巴楚縣民生渠首上游防洪工程河道整治段治導(dǎo)控制線布置探討

金宗興

（喀什地區(qū)水利水電勘測設(shè)計院，新疆 喀什 844000）

1 工程概況

巴楚縣民生渠首上游防洪工程是葉爾羌河防洪規(guī)劃中的重點防洪工程之一，位于葉爾羌河下游左岸，民生引水樞紐上游，是《新疆葉爾羌河防洪規(guī)劃報告》[1]中的第40 號工程。民生渠首上段防洪工程位于葉爾羌河中下游的沖積平原上，地形平坦，河床寬2000 m～3000 m，河床縱坡為1/2500，洪水期水面高出地面，河道流向為東北方向，水流分散且不穩(wěn)定，無明顯的陡坎和深溝，主流經(jīng)常變動，但總趨勢偏向左岸。經(jīng)過十幾年洪水和徑流影響，右岸不斷的淤積，左岸不斷的沖刷，整個工程的地形為南東傾向于北西，即南東高，北西低，是葉爾羌河Ⅰ級階地。規(guī)劃防洪段全長3.3 km，樁號為206+645～209+945，塊石鉛絲籠順壩3 km，混凝土板順壩0.3 km，井柱丁壩15 條。工程現(xiàn)狀為樹梢塊石、塊石鋼筋籠、土堤，防洪標(biāo)準(zhǔn)低，抗洪能力差，嚴(yán)重威脅民生渠首、蘇庫恰克水庫巴楚放水渠的安全運行及巴楚縣48533.33 hm2農(nóng)田、22.2 萬人民群眾的生命財產(chǎn)安全。為減輕灌區(qū)群眾沉重的防洪負(fù)擔(dān)，保護(hù)生命財產(chǎn)安全，促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)民生渠首上游防洪工程是十分必要的。

結(jié)合《新疆葉爾羌河防洪規(guī)劃報告》進(jìn)行防洪段重要性研判，結(jié)合防洪投資，本次規(guī)劃段的樁號確定為205+390～208+590，長3200 m。防洪堤堤基巖性主要為低液限粉土和細(xì)（粉）砂，堤身填筑土料主要為低液限粉土和細(xì)（粉）砂，干密度較低且不均一，堤身填筑質(zhì)量差，堤身岸坡穩(wěn)定性劃分為第3 類，岸坡穩(wěn)定性較差。防洪堤全段河床以上采用現(xiàn)澆混凝土板護(hù)砌，河床以下采用水力插板連續(xù)墻防護(hù)。

2 河道整治段治導(dǎo)控制線的布置

2.1 河道整治段治導(dǎo)控制線布置原則

根據(jù)《新疆葉爾羌河防洪規(guī)劃報告》，各河段的整治寬度應(yīng)遵循因地制宜、合理規(guī)劃的原則。河道整治寬度要力求接近穩(wěn)定河床寬度，但同時要考慮宣泄時遇洪水的要求，不能降低河道的安全泄洪能力和滯洪能力，還要考慮整治工程量的合理控制和對岸堤防要有一定的緩沖區(qū)，從而制定出合理的河道左岸的治導(dǎo)線。

治導(dǎo)控制線的規(guī)劃原則是力求與天然河道主河槽相適應(yīng)，統(tǒng)一規(guī)劃，尊重歷史，兼顧左右岸。一個河段兩岸堤防間距應(yīng)大致相等，不宜突然放大或縮小。河道護(hù)岸一般應(yīng)以短小丁壩或短小井柱為主。當(dāng)必須做較長挑流壩時，一定要給河道留下足夠的河寬。在現(xiàn)狀河寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于計算和穩(wěn)定河寬時，亦應(yīng)因勢利導(dǎo)，穩(wěn)定現(xiàn)狀為主，不強(qiáng)求過分縮窄河道；治導(dǎo)控制線曲率半徑不能太小，盡量避免急彎。堤線應(yīng)力求平順，各堤段平緩連接。堤防工程應(yīng)盡可能利用現(xiàn)有堤防和有利地形，修筑在土質(zhì)較好、比較穩(wěn)定的灘岸上[2]。

2.2 治導(dǎo)線布置方案

根據(jù)實測地形圖，204+990～207+045 段現(xiàn)狀河寬為425 m～685 m，207+045～207+745 段 現(xiàn) 狀 河 寬 為724 m～850 m，207+745～208+590 段現(xiàn)狀河寬為850 m～1065 m，根據(jù)水文分析結(jié)論，設(shè)計洪峰流量2303 m3/s，《葉爾羌河防洪規(guī)劃報告》中確定此段穩(wěn)定河寬889 m，巴楚縣在此段修建三道土堤，縮窄了河床，根據(jù)現(xiàn)狀本次防洪段確定了兩條治導(dǎo)控制線，一是沿著現(xiàn)狀河堤線制定治導(dǎo)線；二是沿著老堤線制定治導(dǎo)線。

《葉爾羌河防洪規(guī)劃報告》中確定此段穩(wěn)定河寬889 m，巴楚縣在此段修建三道土堤，縮窄了河床，根據(jù)現(xiàn)狀本次防洪段確定了兩條治導(dǎo)控制線，一是沿著現(xiàn)狀河岸線制定治導(dǎo)線；二是沿著老堤線制定治導(dǎo)線。

方案一：此方案沿著現(xiàn)狀河岸作為治導(dǎo)線，防洪堤需占用部分耕地，沒有破壞胡楊林，相比較方案二長度短，土方量較少，防沖深度要深于方案二。但是考慮到河道的行洪寬度為890.00 m，由《葉爾羌河防洪規(guī)劃》計算穩(wěn)定河寬可知民生渠首在墩闊坦以下，穩(wěn)定河寬為889.08 m，目前該河段河床實際寬度為350 m～1065 m，局部河段不滿足河道整治寬度和流域防洪規(guī)劃最小要求，此方案的穩(wěn)定河寬達(dá)不到設(shè)計要求，不能滿足《葉爾羌河防洪規(guī)劃報告》中的穩(wěn)定河寬。從施工的角度比較，臨近河岸，需全段修筑導(dǎo)流圍堰施工，圍堰工程量大，施工排水的難度較大。

方案二：此方案是沿著現(xiàn)狀老堤線作為治導(dǎo)線，可滿足《葉爾羌河防洪規(guī)劃報告》中要求的穩(wěn)定河寬。防洪堤不占用耕地，但是此防洪堤建立在原有老堤之上，靠近胡楊林，會破壞一定數(shù)量的胡楊林，長度稍長，土方量加大。但此防洪堤修建在老堤線之上，土質(zhì)較好、比較穩(wěn)定，施工導(dǎo)流段工程量少施工排水難度小。

確定合理的河床整治寬度，明確民生渠首上游防洪工程的治導(dǎo)線是布置本次工程的重要依據(jù)。根據(jù)上游段防洪工程的具體情況，充分考慮新建的防洪提對上、下游的影響，左右岸的影響。故推薦方案二即沿著老堤線制定治導(dǎo)線作為本防洪堤的治導(dǎo)線方案。

2.3 河道穩(wěn)定寬度計算

本次防洪工程在葉爾羌河下游，采用阿爾圖寧公式[3]計算穩(wěn)定河寬：

式中：By為穩(wěn)定河段水面寬度，m；Ax為河寬系數(shù)，《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB 50286-2013） 介紹游蕩性河道A 取值范圍2.23～5.41，結(jié)合葉爾羌河實際，本次取Ax=4；Q 為造床流量，m3/s；J 為河床縱坡。將上述數(shù)值代入式（1）計算結(jié)果見表1。

表1 民生渠首上游防洪堤穩(wěn)定河寬寬度計算表

由《葉爾羌河防洪規(guī)劃報告》計算穩(wěn)定河寬可知民生渠首在墩闊坦以下，穩(wěn)定河寬為889.08 m。目前該河段河床實際寬度為350 m～1065 m，局部河段不滿足河道整治寬度和流域防洪規(guī)劃最小要求，故本次205+390～06+590 段防洪堤的壩軸線布置在現(xiàn)有的土堤之上，以此可確保該段行洪寬度不小于889.08 m，與葉河防洪規(guī)劃中河段河道穩(wěn)定寬度基本一致。

計算斷面的水位流量關(guān)系曲線推求采用曼寧公式：

式中：I 為洪水洪痕比降；Z 為上、下比降斷面水位差，m；L 為上、下比降斷面之間的距離，m；Q 為流量，m3/s；A 斷面面積，m2；R 水力半徑，m；n 為河道糙率。

其水力計算見表2。

表2 民生渠首上游防洪河段水力計算成果表

2.4 治導(dǎo)線總體布置

從《葉爾羌河防洪規(guī)劃》中可知，規(guī)劃防洪段長度為3.3 km，結(jié)合實測現(xiàn)狀防洪堤的情況，本次規(guī)劃的防洪堤為205+390～208+590 長3.2 km，設(shè)計洪峰流量為2303 m3/s，現(xiàn)狀河段寬度最窄處為350 m，最寬處為1065 m，河道左岸靠近蘇庫恰克水庫放水渠，右岸為灘地和胡楊林，為此，205+990～207+190段為滿足河道行洪寬度，治導(dǎo)線布置在老堤線的順直段上，治導(dǎo)線寬度確定為1000 m；207+190～208+590 段治導(dǎo)線布置在老堤線的彎段上，根據(jù)河道的走向，采用弧段布置，治導(dǎo)線寬度為1100 m。在首段和末端均設(shè)置裹頭進(jìn)行防護(hù)，在末端設(shè)45 m 長的塊石鋼筋籠連接段，與已建的蘇庫恰克水庫放水渠入河口右側(cè)的塊石鋼筋籠相連接[4]。其防洪堤治導(dǎo)線寬度結(jié)果見表3。

表3 防洪堤治導(dǎo)線寬度確定表

3 結(jié)論

巴楚縣民生渠首上游防洪工程河道整治段治導(dǎo)線布置與設(shè)計是河道治理、控制引導(dǎo)水流流向、保護(hù)堤岸等的依據(jù)，治導(dǎo)線布置必須兼顧上下游與左右岸關(guān)系，不得隨意改變水流流向，按照所規(guī)劃的治導(dǎo)線布置方案，進(jìn)行河道整治，修建控制引導(dǎo)河流流向、保護(hù)堤岸等工程，因勢利導(dǎo)，保證河道正常的行洪與泄洪。該防洪工程于2016 年3 月開工建設(shè)，并于當(dāng)年6 月底竣工運行，工期共4 個月。工程運行實踐表明，沿著老堤線制定治導(dǎo)線作為民生渠首上游防洪工程防洪堤治導(dǎo)線的布置方案科學(xué)合理，對于保證行洪通暢及防洪工程、堤壩的安全具有積極意義。