葉爾羌河流域防洪治理效果評(píng)估

毛遠(yuǎn)輝，李 江

(新疆水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)管理局，新疆烏魯木齊830000)

1 引言

葉爾羌河位于塔里木盆地的西南面，是新疆10億m3以上較大的流域性河流，發(fā)源于喀喇昆侖山脈，多年平均徑流量為76.85×108m3，位居新疆第四，是我國(guó)最大的內(nèi)陸河——塔里木河的四大源流之一[1]。

葉爾羌河灌區(qū)是特大型灌區(qū)在全國(guó)位居第四,在新疆排名第一，灌溉面積為753.39×104畝。土地遼闊，水資源豐富，但同時(shí)也存在著春旱、夏洪的矛盾，以及面臨鹽堿、風(fēng)沙、缺電、生態(tài)環(huán)境脆弱等問(wèn)題的困擾，但主要矛盾表現(xiàn)為流域內(nèi)豐富的水資源得不到有效利用，其根本原因是水資源時(shí)空分布不均造成的春旱、夏洪，突出表現(xiàn)為洪水災(zāi)害頻繁。

葉爾羌河山區(qū)河段多是高山和陡坡，表現(xiàn)為典型的高原區(qū)狹窄型峽谷。在汛期，經(jīng)常發(fā)生暴雨洪水、融雪暴雨引起的混合洪水、冰川堰寨湖潰壩洪水。洪峰高，流量大，威脅著下游平原的防洪安全。葉爾羌河是新疆洪水多發(fā)、洪峰流量最大的河流。實(shí)測(cè)最大洪峰流量6270 m3/s。

以水利設(shè)施為代表的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)還很落后，流域水能資源開(kāi)發(fā)相對(duì)緩慢，特別是葉爾羌河洪水嚴(yán)重威脅兩岸人民群眾的生命及財(cái)產(chǎn)安全，制約了葉爾羌河流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的協(xié)同可持續(xù)發(fā)展，為改善流域生態(tài)環(huán)境，提高農(nóng)牧民收入和加快脫貧致富，促進(jìn)流域的社會(huì)進(jìn)步、民族團(tuán)結(jié)和邊疆穩(wěn)定，開(kāi)展并完成對(duì)葉爾羌河流域的整體防洪治理是十分迫切的，在此基礎(chǔ)上對(duì)治理效果進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估是十分必要的。

2 研究區(qū)域概況

葉爾羌河流域水系及水文站網(wǎng)分布、三級(jí)區(qū)各水資源統(tǒng)計(jì)、行政及水資源分區(qū)分別見(jiàn)圖1、表1、表2。

圖1 葉爾羌河流域水系及水文站網(wǎng)分布示意圖

表1 葉爾羌河流域三級(jí)區(qū)各水資源統(tǒng)計(jì)分析 單位：億m3

2.1 水利現(xiàn)狀與建設(shè)情況

《新疆葉爾羌河防洪規(guī)劃報(bào)告》于2003年取得了水利部和自治區(qū)人民政府的批復(fù)，從此開(kāi)啟了葉爾羌河整體防洪治理頂層設(shè)計(jì)的序幕，作為法定行政技術(shù)指導(dǎo)性文件[2]，在葉爾羌河上總共規(guī)劃了54處防洪工程，其中亟待治理的25處防洪險(xiǎn)工段被列為應(yīng)急防洪項(xiàng)目，截止到2016年葉爾羌河歷年利用各種防洪資金已建成101.72 km防洪護(hù)岸及堤防工程；2015年國(guó)家發(fā)展改革委批復(fù)了葉爾羌河防洪工程整體可研報(bào)告，確定治理范圍為阿爾塔什水利樞紐以下至匯河口之間的葉爾羌河干流河道，治理總長(zhǎng)760 km，主要涉及喀什地區(qū)的四縣二師，分別為莎車(chē)縣、麥蓋提縣、澤普縣、巴楚縣及第一師、第三師，防洪項(xiàng)目共計(jì)77段。

目前上游阿爾塔什水利樞紐已竣工并開(kāi)始發(fā)揮效益，同時(shí)760多千米中下游河道的防洪治理也全面展開(kāi)。葉爾羌干流防洪采用堤庫(kù)結(jié)合的防洪工程體系，根據(jù)阿爾塔什水利樞紐工程的防洪作用和調(diào)度方式，待阿爾塔什水利樞紐工程建成后，可使各保護(hù)區(qū)的防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到50 a一遇或50 a一遇以上，目前在葉爾羌河已形成85處防洪工程，其中《葉爾羌河流域防洪規(guī)劃》提出的重點(diǎn)險(xiǎn)工險(xiǎn)段54處，村組防洪工程31處?？紤]到目前16處防洪工程已完全建設(shè)，兵團(tuán)3處另籌建設(shè)，“整體可研報(bào)告”尚需治理的防洪工程有66處。防洪工程現(xiàn)狀及完成情況見(jiàn)表3。

表3 防洪工程現(xiàn)狀及完成情況一覽表

2.2 存在問(wèn)題及原因

存在問(wèn)題：河流兩岸崩塌，引水口等相關(guān)水利設(shè)施被沖毀，甚至沖垮橋梁，淹沒(méi)了低洼地區(qū)[3]。

主要原因：防洪工程設(shè)施簡(jiǎn)陋，防洪標(biāo)準(zhǔn)低，抗洪能力差；防洪、泄洪體系不完善，排洪不暢，洪水無(wú)出路；部分引水設(shè)施在行洪河道內(nèi)，嚴(yán)重影響河道行洪；防洪戰(zhàn)線長(zhǎng)，農(nóng)民負(fù)擔(dān)過(guò)重。目前仍有20多個(gè)臨時(shí)引水口尚未修復(fù)，每年都要在河流上筑壩引水，從而增加了防洪的負(fù)擔(dān)[4]。下游河道淤塞，汛期洪水頻發(fā)水流散失嚴(yán)重，夏河林場(chǎng)河道多處受阻，難以正常向塔河干流輸水,嚴(yán)重影響下游生態(tài)[5]。

2.3 解決的途徑與方法

阿爾塔什水利樞紐建成前以消能為主，防護(hù)為輔，庫(kù)堤結(jié)合，保護(hù)生態(tài)人居環(huán)境。隨著阿爾塔什水利樞紐的下閘蓄水，改變了葉爾羌河山區(qū)無(wú)控制性水庫(kù)的歷史，有效地調(diào)控消減了巨大的洪峰，避免了其直接進(jìn)入平原河段，降低了平原灌區(qū)發(fā)生大范圍洪水災(zāi)害的概率。根據(jù)《新疆阿爾塔什水利樞紐工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用20 a一遇，洪峰流量5590 m3/s,上游圍堰削峰后下泄流量2525 m3/s，若采用10 a一遇洪水，洪峰流量4272 m3/s，削峰后下泄流量2304 m3/s。阿爾塔什水庫(kù)建成后20 a一遇洪水的控泄流量為1750 m3/s(相當(dāng)于河道天然情況下2.5 a一遇洪水)。

3 防洪治理效果評(píng)估

3.1 指導(dǎo)思想及原則

葉爾羌流域整體防洪治理工程秉承了分級(jí)分區(qū)，輕重緩急、分步分策、因地制宜。防洪規(guī)劃的指導(dǎo)思想是“以防為主、綜合治理、蓄浚結(jié)合、重點(diǎn)防護(hù)、兼顧經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與生態(tài)效益”，主要體現(xiàn)在治理措施為修建護(hù)岸、堤防，疏浚河道，充分發(fā)揮現(xiàn)有灘地的滯洪作用，封灘育林穩(wěn)定河岸，引洪至灌區(qū)等。中下游游蕩型河段的治理思路是：“穩(wěn)定河勢(shì)、防止沖刷，漫溢，局部封堵汊河、裁彎取直、穩(wěn)定險(xiǎn)工段”。下游生態(tài)林河道進(jìn)行疏浚，確保實(shí)現(xiàn)向塔河輸水的任務(wù)。

3.2 工程措施布局合理性

防洪治理工程統(tǒng)籌兼顧上下游和左右岸，進(jìn)行了較合理的布局[6]。上游山區(qū)段修建山區(qū)控制性水庫(kù)調(diào)蓄洪水，削減洪峰；平原灌區(qū)上、中游應(yīng)修建護(hù)岸和防洪壩工程，以穩(wěn)定河岸，提高河道的過(guò)洪能力，保護(hù)兩岸城鎮(zhèn)、村莊以及相關(guān)設(shè)施，特別是農(nóng)田、水利工程的安全；灌區(qū)下游主要修建堤防，防止沿河農(nóng)田和村莊發(fā)生洪水，防洪與分洪灌溉相結(jié)合，保證水庫(kù)蓄水的同時(shí)，布置好泄洪通道。下游的生態(tài)林通道主要依靠疏浚河道的方式，結(jié)合一些堤防工程，以保障向塔里木河的持續(xù)供水，維持好下游生態(tài)林的綠色屏障[7]。防洪工作的重點(diǎn)是平原灌區(qū)，這也是流域的主要經(jīng)濟(jì)區(qū)。

3.3 堤防護(hù)岸形式選取的合理性

葉爾羌河流域防洪近期工程綜合考慮河道地形、地質(zhì)和天然建筑材料的分布情況，經(jīng)分析河道河床粒徑大小、縱坡、沖淤情況，結(jié)合歷年防洪工程運(yùn)行過(guò)程中取得的經(jīng)驗(yàn)，將河道從上游到下游分為3段，分別為山區(qū)到平原的過(guò)渡段、平原河段、游蕩性河段。通過(guò)對(duì)已建防洪治理工程項(xiàng)目的統(tǒng)計(jì)分析，可知目前葉爾羌河流域主要采取的堤岸防洪形式是順壩護(hù)岸和坡式護(hù)岸以及兩者結(jié)合的形式，見(jiàn)表4。

表4 葉爾羌河各種堤防護(hù)岸工程形式一覽表

山區(qū)到平原的過(guò)渡段0+000～36+000段：結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖2～圖4。一般地下水位埋深較大，基礎(chǔ)開(kāi)挖深度為6.5 m～9.0 m，河道順直且水流流態(tài)平順的河段不設(shè)水平防護(hù)，局部流態(tài)復(fù)雜且存在集中沖刷可能的河段需加強(qiáng)基礎(chǔ)防沖刷的措施，增設(shè)水平鋼筋石籠；地下水位埋深較淺河段，基礎(chǔ)開(kāi)挖過(guò)深存在施工排水困難的問(wèn)題，故采取降低基礎(chǔ)埋深增大水平防護(hù)的措施防止基礎(chǔ)淘刷破壞，基礎(chǔ)挖深4.0 m～5.0 m，鋪設(shè)雙層格賓石籠長(zhǎng)5.0 m～9.0 m。

圖2 ①漿砌石護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式

圖3 ②漿砌石+鋼筋石籠的護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式

圖4 ③漿砌石+格賓石籠的護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式

平原河段36+000～84+000段：結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖5～圖7。而復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)形式主要優(yōu)勢(shì)是既發(fā)揮了卵石料抗沖耐磨的特性又考慮了現(xiàn)澆砼板施工方便快捷的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)洪水位以下為500 mm厚的漿砌石襯砌，以上為200 mm現(xiàn)澆砼板，基礎(chǔ)埋深為6.5 m～9.0 m，而當(dāng)在地下水位埋深淺的河段，會(huì)遇到施工排水難度大的問(wèn)題，采用基礎(chǔ)根部水平鋪設(shè)格賓石籠的方式，降低開(kāi)挖深度至4.0 m～5.0 m，這樣既經(jīng)濟(jì)又施工方便；現(xiàn)澆砼板相對(duì)于漿砌石結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)施工方便、工期短，但抗礫卵石、漂石沖擊、碰撞的能力不足，在河床順直水流平順的河段缺乏卵石料料源的情況下適宜采用，同樣可根據(jù)地下水位埋深的情況進(jìn)行選擇。

圖5 ④現(xiàn)澆砼板護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式

圖6 ⑤現(xiàn)澆砼板+格賓石籠的護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式

圖7 ⑥漿砌石+現(xiàn)澆砼板的護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式

游蕩性河段84+000～280+00段：結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖6、圖9～圖12。其中圖9、圖11、圖12的三種結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)于葉爾羌河麥蓋提縣東河灘防洪工程[8]，分三期實(shí)施。一期樁號(hào)159+135～161+024段于2015年實(shí)施，其護(hù)岸形式為見(jiàn)圖12；二期樁號(hào)158+535～159+135段于2012年實(shí)施，其護(hù)岸形式見(jiàn)圖11；三期樁號(hào)157+135～158+535段于2013年實(shí)施，護(hù)岸形式見(jiàn)圖9。投資情況，一期超過(guò)2000萬(wàn)元/km，二期超過(guò)了3000萬(wàn)元/km，三期1000萬(wàn)元/km左右；一期基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式抗沖刷能力較強(qiáng)，連續(xù)墻體剛度大、整體性好、但板間峰易出現(xiàn)問(wèn)題[9]，后期維護(hù)困難，二期水力插板施工方便與一期比較不存在導(dǎo)流，防沖刷能力以及整體性較好，但要求施工機(jī)械設(shè)備和施工隊(duì)伍專業(yè)性強(qiáng)，單位造價(jià)昂貴。三期雷諾護(hù)墊護(hù)砌+格賓石籠+透水四面六邊砼框架結(jié)構(gòu)形式施工工序簡(jiǎn)單，工期短，透水性強(qiáng)有利于河道兩岸植物生態(tài)健康發(fā)展，維護(hù)水與土體的自然交換，但是對(duì)卵石料的需求很大，會(huì)因?yàn)檫\(yùn)距增大而引起投資過(guò)大的問(wèn)題，另外作為半臨時(shí)性工程，運(yùn)行維護(hù)成本較大。圖9基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式施工工藝復(fù)雜，施工難度較大，較圖10的護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式造價(jià)高很多，且存在防滲墻體水毀倒塌的案例，在粉細(xì)砂河床防護(hù)效果不穩(wěn)定，影響因素有待進(jìn)一步研究。

圖8 ⑦漿砌石+現(xiàn)澆砼板+格賓石籠

圖9 ⑧雷諾護(hù)墊+槽孔砼連續(xù)墻+C20砼灌注柱的護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式

圖10 ⑨雷諾護(hù)墊+格賓石籠+透水框架的護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式

圖11 ⑩現(xiàn)澆砼板+水力插板+摩擦柱的護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式

圖12 砼板+振動(dòng)沉模砼墻+C20砼灌注柱護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式

4 結(jié)論

(1)葉爾羌河流域整體防洪治理工程是新疆第一條進(jìn)行全流域、系統(tǒng)、科學(xué)規(guī)劃治理的河流[10]，按輕重緩急分期分步有序?qū)嵤〉昧艘欢ǖ闹卫硇Ч?。避免了以往防洪治理工程設(shè)計(jì)中“頭痛醫(yī)頭，腳痛疼醫(yī)腳”重復(fù)浪費(fèi)使用資金的應(yīng)急治理方式，達(dá)到了長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃、全面設(shè)計(jì)、分期實(shí)施、重點(diǎn)突出的治理目標(biāo)。

(2)阿爾塔什水利樞紐[11]已竣工并發(fā)揮了防洪效益，把一般防護(hù)對(duì)象和重點(diǎn)防護(hù)對(duì)象的防洪標(biāo)準(zhǔn)都提高了，分別從不足2.5 a一遇、20 a一遇提高到20 a一遇、50 a一遇，對(duì)葉爾羌河下游防洪產(chǎn)生了積極的影響。防洪體系實(shí)現(xiàn)了以水庫(kù)控泄為主、堤防護(hù)岸防護(hù)為輔、庫(kù)堤結(jié)合運(yùn)行的方式，可確保葉河流域人居環(huán)境和生態(tài)效益得到顯著提升。同時(shí)開(kāi)展山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用評(píng)估及完善[12]，進(jìn)一步完善洪水風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)，提高洪水管理信息化水平，為全面建設(shè)和諧社會(huì)提供可靠的科技保障。

(3)通過(guò)對(duì)葉爾羌河流域水利現(xiàn)狀與建設(shè)情況的梳理，分析比較了已建的11種不同的堤防護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式，可以看出河道特征和洪水特點(diǎn)是影響堤防護(hù)岸結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定的關(guān)鍵因素，其次結(jié)構(gòu)形式的選型還受施工條件、占地、投資造價(jià)和生態(tài)景觀需求等因素影響。

(4)對(duì)葉爾羌河流域防洪治理工程設(shè)計(jì)應(yīng)避免采用簡(jiǎn)單“渠化”的硬質(zhì)處理方案，應(yīng)分級(jí)分區(qū)，因河道特征和洪水特點(diǎn)施策，以“生態(tài)、綠色、環(huán)?！崩砟顬橐I(lǐng)，構(gòu)建適合南疆游蕩性河道的“護(hù)岸、護(hù)灘”治理模式，探索具有“透水性、柔性、適應(yīng)變形能力強(qiáng)”的結(jié)構(gòu)形式，以新時(shí)期治水理念推進(jìn)河湖生態(tài)走廊建設(shè)，確保3億m3生態(tài)水的下泄，為葉爾羌河下游沙漠區(qū)脆弱的生態(tài)環(huán)境及塔里木河綠色走廊的注入新的活力。

(5)傳統(tǒng)的河道防洪工程治理模式功能單一，主要以防洪堤、護(hù)坡和河道疏浚為主，可通過(guò)在緊鄰城鎮(zhèn)鄉(xiāng)村的河段融合“生態(tài)、景觀、旅游”、民生需求及美麗家園的主題建設(shè)，即滿足防洪功能的同時(shí)又兼顧河道景觀的提升[13]，以生態(tài)水利的思路去改善周邊生態(tài)環(huán)境，為當(dāng)?shù)鼐用駹I(yíng)造休閑娛樂(lè)場(chǎng)所。