塔里木河干流防洪工程規(guī)劃探析

黃國強(qiáng)

(塔里木河流域管理局,新疆 庫爾勒 841000)

塔里木河干流起于阿克蘇河、葉爾羌河以及和田河交匯處的肖夾克，歸宿于臺特瑪湖，全長1321km[1- 2]。塔里木河干流洪水災(zāi)害頻繁，由于缺乏統(tǒng)一的防洪體系，防洪效果差，防洪能力不足，極大地威脅著兩岸人民的生活、生產(chǎn)安全。因此，需對干流系統(tǒng)的防洪工程規(guī)劃進(jìn)行探討。

1 水系概況

塔里木河屬大陸性暖溫帶極端干旱氣候，多年平均降水量17.4～42.8mm，年蒸發(fā)能力為1125～1600mm[3- 4]。歷史上塔里木河流域的9大水系均有水匯入塔里木河干流。受多種因素影響，目前與塔里木河干流有地表水聯(lián)系的只有阿克蘇河、葉爾羌河、和田河[5]。干流水系基本情況見表1。

2 防洪現(xiàn)狀及存在問題

2.1 防洪工程現(xiàn)狀

雖然在塔里木河中游修建了152km不連續(xù)簡易堤防，但由于修建時(shí)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，大部分堤防損毀嚴(yán)重，已失去防護(hù)作用。

2.2 輸水堤工程現(xiàn)狀

為了防止塔里木河干流洪水無效漫溢和滿足向下游輸水的要求，干流修建了輸水堤工程。建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)采用10a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，在塔里木河洪水漫溢、跑水嚴(yán)重的河段共修建輸水堤649.45km。

2.3 干流防洪存在問題

(1)目前河道無堤段線路長，抵御洪水能力差[6]，汛期兩岸群眾防洪壓力大。如阿拉爾市干流左岸9團(tuán)8連部分地段，干流流量約600m3/s，基本上每年洪水都淹沒耕地。

(2)設(shè)防措施多樣，缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，已建防洪工程均為因害設(shè)防，不能形成完善的防洪體系。防洪工程標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到10a一遇，上游部分良田基本沒有堤防工程，一些堤防也是簡單堆土形成，甚至沒有碾壓。洪水威脅嚴(yán)重的一些險(xiǎn)工段，修建了以土石堤壩為主的防洪工程，輔以鉛絲籠和梢捆卵石壓壩、植柳固堤等措施，多為臨時(shí)性工程，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)低，抗洪能力有限。

(3)主河槽臨近重要社會保護(hù)對象，防洪形勢嚴(yán)重。一些村莊臨主河槽很近，如上游農(nóng)1師15團(tuán)、14團(tuán)、12團(tuán)、13團(tuán)所屬部分單位駐地均離河岸較近，農(nóng)1師14團(tuán)6連駐地距河岸僅330余m，南口監(jiān)獄基本臨河。沙雅監(jiān)獄為此每年投入大量財(cái)力、物力防洪，修建了許多臨時(shí)性防洪工程，洪水經(jīng)常毀堤。

(4)局部河勢不穩(wěn)，河道彎曲過度，抗沖能力差[7]，洪水淘刷垮岸、侵蝕耕地嚴(yán)重。阿拉爾市段河道局部河勢變化大，左岸9團(tuán)8連、11連垮岸嚴(yán)重。8連垮岸侵蝕耕地縱深超過500m、長度2.5～3.0km，11連垮岸侵蝕耕地縱深約200m、長1.5～2.0km，同時(shí)，引水口受洪水頂托和河勢變化，多處遭到破壞、脫流。

(5)局部段跨河建筑物設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，嚴(yán)重礙洪，影響河道行洪安全。如喀爾曲尕大橋目前過流能力嚴(yán)重不足，2011年8月現(xiàn)場查勘時(shí)，水面離橋底僅有10～20cm，嚴(yán)重影響河道行洪，現(xiàn)狀過流能力僅200m3/s。

表1 塔里木河干流水系基本情況

3 水文分析

3.1 水文站網(wǎng)布置

塔里木河干流自1956年開始設(shè)立阿拉爾和新其滿水文站以來，截至目前主要控制性水文站有阿拉爾水文站、新其滿水文站、英巴扎水文站、烏斯?jié)M水文站、恰拉水文站等[8]，其中阿拉爾水文站和新其滿水文站為國家基本水文站，其它站均為專用站。

3.2 洪水特性

塔里木河干流的洪水主要由阿克蘇河、葉爾羌河、和田河山區(qū)暴雨及冰雪融水共同形成[9]，但天山南坡的渭干河、庫車河等發(fā)生暴雨洪水時(shí)，可能有部分余洪到達(dá)塔里木河。塔里木河干流的洪水過程型式呈單峰型或連續(xù)多峰型，是由某一條源流或三源流洪峰遭遇形成，為塔里木河干流大洪水的主要型式，其特點(diǎn)是洪峰高、洪量大，對塔里木河干流威脅嚴(yán)重；連續(xù)多峰型洪水過程是由三源流洪水交錯(cuò)形成，這種類型洪水的過程矮胖，洪峰一般不高，但洪量較大，歷時(shí)較長，洪水沿程削減相對較少，對塔里木河干流威脅也較嚴(yán)重。因?yàn)楦邷睾徒邓话愣技性谙募?，塔里木河干流最大的洪峰流量主要出現(xiàn)在7—9月。

4 防洪工程規(guī)劃

4.1 規(guī)劃思想

本次規(guī)劃以防治塔里木河干流洪水災(zāi)害為主要目的，堅(jiān)持綜合協(xié)調(diào)[10]，充分考慮上下游、左右岸以及沿岸生態(tài)、農(nóng)牧業(yè)灌溉需求，兼顧“防、導(dǎo)、滯、泄”相結(jié)合，合理規(guī)劃防洪工程總體布局。

4.2 防洪工程規(guī)劃

按照本次防洪整體規(guī)劃思路，塔里木河干流上、中、下游工程總體布置如下。

4.2.1肖夾克至英巴扎上游段

(1)肖夾克至14團(tuán)河段。該段河道屬彎曲性河道，沿河兩岸除阿拉爾市區(qū)段修建有部分護(hù)岸工程外，其余段基本沒有設(shè)防。洪水淘岸、堤岸坍塌嚴(yán)重，已威脅到城市安全。根據(jù)這些特點(diǎn)，本段防洪規(guī)劃以“導(dǎo)、防”為主，重點(diǎn)進(jìn)行河道整治、修筑堤防及護(hù)岸工程等，穩(wěn)定河勢，安全疏導(dǎo)渲泄洪水。規(guī)劃布置堤防151.19km，其中左岸59.05km，右岸92.14km，堤間距1.5～2.0km；布置彎道段堤坡防護(hù)工程17處，其中左岸8處，右岸9處，長度45.73km，布置護(hù)基壩916座，利用原有丁壩11座；沿堤規(guī)劃新建排水閘、入河口進(jìn)水閘3座。本段規(guī)劃治導(dǎo)線寬度為750m，共布置整治建筑物649座，其中護(hù)基壩595座，鎖壩2座，短丁壩52座；河道裁彎取直工程1處，疏浚河道2.41km。

(2)14團(tuán)至二牧場河段。本段河道屬游蕩性，沒有堤防工程，洪水主要造成近河漫溢，現(xiàn)狀通過右岸夏克力克引水向塔河老河道輸水，維持帶狀胡楊林生長發(fā)育。本段主要的防護(hù)對象是生態(tài)胡楊林，規(guī)劃以“滯、泄”為主。洪水初期，通過河水近河漫溢及夏克力克引水口引水，為沿岸及老塔河植被補(bǔ)給生態(tài)灌溉水量。通過河道槽蓄洪水，減小下游河段防洪壓力，實(shí)現(xiàn)洪水資源利用。調(diào)整優(yōu)化工程布局[11]，近期規(guī)劃在夏克力克引水口位置修建分洪閘，并對引水口進(jìn)行護(hù)砌整治，保證正常生態(tài)引水以及超標(biāo)洪水的分洪要求，在下游塔河老河道布置分洪區(qū)，面積6.0km2，可分流洪水0.80億m3。

(3)二牧場至吐皮塔西堤河段。本河段兩岸已建堤防130.92km，現(xiàn)狀堤防大多不連續(xù)。由于防護(hù)區(qū)地勢低，加之現(xiàn)有堤防建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)差，險(xiǎn)工險(xiǎn)段眾多，防洪壓力巨大。根據(jù)河道特點(diǎn)，工程總體布置以“防、導(dǎo)、泄”為重點(diǎn)。充分利用已建堤防、臨時(shí)堤防，通過加固改建，提高其防洪能力；充分利用現(xiàn)狀道路，在不毀林占地的前提下，對部分無堤段進(jìn)行新建，形成防洪體系。在確保防洪安全的同時(shí)，滿足兩岸生態(tài)用水的需要，減少水量無效消耗。根據(jù)河道河勢演變分析，對靠近水庫上下游的局部河段進(jìn)行疏浚整治，引導(dǎo)河勢向有利方向發(fā)展，穩(wěn)定河槽；對主要引水口進(jìn)行砌護(hù)，保證生態(tài)及灌溉引水。本段規(guī)劃布置共計(jì)堤防278.53km，其中新建147.61km，堤防加高培厚130.92km，布置堤防彎道段堤坡防護(hù)工程14處，其中左岸9處，右岸5處，長度43.77km，布置護(hù)基壩889座；規(guī)劃新建水閘6座，改建7座。本河段規(guī)劃治導(dǎo)線寬度為500m，對其滿水庫及大寨水庫上下游危及水庫安全的局部河段進(jìn)行整治，布置鎖壩8座，河道裁彎取直工程1處，疏浚河道6.83km；對5處引水口進(jìn)行整治砌護(hù)，長度2.5km。

(4)吐皮塔西提至英巴扎河段。本河段為彎曲性河道，河長60.0km。該河段洪水主要為近河漫溢，河道兩岸現(xiàn)狀為無堤段。針對本段河道特點(diǎn)，本次規(guī)劃重點(diǎn)突出河道“滯”洪功能，通過河道槽蓄及洪水的近河漫溢，滿足兩岸生態(tài)灌水需求，減小下游洪水壓力，洪水末期水量向主槽回歸，繼續(xù)向下游輸送，實(shí)現(xiàn)洪水資源化。故本段不再布置防洪工程。

4.2.2英巴扎至恰拉中游段

現(xiàn)有輸水堤防423.44km，為不連續(xù)堤防，個(gè)別堤段堤間距過窄，影響洪水下泄。針對本段特點(diǎn)，規(guī)劃主要以“泄、引”相結(jié)合，充分利用現(xiàn)有輸水堤防，對局部卡口段進(jìn)行改建，堤線外移，對險(xiǎn)工險(xiǎn)段及重要引水口進(jìn)行護(hù)砌，以保證引水安全及堤防輸水功能。規(guī)劃堤防改建8處，長23.35km；布置險(xiǎn)工險(xiǎn)段護(hù)砌工程21處；規(guī)劃在烏斯?jié)M閘上游新建引水樞紐1座；對4處生態(tài)閘引水口進(jìn)行護(hù)砌，長2.0km；規(guī)劃對喀爾曲尕交通橋進(jìn)行改建，對河段內(nèi)6處堤內(nèi)交通堤進(jìn)行清障，長12.5km。

本段河道規(guī)劃治導(dǎo)線寬度為50～250m，考慮到塔里木河生態(tài)屬性，不再規(guī)劃河道整治工程。由于河道不斷淤積，河床抬升，規(guī)劃遠(yuǎn)期對現(xiàn)有輸水堤加高改建。

4.2.3恰拉至臺特馬湖下游段

根據(jù)調(diào)查，218國道塔里木河洪水漫溢段已進(jìn)行路基加高改建，局部沖刷段已進(jìn)行護(hù)砌，本次規(guī)劃不再考慮其它工程措施。由于本河段主要任務(wù)是輸水，局部河段風(fēng)沙掩埋情況嚴(yán)重，影響輸水效果，遠(yuǎn)期規(guī)劃對其進(jìn)行疏浚。

4.3 堤防工程規(guī)劃

4.3.1新建堤防

為了防止河水在洪水期漫溢，需要干流修筑束洪堤[12]，規(guī)劃新建堤防298.81km，除阿拉爾市左岸26+450—39+845段，右岸24+360—39+055段為城防外，其余均為農(nóng)防，城防段堤長29.09km，農(nóng)防段長269.72km。塔里木河兩岸地廣人稀，交通不便，不僅工程建設(shè)難度較大，日常維護(hù)和河道管理難度也很大，加上修堤土質(zhì)主要為粉細(xì)砂，風(fēng)蝕及堿蝕作用強(qiáng)烈，堤頂寬度易變窄。根據(jù)塔里木河實(shí)際情況，依據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》[13]，本次規(guī)劃堤頂寬度為5.0m。由于堤身填筑土料主要為粉細(xì)砂，雖然高度不大，但邊坡穩(wěn)定性差，確定內(nèi)外邊坡坡比均為1∶3。

4.3.2堤防加固

現(xiàn)有堤防堤建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低，尤其是農(nóng)牧民自建的臨時(shí)堤防，內(nèi)外坡比一般為1∶1.5～1∶2.0，堤頂寬度為1～3m，堤身單薄，填筑質(zhì)量差，險(xiǎn)工險(xiǎn)段多。規(guī)劃對此類堤防進(jìn)行加高培厚，以滿足高程、抗滑及滲流穩(wěn)定等設(shè)計(jì)要求。加固段全長142.59km，其中左岸91+883—98+808段、右岸48+627—54+526段為利用大寨水庫、帕滿水庫壩體，長12.82km，對壩體外坡進(jìn)行砌護(hù)處理。根據(jù)已建堤防工程的實(shí)際情況，擬對臨水側(cè)拓寬加高，加高值一般為0.5～1.5m，設(shè)計(jì)內(nèi)外邊坡均為1∶3.0，堤頂寬度為5.0m。

4.3.3堤防改建

英巴扎至阿其克河口段已建堤防工程中，部分堤段堤距過窄，堤線不順，局部形成卡口，影響洪水的正常渲泄。規(guī)劃對此類堤防進(jìn)行改建，將堤線后移至設(shè)計(jì)堤距。改建堤防按新修堤標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，總長23.35km。

按照塔里木河干流沿岸保護(hù)區(qū)的社會經(jīng)濟(jì)狀況及發(fā)展規(guī)劃，根據(jù)GB 50201—94《防洪標(biāo)準(zhǔn)》[14]，確定阿拉爾城區(qū)段設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)為30a一遇洪水，長度共計(jì)29.59km；其滿水庫及水寨水庫堤段設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)為20a一遇，長度共計(jì)58.61km；其余農(nóng)防段防洪標(biāo)準(zhǔn)為10a一遇，長度共計(jì)367.43km。

4.4 險(xiǎn)工段防護(hù)規(guī)劃

此類工程主要集中在英巴扎至阿其克河口段，現(xiàn)狀已治理3處，長度為3.6km，本次共規(guī)劃防護(hù)21處，總長17.5km。規(guī)劃參照堤防護(hù)岸形式對其進(jìn)行治理，在堤內(nèi)坡修筑干砌石護(hù)坡，坡比為1∶3，厚度為50cm，護(hù)腳處采用格賓籠石護(hù)基，寬5.0m，厚2.0m，在堤前加修護(hù)堤磨盤壩，壩檔50m。規(guī)劃修筑險(xiǎn)工段干砌石護(hù)坡17.5km，護(hù)基壩350座。

4.5 引排水工程規(guī)劃

塔里木河干流兩岸引水主要以生態(tài)及農(nóng)、牧業(yè)灌溉為主，沿線共分布樞紐工程3座，引水閘(口、堰)共計(jì)59個(gè)。由于堤防新建及加高培厚和河勢變動(dòng)，造成部分引水口引水不暢，為保證引水，共需新建引、排水閘9座，改建7座，新建烏斯?jié)M引水樞紐1座。引水口整治工程9處，設(shè)計(jì)對引水口上下游500m進(jìn)行砌護(hù)，同時(shí)修筑護(hù)基壩穩(wěn)定河勢，砌護(hù)長度共計(jì)4.5km。

干流排水口主要集中在肖夾克至英巴扎上游段[5]，以塔里木河上游墾區(qū)農(nóng)田排水口為主，共分布有主要排水口5處。根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查及河勢分析，本次規(guī)劃塔里木河干流沿線引水口整治工程9處，設(shè)計(jì)對引水口上下游500m進(jìn)行砌護(hù)，同時(shí)修筑護(hù)基壩穩(wěn)定河勢，砌護(hù)長度共計(jì)4.5km。

4.6 蓄滯洪區(qū)規(guī)劃

規(guī)劃在塔里木河干流上游沙雅縣境內(nèi)設(shè)置蓄滯洪區(qū)，以承擔(dān)超標(biāo)準(zhǔn)洪水的分洪任務(wù)，有效減輕下游的防洪壓力。根據(jù)防洪調(diào)度規(guī)劃，分洪閘設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)確定為20a一遇，對應(yīng)干流洪水流量為2200m3/s，確定分洪閘設(shè)計(jì)流量為260m3/s。當(dāng)上游來水大于10a一遇時(shí)，對應(yīng)流量1940m3/s，分洪閘開啟，分流納洪。

根據(jù)干流沿線地形特點(diǎn)及社會經(jīng)濟(jì)分布情況，初步選擇將夏克力克引水口下游7.5km處塔里木河老河道做為蓄滯洪區(qū)，面積約6km2，可分流洪量為0.80億m3。在夏克力克引水口新建分洪閘一座，設(shè)計(jì)流量為260m3/s，閘底高程991.5m，采用鋼筋砼開敞式結(jié)構(gòu)，共7孔，單孔凈寬為8m同，閘門型式為8×3.8m弧形鋼閘門，2×8t卷揚(yáng)式啟閉機(jī)。

5 結(jié)語

由于缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和系統(tǒng)整治，使得塔里木河干流防洪工程不連續(xù)，標(biāo)準(zhǔn)低，抗洪能力差，文章從整個(gè)流域角度，通過分析防洪工程存在問題和洪水特性，按照上中下游洪災(zāi)威脅不同情況，提出防洪工程規(guī)劃方案，并對險(xiǎn)工段、引排水工程和蓄滯洪區(qū)進(jìn)行了規(guī)劃補(bǔ)充，形成了攔、導(dǎo)、引、排、蓄統(tǒng)一完善的工程防洪體系和措施，為提高沿河堤防標(biāo)準(zhǔn)，保障兩岸群眾生活安瀾提供了重要支撐，對推進(jìn)洪水資源化利用、保護(hù)下游生態(tài)、促進(jìn)國民社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。在加快完善工程防洪措施的同時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)水文預(yù)警等非工程措施建設(shè)，為整個(gè)地區(qū)防洪保安打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，對流域防汛抗洪具有重要的借鑒意義。