頭屯河沿岸綜合治理工程措施方案比選

趙華

（新疆昌吉方匯水電設(shè)計有限公司, 新疆 昌吉 831100）

1 項目區(qū)概況

頭屯河流域位于新疆天山北坡中段，準噶爾盆地南緣，東與烏魯木齊河相鄰，西與三屯河接壤，南抵天格爾山脈的冰雪嶺與烏魯木齊河、三屯河河源和南坡烏拉斯臺河河源分水嶺為界，北達古爾班通古特沙漠的北沙窩。流域總面積2 885 km2。頭屯河發(fā)源于天山北坡中段天格爾峰，是昌吉市和烏魯木齊市的界河。河流跨越高、中、低山帶，由南向北匯入各山間支流形成主流，河流出山口后進入平原。

2 現(xiàn)狀問題及洪水形勢

流域內(nèi)現(xiàn)狀主要防洪工程有樓莊子水庫、頭屯河水庫、總干渠首、燈籠渠以及河道內(nèi)一些防洪堤等，在應(yīng)對洪水方面起到積極作用。但隨著近幾年烏昌經(jīng)濟一體化進程的迅速推進，頭屯河河道兩岸的防洪安全已成為制約區(qū)域經(jīng)濟社會持續(xù)穩(wěn)定主要因素之一。歷年來，此工程項目區(qū)洪水災(zāi)害的主要表現(xiàn)形式為：①側(cè)向侵蝕嚴重。工程項目區(qū)所在河道的岸邊為鄉(xiāng)鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村、水利工程及耕地，受資金條件限制，該段河段無防洪堤防護，只堆砌一部分土壩，基本處于“年年修、年年沖”的局面，無法徹底解決防洪安全隱患。另外，該段河道的各類煤礦企業(yè)將大量的堆積物侵占行洪河道，束窄了河床，在每年的汛期初期，水流被壅高，加劇了對河道的側(cè)向侵蝕。②河岸坍塌。河岸坍塌也是項目區(qū)河道內(nèi)洪水災(zāi)害的普遍形式。頭屯河渠首以下的河床、河道兩岸均為較松散的洪積物，在洪水沖擊下，造成兩岸坍塌、河床進一步下切和在平面劇烈擺動，沖毀兩岸農(nóng)田和村莊。

3 工程布局

根據(jù)上述問題，結(jié)合《頭屯河防洪規(guī)劃》，此次堤防工程選擇防洪形式最為嚴峻的頭屯河（昌吉市北繞城～六工鎮(zhèn)段）堤防工程作為先期實施的重點防洪工程。防洪堤長16.26 km，洪水設(shè)防標(biāo)準為10 年一遇，過水流量93.80～102.30 m3/s，工程等級為5級。

4 防洪工程布置方案

頭屯河屬新疆天山北坡的中小河流，具有中小河流的典型特征，河流出山口后在人類經(jīng)濟活動重點區(qū)域附近的河床受各類設(shè)施侵占現(xiàn)象嚴重。河道岸坡拔河高度2.00～4.00 m，最窄處距水工建筑物不足30 m。

一般的中小型河道治理常采用丁壩和順壩等形式進行綜合治理，治理措施分為以丁壩挑流為主和順壩防護為主兩種類型。頭屯河是昌吉市和烏魯木齊市的界河，工程地處烏昌經(jīng)濟區(qū)域內(nèi)，若采用以丁壩為主的堤防工程進行防護，勢必造成河道主流的擺動，增加兩岸的矛盾，不利于兩岸經(jīng)濟社會的和諧發(fā)展。因此，按照頭屯河防洪規(guī)劃確定的工程布局原則，堤防工程的工程布置方案采用以順壩為主的河岸防護措施。

5 堤防加固方案比選

5.1 堤防工程斷面形式比選

工程岸坡與河床高差不大時，一般岸坡順壩堤防工程建設(shè)可采用護坡式結(jié)構(gòu)和墻式結(jié)構(gòu)兩種類型，墻式斷面具有占地面積少的優(yōu)點，一般適用于用地緊張的區(qū)域；而護坡式斷面相對占地面積較大，適用于地形相對開闊的區(qū)域。根據(jù)項目區(qū)地形和工程地質(zhì)條件及天然建筑材料的分布等特點，此次設(shè)計采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)對上述兩種斷面形式進行比較，見表1。

表1 不同斷面形式比選表

通過方案比選，方案一在投資、運行管理和日常維護、施工周期、施工技術(shù)難度等方面，均具有優(yōu)勢。綜合對比兩種斷面形式，此次設(shè)計推薦采用方案一護坡式順壩的堤防工程橫斷面形式。

5.2 堤防加固襯砌形式的比選

根據(jù)已經(jīng)確定的頭屯河防洪規(guī)劃方案，對堤防工程襯砌形式進行了比選，通過工程美觀性、施工工藝、工期、投資等因素來確定最優(yōu)方案。工程項目區(qū)卵石分布數(shù)量較少。根據(jù)項目區(qū)河道勘測成果及水力計算成果，以頭屯河防洪規(guī)劃確定的治導(dǎo)線和規(guī)劃思路，結(jié)合中游已建的河道治理方案，本次設(shè)計初步擬定了三個方案進行比選，見表2。

表2 不同襯砌方案比選表

方案一：采用現(xiàn)澆混凝土板護坡形式建設(shè)堤防工程，邊坡及基礎(chǔ)防沖齒墻均厚15～20 cm，坡比1：1.75，堤防頂寬度4.50 m；

方案二：采用漿砌石護坡形式建設(shè)堤防工程，邊坡及基礎(chǔ)防沖齒墻均厚30 cm，坡比1：1.75，堤防頂寬度4.50 m。

方案三：采用格賓石籠護坡形式建設(shè)堤防工程，邊坡及基礎(chǔ)防沖齒墻均厚50 cm，坡比1：2，堤防頂寬度4.50 m。

通過以上方案比選，方案一在投資、運行管理、施工周期和施工技術(shù)難度及與周圍城市建設(shè)協(xié)調(diào)性等方面，均具有優(yōu)勢。綜合對比三種襯砌形式，此次設(shè)計推薦采用混凝土板襯砌形式。

6 經(jīng)濟效益評價

此次加固的16.26 km 長河道防洪堤工程總投資5 509.02萬元。通過國民經(jīng)濟評價表明：該工程的興建所帶來的經(jīng)濟內(nèi)部收益率大于社會折現(xiàn)率6%，經(jīng)濟凈現(xiàn)值＞0，經(jīng)濟效益費用比>1，除得到符合社會折現(xiàn)率6%的經(jīng)濟收益外，還可以得到663.94 萬元的社會盈余，所以該工程項目在經(jīng)濟上是合理的，國民經(jīng)濟評價是可以接受的。綜上所述，該工程經(jīng)濟合理，永久防洪工程建成后將提高項目區(qū)河段的防洪標(biāo)準，改善城區(qū)水環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，提高了頭屯河兩岸渠的防洪安全，為鄉(xiāng)鎮(zhèn)、企業(yè)、供水工程和耕地提供了安全保障，對加快區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展、促進和維護區(qū)域社會穩(wěn)定和諧發(fā)展具有深遠意義，其社會、生態(tài)、經(jīng)濟效益顯著。

7 結(jié)論

以頭屯河昌吉市北繞城與六工鎮(zhèn)段為綜合治理對象，對堤防加固方案和襯砌方案進行比選，在堤防加固方案中，方案一（護坡式順壩）在投資、運行管理和日常維護、施工周期、施工技術(shù)難度等方面，均具有優(yōu)勢。在堤防加固襯砌方案中，方案一（砼板邊坡）在投資、運行管理、施工周期和施工技術(shù)難度及與周圍城市建設(shè)協(xié)調(diào)性等方面，均具有優(yōu)勢。綜和比較后，堤防工程橫斷面形式采用護坡式順壩，堤防加固襯砌采用混凝土板形式。此防洪工程的實施可將該段河道防洪標(biāo)準由現(xiàn)狀的不足10年一遇提高到10年一遇，可保護頭屯河兩岸居民安全，為河道提供安全保障，利于維持社會穩(wěn)定、繁榮地區(qū)經(jīng)濟。