼墻基礎(chǔ)的沖刷計算:依據(jù)實實地形，工程布置于順直河段，按非頂沖段沖刷計算公式，根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(GB50286—98)，非頂沖段的堤基沖刷深度由下式進行計算:

4.1.4 確保翼墻護岸及取水設(shè)施的安全

1)翼墻及護岸。

上游岸翼墻不滿足防洪標準的必須加高，下游岸翼墻頂部高程根據(jù)計算結(jié)果確定。要充分考慮下游最易遭受水毀的關(guān)鍵部位，基礎(chǔ)埋深及墻體厚度必須滿足要求，否則，翼墻、護岸一旦水毀，會直接威脅堰體的安全。

上游護岸的長度，要滿足不至于洪水漫堤，下游護岸有滿足于消能、防沖要求的足夠長度。例如:射水河祖師堰及官堰兩道攔河堰下游護岸長度不足，在2013年“7·9”特大暴雨洪水時，致使射水河祖師堰和官堰下游護岸水毀，進而接造成堰體壩肩水毀;射水河雷家堰的左岸上游護岸長度不足，致使洪水漫堤從左壩肩外低矮處泄水，形成泄流溝，幸未對壩肩造成影響。

2)取水口控制設(shè)施。

堅持設(shè)計理念，不能因建設(shè)資金等因素，減小規(guī)模，影響使用功能，甚至安全運行。

例如:射水河雷家堰修復(fù)時，引水渠進水口未修建進水閘等控制設(shè)施，在2013年“7·9”特大暴雨洪水時，洪水進入渠道，超負荷運行，造成了護岸及渠道水毀。

4.2 非工程措施

4.2.1 統(tǒng)籌安排

根據(jù)水毀程度和整治難易程度等情況，將影響群眾生產(chǎn)、生活的工程放在首位，分輕重緩急、統(tǒng)籌安排、分期實施。來不及修復(fù)的工程，可先采用臨時措施，待時機成熟，再采取切實可行的永久性工程措施。

4.2.2 綜合治理

攔河堰整治方案要與河道治理及防洪規(guī)劃相銜接。短期內(nèi)河道無法實施綜合治理的，但必須滿足攔河堰設(shè)計規(guī)模，確保攔河堰工程安全，以實現(xiàn)工程設(shè)計效益。

4.2.3 建設(shè)管理

攔河堰實施建設(shè)中，要實行“五制”，即項目業(yè)主負責制、招標投標制、建設(shè)監(jiān)理制、合同管理制、竣工驗收制，以確保工程質(zhì)量。

4.2.4 建后管護

完建后的水利工程，要落實管護機制，組建灌區(qū)水管協(xié)會或用水合作組織，讓受益群眾參與管理，以加強對水利工程設(shè)施管護。

4.2.5 嚴格執(zhí)法

要依靠市人民政府應(yīng)采取有力措施，制止不法采砂行為。采取聯(lián)合執(zhí)法，規(guī)范和整治河道采砂行為，對主要河流或重點河段實行全面禁采，讓河道休養(yǎng)生息。

總之，在制定攔河堰水毀修復(fù)或徹底整治方案時，要實地調(diào)查分析，找準攔河堰水毀破壞成因，分析易遭受破壞的部位，有利于方案設(shè)計時采取必要的措施。

建設(shè)管理上，加強建設(shè)施工質(zhì)量控制和安全監(jiān)督管理，落實建后運行管護措施，確保整治后正常安全運行，長期發(fā)揮效益。

［1］四川省水利電力廳. 四川省中小流域暴雨洪水計算手冊［S］. 成都:四川省水利廳，1984.

［2］四川省水利電力廳水文總站. 四川省水文計算手冊［S］.成都:四川省水利廳水文總站，1979.