阿克蘇河流域并聯(lián)水庫防洪工程布局探討

馬蘇文

（新疆水利水電勘測設計研究院，新疆 烏魯木齊 830000）

1 概況

（1）流域概述

阿克蘇河是新疆天山南坡第一大河， 由上游支流托什干河及庫瑪拉克河在阿克蘇市西大橋以上12.4km 的喀拉都維處匯合而成，分別流經(jīng)克孜勒蘇柯爾克孜自治州的阿合奇縣及阿克蘇地區(qū)的烏什縣、溫宿縣、阿克蘇市、阿瓦提縣、柯坪縣以及新疆生產(chǎn)建設兵團第一師。 阿克蘇河兩支流和干流河道流程長，沿岸分布保護對象眾多，其中兩支流防洪保護對象主要為縣城和鄉(xiāng)村， 其中縣城防洪標準為30 年一遇， 鄉(xiāng)村段防洪標準為10—20年一遇； 流域重點防洪保護對象阿克蘇市位于兩支流匯合口下游干流河道， 防洪標準為50 年一遇。

（2）存在的問題

阿克蘇河兩支流洪水為融雪型洪水、 暴雨型洪水及融雪暴雨混合型洪水，洪水多發(fā)，兩支流沿岸防洪保護對象洪水威脅大。 阿克蘇河干流洪水由上游兩大支流洪水匯集而成，峰高量大，且由于地區(qū)洪水組成的復雜性， 使得干流重要保護對象阿克蘇市面臨更大的防洪風險。

阿克蘇河流域目前未建成山區(qū)控制性工程承擔流域的綜合利用任務，巨大的洪峰不能被調(diào)控削減，一泄千里，直撲平原灌區(qū)，對平原灌區(qū)形成頻繁的、大范圍的洪水災害。 同時由于防洪資金投入有限， 兩支流及干流沿線河道防洪工程建設滯后，河道防洪能力有限。 因此，阿克蘇河流域防洪工程體系不健全， 嚴重威脅流域保護對象的防洪安全，限制了流域經(jīng)濟社會安全、穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展，工程體系亟待修繕。

圖1 阿克蘇河流域防洪工程布局節(jié)點圖

2 流域防洪治理思路

國內(nèi)針對多支流、 分布有重要保護對象的大江大河開展了多支流山區(qū)水庫的防洪工程總體布局研究，結合流域自身防洪特點，工程實踐多采用“堤庫結合”的防洪工程總體布局，能夠有效的削減洪峰，提高河道防洪能力，同時結合預警預報系統(tǒng)下的防洪聯(lián)合調(diào)度， 充分有效發(fā)揮防洪水庫功能，保障下游保護對象防洪安全[1-2]。

針對阿克蘇河流域兩支流匯合后形成干流為代表，考慮到防洪保護對象主要分布在干、支流沿線，干流防洪保護對象由兩支流洪水的遭遇，對干流防洪保護對象的影響相對較大， 流域防洪主要以干流防洪保護對象為主要研究對象， 可采取全段修建防洪工程來滿足防洪保護要求， 亦可通過修建山區(qū)水庫和河道防洪堤防， 形成堤庫結合的總體布局來滿足流域防洪保護要求[3]。

全堤防和堤庫結合的防洪總體布局均能夠滿足流防洪保護對象的防洪保護要求， 但在調(diào)度運行管理、運行維護費用、工程投資等方面存在一定差異[4]，需要以下游防洪保護對象防洪標準及安全泄量要求，綜合洪水特點，進行工程總體布局的方案比選， 最終合理確定適宜流域自身特點的防洪總體布局。

3 流域防洪工程布局比選

為保證阿克蘇市的防洪安全， 需建立流域防洪總體布局， 可考慮針對阿克蘇市防洪河段修建堤防來保證阿克蘇市的防洪安全， 亦可通過兩支流修建山區(qū)水庫與下游堤防聯(lián)合運行， 共同滿足阿克蘇市的防洪保護安全。 如何合理確定流域防洪工程布局， 使得流域的防洪工程既滿足防洪要求，且技術可行、經(jīng)濟合理，將是流域防洪工程總體布局中需要重點研究的問題[5]。

3.1 流域防洪工程現(xiàn)狀

阿克蘇市所在阿克蘇河河道總長71km， 目前已建7 處防洪工程， 其中20 年一遇防洪工程共4處，建設總長度為16.8km；10 年一遇防洪工程共3處，建設總長度為5.5km，現(xiàn)狀不滿足阿克蘇市城區(qū)段50 年一遇防洪標準要求；兩支流河段分布有溫宿縣城、阿合奇縣城和烏什縣城，目前兩支流縣城河段已建永久性防洪工程分布為18.5km 和11.3km，建設標準均達到30 年一遇，滿足設計防洪標準要求；鄉(xiāng)村防護區(qū)主要分布在兩支流上，多修建臨時性工程，防洪能力僅能達到5 年一遇，不滿足10 年一遇防洪保護要求，灌區(qū)防洪壓力大。

3.2 流域防洪工程布局

（1）流域防洪工程布局方案擬定

結合流域洪水特點及防洪保護對象分布情況， 流域可通過修建河段防洪工程滿足防洪保護要求； 此外流域規(guī)劃提出阿克蘇流域兩支流分別修建山區(qū)控制性水利樞紐工程， 承擔流域綜合利用任務，可結合流域防洪保護要求，考慮以山區(qū)水庫承擔流域防洪任務， 與下游河道防洪工程構建庫堤結合總體布局。 本文在防洪總體布局要求的基礎上， 采用不同的防洪庫容與不同建設標準防洪工程的組合方案， 共擬定了三組防洪總體布局方案進行比選。

①方案一：全堤防方案，即流域防洪以修建河道防洪工程為主， 在現(xiàn)有堤防、 護岸工程的基礎上，進行大規(guī)模堤防和護岸工程擴建和新建，使全流域達到設計防洪標準。

②方案二：庫堤結合方案1，以阿克蘇市防洪工程現(xiàn)狀防洪能力20 年一遇為基礎，兩支流修建山區(qū)水庫承擔防洪任務，確定山區(qū)水庫防洪規(guī)模，補充完善河道防洪工程建設， 通過庫堤結合方式使全流域達到設計防洪標準。

③方案三：庫堤結合方案2，將阿克蘇市防洪工程由現(xiàn)狀20 年一遇擴建到30 年一遇， 兩支流修建山區(qū)水庫承擔防洪任務， 確定山區(qū)水庫防洪規(guī)模，并按照山區(qū)水庫調(diào)蓄后的30 年一遇洪水對阿克蘇市防洪工程進行擴建和新建， 通過庫堤結合方式使全流域達到設計防洪標準。

（2）流域防洪工程布局方案選擇

針對不同的流域防洪總體布局方案， 山區(qū)水庫承擔的防洪庫容不同， 山區(qū)水庫在承擔綜合利用任務的基礎上，增加防洪庫容的投資不相同；同時庫堤結合方案考慮山區(qū)水庫調(diào)蓄后下游河道防洪工程的防洪標準亦不相同。 流域不同防洪總體布局方案建設內(nèi)容成果及工程投資成果見表1。

表1 流域防洪工程布局方案建設內(nèi)容及工程投資方案成果表

上述三組方案均能滿足阿克蘇河流域防洪保護要求，其中方案三工程投資最小。 對不同方案進行對比分析如下；

①全堤防方案與庫堤方案對比分析

從不同防洪工程方案比較情況來看， 全堤防方案設計范圍較廣 （改擴建長度達上百公里），工程量和投資相對較大， 且后期運行維護成本也相對較高； 庫堤結合方案可充分利用水庫調(diào)蓄作用削峰滯洪，從而對上游洪峰進行有效控制，大幅減輕下游灌區(qū)防洪壓力，降低防洪風險，從工程技術難度和工程經(jīng)濟等方面分析相對較優(yōu)； 庫堤結合方案優(yōu)于全堤防方案。

②庫堤結合方案對比分析

兩組庫堤結合方案主要區(qū)別在于山區(qū)水庫防洪庫容和下游防洪工程標準不同，直接影響到工程投資， 兩組方案中庫堤結合方案2 工程投資較小，方案相對較優(yōu)。

4 思考與建議

（1） 通過對流域兩支流并聯(lián)水庫防洪總體布局方案比較分析， 在支流修建山區(qū)水庫不僅能夠削減支流天然洪峰流量， 還能夠有效降低干流防洪控制斷面的洪峰流量， 在保障支流防洪保護對象防洪安全的基礎上， 對干流重點防洪保護對象防洪安全的作用較為突出，防洪能力顯著提升。

（2）在采用庫堤結合方案時，需綜合考慮山區(qū)水庫防洪庫容的設定及河道防洪工程建設長度等因素，對庫堤結合方案進行技術經(jīng)濟比選，選擇經(jīng)濟較優(yōu)的庫堤結合方案。

（3）從河流泥沙淘刷對河岸穩(wěn)定等方面考慮，防洪保護河段沿線分布的防洪保護對象會因受到洪水淘沙而產(chǎn)生洪水災害， 通過河道修建防洪工程能夠有效穩(wěn)固河岸， 保護河道兩岸防洪保護對象， 因此防洪總體布局應充分考慮庫堤結合的型式， 由山區(qū)水庫和河道防洪工程共同組成穩(wěn)定的防洪工程體系。

（4）從應對極端天氣的不利因素考慮，采用庫堤結合方式在充分發(fā)揮預警預報系統(tǒng)功能的基礎上，可提高流域防洪調(diào)度的靈活性，減少極端災害性天氣對流域防洪造成損失[6]。

（5）從防洪總體布局建設角度考慮，建議強化預警預報系統(tǒng)、增強水庫防洪調(diào)度運行管理能力、涉水工程防洪影響評價、 應急搶險風險保障等非工程措施完善流域防洪布局體系， 提高流域防洪保障能力。