庫爾楚河洪水分析與防洪工程措施探析

馬越

庫爾楚河洪水分析與防洪工程措施探析

馬越

（新疆巴音郭楞水文勘測局，新疆庫爾勒841000）

通過分析庫爾楚河基本概況及防洪現(xiàn)狀，對河道上中下游防洪工程中存在問題及庫爾楚河洪水成因、類型、災(zāi)害及洪峰流量進(jìn)行探討，結(jié)合庫爾勒市未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，從防洪保安角度提出防洪標(biāo)準(zhǔn)及工程方案，以期給工程建設(shè)提供借鑒。

庫爾楚河；洪水；防洪；工程；方案

1 概述

庫爾楚河是流向新疆巴州庫爾勒市庫爾楚園藝農(nóng)場的一條小河，發(fā)源于南天山支脈的霍拉山南坡，流域最高海拔3682 m，以積雪融水、降雨和地下水為主要補(bǔ)給來源的山溪性河流，從河源至出山口河長47.2 km，河流出山口以上集水面積達(dá)365 km2，流域平均寬度7.8 km，最大寬度15 km，流域平均海拔高度為1750 m，河道平均坡度45‰，出山口多年平均徑流量2930萬m3。

2 防洪現(xiàn)狀及存在的主要問題

2.1 防洪工程現(xiàn)狀

（1）庫爾楚河上游段（庫爾楚河源頭至出山口段），為山溪下切河流，河道比降約為1/13，主河床切割很深。此段的過洪能力較大，且無保護(hù)對象，現(xiàn)狀該段現(xiàn)狀無防洪設(shè)施。

（2）庫爾楚河中游段。自出山口至314國道段，河道進(jìn)入沖積扇徑流擴(kuò)散段。此段長約9.5 km，縱坡1/20～1/50，寬度80 m～1500 m。此段河道滲漏損失嚴(yán)重，后段主流的擺動性較大。南疆鐵路、314國道、高壓輸電線路、光纜、庫爾楚引水樞紐、干渠位于此段，且?guī)鞝柪丈蠋炀C合產(chǎn)業(yè)園區(qū)規(guī)劃的位置位于該段內(nèi)的左岸，所以該段是防洪的重要地段?，F(xiàn)狀右岸的防洪工程正在建設(shè)中，左岸長約8.6 km無防洪設(shè)施。

（3）庫爾楚河下游灌區(qū)段。314國道至庫爾楚與30團(tuán)交界泄洪溝首端，此段長5 km，縱坡1/50～1/100，寬度150 m～600 m。此河段右岸為庫爾楚園藝場機(jī)關(guān)、居民區(qū)、基本農(nóng)田所在地，根據(jù)該河段保護(hù)設(shè)施的重要性，確定該段是庫爾楚河防洪治理的重點(diǎn)地段。右岸防洪工程正在建設(shè)中；左岸位于30團(tuán)側(cè)，從上游鐵路橋和高速公路橋涵下泄的洪水由30團(tuán)進(jìn)行了治理，現(xiàn)狀已建有防洪設(shè)施。

（4）庫爾楚與30團(tuán)交界泄洪溝段長約2.66 km，河床寬度50 m～120 m，右岸2.66 km為庫爾楚園藝場的灌溉渠道、基本農(nóng)田和林帶，左岸為農(nóng)二師30團(tuán)的房屋、灌溉渠道、基本農(nóng)田及林帶。庫爾楚園藝場和30團(tuán)交界處泄洪溝左右岸的防洪工程正在建設(shè)中。

2.2 存在的問題

（1）上、中游缺乏控制性的調(diào)洪水庫工程，抵御大洪水和特大洪水的能力低，也影響充分合理利用水資源。

（2）通信預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)不健全，信息傳遞滯后，搶險(xiǎn)工作被動。

（3）根據(jù)庫爾勒市未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展，庫爾勒上庫綜合產(chǎn)業(yè)園區(qū)一部分規(guī)劃在庫爾楚河流域中游段（庫爾楚河出山口至314國道段）內(nèi)，而該段左岸未建設(shè)防洪設(shè)施，本次流域規(guī)劃需對該段左岸進(jìn)行防護(hù)。

3 洪水成因及類型、洪水分析

3.1 洪水成因

天然河道里影響洪水的主要因素有：氣候及自然地質(zhì)、地理兩大因素。影響洪水的氣象、氣候因素主要有：降水特征、流域積雪情況。影響洪水的自然地質(zhì)、地理因素主要有流域的地理特征、自然特征、地質(zhì)特征、河道特征等。

3.2 洪水類型

庫爾楚河發(fā)生的洪水從成因和發(fā)生時間上可以分為積雪融水型洪水、暴雨洪水和降雨、降雪混合型洪水。積雪融水型洪水多發(fā)生在5月～6月，暴雨性洪水一般出現(xiàn)在7月～8月，而降雨、融雪混合型洪水是由積雪融水型洪水與暴雨型洪水混合而成，此類洪水時有發(fā)生，一般多出現(xiàn)6月底至7月初。其特征為：兼有季節(jié)性積雪融水及暴雨洪水雙重形特征；由于混合型洪水過程之中的暴雨洪水過程是基于積雪融水洪水過程之上的，因此，洪峰高度一般比單純的暴雨洪水相對要高；混合型洪水由于對坡地的侵蝕作用強(qiáng)，含沙量大，更具危害性；洪峰流量量級及持續(xù)時間是由積雪量及暴雨強(qiáng)度和持續(xù)時間等多種混合因素決定的。

3.3 洪水災(zāi)害

由于庫爾楚河流域內(nèi)具有特殊的地形條件和氣候條件，防洪設(shè)施較為簡易，防洪等級為不足5年一遇，經(jīng)多年洪水沖刷、侵蝕，已難于應(yīng)對大洪水的威脅，河流仍處于“大洪大災(zāi)、小洪小災(zāi)”的局面。特別是夏季洪水，災(zāi)害嚴(yán)重，僅1987年6月的洪水就造成直接經(jīng)濟(jì)損失228萬元。

3.4 洪水分析

本次采用洪峰流量模比系數(shù)地區(qū)綜合頻率曲線法、洪峰模數(shù)法和設(shè)計(jì)暴雨推理公式法對庫爾楚河出山口設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行分析計(jì)算，并進(jìn)行對比分析和相互驗(yàn)證。通過庫爾楚河出山口設(shè)計(jì)洪峰流量成果合理性分析采用洪峰流量模比系數(shù)地區(qū)綜合頻率曲線法的成果。庫爾楚河出山口不同頻率設(shè)計(jì)洪峰流量表1。

4 防洪方案措施

4.1 防洪標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)庫爾楚河防洪現(xiàn)狀，本次防洪規(guī)劃范圍：自庫爾楚河老龍口到灌區(qū)末端；主要防護(hù)對象：人口0.4998萬人、耕地6.41萬畝、新工業(yè)園區(qū)、314國道、南疆鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施；防洪標(biāo)準(zhǔn)：20年一遇洪水。本次規(guī)劃確定庫爾楚河山區(qū)水庫需承擔(dān)下游防護(hù)對象防洪任務(wù)，20年一遇洪水(Q=277 m3/s)消減為10年一遇，相應(yīng)下游河道安全泄量210 m3/s。庫爾楚河河道的防洪標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表1 庫爾楚河出山口不同頻率設(shè)計(jì)洪峰流量流量單位：m3/s

表2 庫爾楚河防洪標(biāo)準(zhǔn)

4.2 庫爾楚河防洪工程整體規(guī)劃布置

本次庫爾楚河防洪規(guī)劃只對出山口到庫爾楚與30團(tuán)交界泄洪溝段作防洪規(guī)劃。另外，出山口到庫爾楚與30團(tuán)交界泄洪溝段的防洪工程正在實(shí)施，只有出山口后至314國道段流域左岸未進(jìn)行防護(hù)。所以本次防洪規(guī)劃只對河道左岸進(jìn)行防洪規(guī)劃。出山口至314國道段：河道右岸通過《庫爾勒市庫爾楚庫爾楚河防洪堤整治工程》已經(jīng)對該段右岸進(jìn)行了防護(hù)，本次主要對河道左岸進(jìn)行防護(hù)，對庫爾勒上庫綜合產(chǎn)業(yè)園區(qū)進(jìn)行保護(hù)，以確保上庫綜合產(chǎn)業(yè)園區(qū)的安全。

4.3 庫爾楚河防洪工程治導(dǎo)線規(guī)劃

庫爾楚河防洪工程體系脆弱，只能抵御一般洪水災(zāi)害，主要是沒有規(guī)劃選擇出合理和科學(xué)的河道防洪治導(dǎo)線。本次防洪規(guī)劃對河道治導(dǎo)線的選擇，照顧了歷史，兼顧了左右岸。

庫爾楚河在出山口之后，河道縱坡變緩，水流不斷擴(kuò)散，河床由窄變寬，擺動幅度加大，逐漸呈現(xiàn)平原游蕩性河道的特點(diǎn)。合理地規(guī)劃河道的治導(dǎo)線，合理的確定治導(dǎo)線的位置、線型及河道的整治寬度等，尤為重要。

4.3.1 河道整治寬度的確定

（1）河道穩(wěn)定寬度的計(jì)算：

穩(wěn)定寬度的計(jì)算對確定合理的河床整治寬度提供一定的參考依據(jù)。穩(wěn)定河寬與造床流量及比降的關(guān)系為：

式中：B為穩(wěn)定河段水面寬度；Q為造床流量,相當(dāng)于頻率P= (3%～10%)的洪水流量(m3/s)；J為河床比降；A為系數(shù)；

在穩(wěn)定河寬的計(jì)算公式中，沒有反映河流泥沙及河床質(zhì)地特性。河流特性不同，公式中系數(shù)A值也將不同。針對庫爾楚河的具體情況，在本次規(guī)劃中，系數(shù)A值參照目前國內(nèi)區(qū)內(nèi)現(xiàn)有資料，在A=2.5～5.0范圍內(nèi)選取，選取系數(shù)A值時，一般不宜過小，除考慮不同的河道的具體特點(diǎn)外，還要符合庫爾楚平原區(qū)河道寬淺這一特性。綜合以上分析，確定采用A=4.2。河道穩(wěn)定寬度計(jì)算均為80～200 m，河道計(jì)算造床流量采用相當(dāng)于頻率為P=10%的洪水流量，與本規(guī)劃中各河段采用的設(shè)計(jì)洪水流量基本一致。

（2）河道整治寬度確定的原則：庫爾楚河天然河道平原區(qū)變化很大，窄的地方只有50 m寬，寬的地方有5 km，大部分河段寬度均大于穩(wěn)定河寬，如果按各河段穩(wěn)定寬度進(jìn)行整治，工程量很大，且將降低河道的泄洪能力。因此在河道的規(guī)劃治理中，設(shè)計(jì)河道整治寬度要接近或稍大于穩(wěn)定河寬。對現(xiàn)有河道實(shí)際寬度大于由計(jì)算得出的穩(wěn)定河寬的河段，可不必對河道束窄。

4.3.2 治導(dǎo)線的位置規(guī)劃

治導(dǎo)線的位置應(yīng)根據(jù)河道治理的要求，確定合理的河道整治寬度，按因地制宜，因勢利導(dǎo)的原則來確定。本次規(guī)劃堤防的位置時，充分利用長期穩(wěn)定的深槽，沿河的抗沖河岸、陡坎，對已有的防洪堤和治河工程，做到上、下游平順銜接，左右岸統(tǒng)籌兼顧。對于個別曲率半徑小，曲折系數(shù)大的急彎，采取裁彎取直?？紤]到國道及鐵路過洪涵洞的安全，故此段以天然河岸線為治導(dǎo)線。

出庫爾楚河引水樞紐后，河床逐漸擴(kuò)散，下切漸緩，水流散慢，支叉眾多，河床最寬處可達(dá)5 km，滲漏極其嚴(yán)重，在314國道下游200 m處，由現(xiàn)狀防洪導(dǎo)流堤將洪水匯入29團(tuán)修建的蓄洪坑內(nèi)和泄洪渠道中，泄洪渠道從29團(tuán)團(tuán)部西面經(jīng)過，流入29團(tuán)下游的戈壁洼地，

4.3.3 治導(dǎo)線的形式

治導(dǎo)線的形式根據(jù)河道流量和彎曲程度確定。流量不同，整治線也有所不同，中水治導(dǎo)線一般是與造床流量相應(yīng)的河槽治理，此時水流造床作用最強(qiáng)烈，控制住了這一時期的水流，則不僅能控制中水河槽，而且能控制整個河道的演變。河道彎曲程度不同，治導(dǎo)線的形式也不一樣。本次規(guī)劃多數(shù)采用了順應(yīng)天然河勢的蜿蜒形和微彎形做為治導(dǎo)線布置的基本形式，各河段采用緩彎、或用直線相接，對于無漫灘和無河床的河段，治導(dǎo)線采用直線型，充分利用長期比較穩(wěn)定的主河槽和護(hù)岸、堤防工程，沒有改變原河道的本來面貌，個別段，根據(jù)河勢演變的趨勢，采取了裁彎取直的規(guī)劃方案。

4.4 防洪工程規(guī)劃

從庫爾楚河平原區(qū)防洪的角度看，只有在庫爾楚河上游建設(shè)具有控制能力的徑流調(diào)節(jié)工程，控制徑流，調(diào)節(jié)洪水，這樣才能從根本上解決洪水的危害，保證平原區(qū)居民的安居樂業(yè)。本此防洪規(guī)劃在庫爾楚河左岸，出山口至鐵路段新建防洪堤8.6 km，確保產(chǎn)業(yè)園區(qū)安全。該段堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇洪水，本次規(guī)劃確定庫爾楚河山區(qū)水庫需承擔(dān)下游防護(hù)對象防洪任務(wù)，20年一遇洪水(Q=277 m3/s)消減為10年一遇，相應(yīng)下游河道安全泄量210 m3/s。根據(jù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)規(guī)劃本次防洪工程作為遠(yuǎn)期工程。

5 結(jié)語

因防洪工程不健全，使得庫爾楚河經(jīng)常出現(xiàn)小水大災(zāi)現(xiàn)象。通過分析庫爾楚河防洪工程中存在問題和洪水特性，根據(jù)區(qū)內(nèi)防護(hù)重點(diǎn)，提出庫爾楚河防洪工程方案，并重點(diǎn)對防洪工程的河寬確定、治導(dǎo)線形式等進(jìn)行分析，以確保工程建設(shè)科學(xué)合理。

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1673-9000（2017）02-0051-03

2016-12-20

馬越（1987-）男，新疆和碩人，助理工程師，主要從事水文相關(guān)工作。