新疆昭蘇縣大洪納海河綜合治理方案的探索

陳小林，李玉江，邢巍巍

(中工武大設(shè)計研究有限公司，湖北 武漢 430072)

1 工程概況

大洪納海河是發(fā)源于昭蘇縣北部烏孫山南坡的一條山溪性河流，河源山區(qū)無永久性積雪或冰川分布，屬季節(jié)性融雪、降水、地下水補給的混合型河流，河源海拔高程3000 m，出山口處河長22 km，集水面積186.7 km2。其中有長3.5 km河道穿過昭蘇縣城。

昭蘇縣大洪納海河綜合治理工程主要任務(wù)：通過修建防洪護岸及濱河景觀，提高河道防洪能力，疏導(dǎo)洪水，改善項目區(qū)的生態(tài)環(huán)境狀況，防治項目區(qū)水土流失，提升昭蘇縣城市形象和品質(zhì)。工程主要保護對象是昭蘇縣昭蘇鎮(zhèn)兩岸鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口4.10萬人及9.79萬畝耕地。工程等別為Ⅳ等，工程規(guī)模為小(1)型，防洪標(biāo)準為20 a一遇，設(shè)計洪峰流量為74.6 m3/s。防洪堤、泄洪道、跌水景觀壩等主要建筑物為4級，次要建筑物和臨時建筑物為5級。

工程治理河段長3.5 km，采用清、洪分開布置方案，洪水來臨時泄洪道開閘泄洪，清水道盡量不下泄洪水，非汛期泄洪道下閘止水，河道水流從清水道下泄。工程主要有防洪堤、清水道、景觀跌水壩、泄洪道等部分組成。

2 工程地質(zhì)條件

工程治理區(qū)段地質(zhì)條件較簡單，主要為全新統(tǒng)沖積堆積堆積層，第四系沖洪積平原區(qū)地貌。該段巖性地表為(Q4)沖積砂卵礫石，棕褐色，稍密～中密，磨圓度較好，層狀結(jié)構(gòu)，分布連續(xù)，探坑揭露厚度大于5 m，本次未揭穿。卵石含量約37.3%～43.9%，漂石多見，最大粒徑35 cm，主要成分為花崗巖。砂礫占43.2%～70.9%，含泥量少，不均勻系數(shù)Cu=33.291～39.051，Cc=1.153～2.554，界限粒徑d60=17.728～24.106，中間粒徑d30=3.190～6.202，有效粒徑d10=0.498～0.685，屬不良～良好級配圓礫，允許承載力取250 kPa，滲透系數(shù)3.5×10-2cm/s，強透水性。

3 河道防洪方案

大洪納海河洪水成因可分為融雪型洪水、暴雨和融雪混合型洪水和暴雨洪水。

區(qū)域內(nèi)春季持續(xù)的升溫天氣極易引發(fā)融雪洪水，一般發(fā)生在3月～5月。區(qū)域內(nèi)高山丘陵聳立、地形起伏較大，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)氣溫變化頻繁，地域、晝夜及季節(jié)性溫差懸殊。受其影響，使得大氣運動的冷、暖峰流交替加劇，氣團的抬升和水汽的聚積加快，從而使降水天氣頻發(fā)，形成暴雨洪水。此類洪水多發(fā)生在6月～8月，暴雨洪水過程尖瘦或陡漲陡落，漲水歷時短，漲率大，洪峰流量大，落水歷時比較長，洪水歷時較短，洪量小，是該河流比較主要的、危害較大的洪水類型之一。暴雨和融雪混合型洪水是該區(qū)域各河流(溝)洪水的主要類型，一般多發(fā)生在4月～6月。設(shè)計洪峰流量為74.6 m3/s。大洪納海河多年平均年輸沙量之和為1.33萬t。

根據(jù)以上洪水成因及時間段分析，每年3月～8月大洪納海河均有洪水發(fā)生，但是4月～6月發(fā)生的暴雨和融雪混合型洪水產(chǎn)生的河流泥沙對河道水土流失、工程景觀效果影響較大，而且會造成清水道泥沙淤積。為保證洪水期治理河段景觀效果不受影響，本次防洪方案采用“清”“洪”分開的治理原則。

工程在河道左岸布置清水道，河道右岸平行布置泄洪道，洪水期用泄洪道將含泥沙較大的洪水泄入下游河道，保證清水道內(nèi)清水依舊。遇到超標(biāo)準洪水時清水道、泄洪道聯(lián)合泄洪。工程布置見圖1。

圖1 工程布置圖(左向右依次是左岸防洪堤、清水道、右岸防洪堤、泄洪道)

3.1 左岸防洪堤

左岸防洪堤采用砂礫石填筑堤身，堤身臨水面邊坡1∶2.0；護坡采用C20F200現(xiàn)澆混凝土錯縫護坡，護坡厚度為15 cm。堤頂為防洪搶險通道路，堤頂寬度4.0 m，護坡與堤頂相交處設(shè)置寬度0.30 m，厚度0.4 m的C20砼封頂板。防洪堤正常蓄水位+0.1 m高程以上至頂部邊坡型式采用100 mm厚植生磚，下設(shè)無紡布。

3.2 右岸防洪堤與泄洪道

河道右岸防洪堤與泄洪渠左側(cè)渠堤共用，河道右岸防洪堤清水道一側(cè)迎水面防洪堤護坡在正常蓄水位+0.1 m高程以下采用C20F200W4現(xiàn)澆砼護坡；正常蓄水位+0.1 m高程以上至頂部邊坡型式采用100 mm厚植生磚，下設(shè)無紡布。

泄洪道采用梯形和矩形兩種斷面形式，因占地、景觀廣場布置等原因，有500 m長泄洪道為矩形斷面暗渠；剩余斷面采用梯形斷面形式，梯形斷面采用150 mm厚C20F200W4現(xiàn)澆砼邊坡，超高部分采用300 mm厚C20F200W4砼砌筑卵石邊坡，達到一定的景觀效果。泄洪道每50 m設(shè)置一道隔墻，隔墻采用C20F200W4砼，墻深800 mm，墻寬500 mm。

3.3 清水道底部防滲

清水道由河道左、右岸防洪堤、景觀壩及河道底部防滲層組成。河道底部砂卵礫石層滲透系數(shù)3.5×10-2cm/s，屬強透水性。為保證景觀水面水體不滲漏，河道底部采用兩布一膜防滲。原河床基礎(chǔ)平整壓實后，鋪設(shè)兩布一膜，膜上敷設(shè)粗砂墊層及厚砂礫石層。

4 濱河景觀方案

工程在泄洪道與跌水景觀壩相交處設(shè)置節(jié)制閘，洪水來臨時開閘泄洪，減少清水道內(nèi)的泥沙淤積，盡量不讓含泥沙較大的洪水進入清水道，保證各清水道內(nèi)景觀壩之間形成清澈的水面景觀。非汛期泄洪道下閘蓄水，泄洪道與跌水壩蓄水形成一片統(tǒng)一的景觀水面。

清水道上沿河由上游向下游布設(shè)15道景觀跌水壩，可在清水道內(nèi)形成連續(xù)的景觀水面，跌水壩采用不同的造型和結(jié)構(gòu)；兩岸合適的位置設(shè)親水平臺和臨水平臺，臨水平臺設(shè)欄桿；親水平臺以下采用混凝土襯砌，親水平臺用生態(tài)植生塊或植物措施防護。

清水道景觀跌水壩有混凝土、膠凝砂礫石、混凝土砌石三種材質(zhì)。工程中部分景觀跌水壩采用膠凝砂礫石結(jié)構(gòu)，在充分利用當(dāng)?shù)睾拥郎暗[石作為建筑材料的同時，又將河道整治開挖料盡可能用于工程建設(shè)，節(jié)約投資。景觀跌水壩結(jié)構(gòu)設(shè)計獲得實用新型專利證書，專利號第11896224，實用新型：一種河道景觀壩結(jié)構(gòu)。景觀跌水壩之一(臺階式)見圖2。

圖2 景觀跌水壩之一(臺階式)

5 生態(tài)護岸

5.1 氣候條件分析

昭蘇縣為中亞內(nèi)陸腹地一個群山環(huán)抱的高位山間盆地，海拔在1323 m～6995 m之間，屬于大陸性溫帶山區(qū)半干旱半濕潤冷涼氣候類型，年均降雨量達511.8 mm，為全新疆之冠。按季節(jié)進行比較，夏季雨水量最多，冬季最少，春、夏、秋、冬各季降水量占年降水量的比例依次為28.6%、49.6%、17.6%和4.2%，從降水量的集中程度分析，連續(xù)最大四個月降水量一般出現(xiàn)在5月～8月，占年降水量的66%；年最大月降水量一般出現(xiàn)在6月、7月；年最小月降水量一般出現(xiàn)在1月，僅占年降水量的1.3%。根據(jù)以上氣候特征和植物生長特性，只要不是特別干旱的年份，天然降水量可以滿足昭蘇縣許多當(dāng)?shù)刂参锏纳L需水量。因此工程設(shè)計了兩種生態(tài)護岸：植生磚生態(tài)護岸和植物生態(tài)護岸。

5.2 植生磚生態(tài)護岸

在清水道兩岸的防洪堤正常水位以上采用混凝土植生磚，做成生態(tài)護岸，利用適合在昭蘇縣自然生長的植物和水土條件營造自然的特色景觀。

5.3 植物生態(tài)護岸

在河流縱坡緩，水流流速小的河段利用當(dāng)?shù)馗鞣N野花野草做成植物生態(tài)護岸、天然降水澆灌，生態(tài)效果明顯，見圖3。

圖3 生態(tài)護岸

6 工程與民族、歷史文化結(jié)合方案

美麗的昭蘇草原上生活著哈薩克、漢、蒙古、維吾爾、回、柯爾克孜、塔塔爾、烏孜別克、錫伯、俄羅斯、塔吉克等21個民族。因此在設(shè)計中將昭蘇縣主要的16個民族圖騰造型雕刻到泄洪渠閘室景觀墻上，將水利工程和民族文化融合在一起，民族圖騰符號：1號閘，龍(漢族)和天鵝(哈薩克族)；2號閘，馬(錫伯族)和海東青(滿族)；3號閘，鹿(柯爾克孜族)和盤羊(回族)；4號閘，金雕(烏孜別克族)和山羊(東鄉(xiāng)族)；5號閘，綿羊(塔塔爾族)和鼓(土家族)；6號閘，青蛙(壯族)和蝴蝶(苗族)；7號閘，百靈鳥(維吾爾族)和蒙古包(蒙古族)；8號閘，鷹(俄羅斯族)和布達拉宮(藏族)等。

昭蘇縣是漢武大帝歌賦中所盛贊“騰昆侖，歷西極”的天馬的故鄉(xiāng)，自古就以盛產(chǎn)良馬著稱，馬文化歷史悠久，有進行各種傳統(tǒng)和現(xiàn)代馬術(shù)運動的得天獨厚的優(yōu)越條件。工程設(shè)計方案考慮這一歷史文化因素，在河岸邊選擇一處凸岸布置天馬島，從空中俯視天馬島的造型像一匹奔騰的駿馬，并在島上做昭蘇縣有關(guān)馬文化、馬歷史、賽馬等文案展覽，把昭蘇的天馬歷史與文化都體現(xiàn)在工程中，讓工程既滿足防洪景觀要求、又彰顯出當(dāng)?shù)孛褡逦幕腿宋臍v史。

7 結(jié)語

昭蘇縣自然景觀獨特、人文資源豐富、歷史文化底蘊深厚，2013年率先提出全域旅游、全民興旅戰(zhàn)略，樹立了“生態(tài)立縣、旅游強縣”目標(biāo)。大洪納海河綜合治理工程在解決河道防洪安全問題的前提下，進行河道濱河水景觀打造，為縣城居民提供一處休閑娛樂的好去處，為構(gòu)建昭蘇縣全域旅游發(fā)展體系做貢獻。