塔里木河干流河道整治方案探析

楊 銳

（塔里木河流域工程建設(shè)處,新疆 庫(kù)爾勒 841000）

1 概況

塔里木河干流起始于阿克蘇河、葉爾羌河及和田河的交匯處——肖夾克,歸宿于臺(tái)特瑪湖,全長(zhǎng)1321 km,干流多年平均徑流量46.5 億m3[1]。塔里木河幾乎每年都發(fā)生洪水災(zāi)害,洪災(zāi)損失非常嚴(yán)重,主要表現(xiàn)為：局部河勢(shì)不穩(wěn)洪水淘刷垮岸嚴(yán)重,河道彎曲過(guò)度游蕩劇烈,侵占河道現(xiàn)象嚴(yán)重。具體為：上游河段洪水流量大,河岸垮塌、侵蝕耕地、淹沒(méi)房屋現(xiàn)象嚴(yán)重；中游河段洪水沖刷已成堤防,局部河段河槽靠岸,威脅已成輸水堤防[2]。為了提高兩岸防洪能力,確保河水順利流到下游,需對(duì)河道整治技術(shù)方案進(jìn)行探析。

2 整治原則與建設(shè)內(nèi)容

2.1 整治原則

河道整治規(guī)劃的基本原則為全面規(guī)劃、綜合利用、因勢(shì)利導(dǎo)、重點(diǎn)整治；根據(jù)干流防洪規(guī)劃的目標(biāo)及總體布置,正確定位干流上、中、下游各河段的任務(wù)和功能,系統(tǒng)分析、重點(diǎn)整治,促進(jìn)主要防護(hù)區(qū)河段河勢(shì)穩(wěn)定,保障防洪安全；依據(jù)中水水流趨勢(shì),充分利用已有的整治工程或沿岸穩(wěn)定堅(jiān)固的人工和天然節(jié)點(diǎn),守點(diǎn)固線、以彎導(dǎo)流,控導(dǎo)主流、穩(wěn)定河勢(shì)；力求左、右岸相互協(xié)調(diào),上、下游相呼應(yīng),洪、中、枯相統(tǒng)一。

2.2 整治內(nèi)容

肖夾克至英巴扎河段為塔河干流上游段,河道長(zhǎng)495 km,沿線分布有塔河唯一的城市阿拉爾市,以及沙雅縣等,為防洪規(guī)劃的重點(diǎn)河段。本段現(xiàn)有整治工程兩處,主要位于阿拉爾市城防段河道左岸及新其滿大橋處。本次重點(diǎn)整治肖夾克至14團(tuán)河段河道,對(duì)河灣過(guò)度彎曲的局部河段進(jìn)行裁彎取直。

英巴扎至恰拉為中游段,河道長(zhǎng)398 km,兩岸修建了連續(xù)的輸水堤防,堤間距1 km～3 km,基本考慮了河道變形對(duì)堤防的影響。由于本段無(wú)重要防護(hù)對(duì)象,故不再布置整治工程。

恰拉至臺(tái)特瑪湖為塔河下游段,河道長(zhǎng)428 km,以向下游生態(tài)輸水為主。在遠(yuǎn)期考慮進(jìn)行河道疏浚,實(shí)現(xiàn)通水,此次不考慮。

3 整治工程

3.1 沖刷深度計(jì)算

采用阿爾圖寧公式及《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50286-98）公式兩種方法進(jìn)行計(jì)算：

（1）規(guī)范計(jì)算公式

式中：hB為局部沖刷深度,m；V 為行近水流流速,m/s；h0為行近水流水深,m；m 為防護(hù)建筑物邊坡系數(shù)[3]。

（2）阿爾圖寧公式

式中：HB為丁壩基礎(chǔ)深度,m；HP為丁壩的沖刷深度,HP=HC,m；K 為壩基超深系數(shù),一般取K=1.2～1.3；H 為防洪工程河道的平均水深,m；C 為壩基礎(chǔ)沖刷系數(shù)。

式中：m 為丁壩邊坡系數(shù)；VCP為平均流速,m3/s；α為水流軸線與丁壩軸線的夾角；V/C 為河床面不沖走粒徑5 mm 以下沙礫料的允許流速,V/C=4.6 d1/3,m3/s。

根據(jù)計(jì)算,兩公式結(jié)果基本接近,結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 整治建筑物沖刷深度計(jì)算成果表

3.2 護(hù)灘工程

根據(jù)塔里木河規(guī)劃整治線及河道主流分布,在轉(zhuǎn)角較大、彎急槽深的重點(diǎn)防護(hù)河段布置護(hù)灘工程,控導(dǎo)主流、穩(wěn)定河勢(shì)、固地保灘。護(hù)灘工程采用格賓籠石護(hù)基壩加坡式護(hù)岸（灘）形式,根據(jù)沖刷深計(jì)算結(jié)果,規(guī)劃采用斜坡式淺埋基礎(chǔ)。格賓籠石護(hù)基壩壩頭半徑2.5 m,坡式護(hù)岸（灘）采用1.0 m 厚籠石錯(cuò)位疊壓,垂直高度5.0 m,籠石坡比1∶2.5,深入河床以下2.0 m,籠石下設(shè)土工布反濾。壩檔間距為30 m。

規(guī)劃護(hù)灘工程共計(jì)8 處,集中布置于肖夾克至14 團(tuán)重點(diǎn)防護(hù)河段,其中左岸6 處,右岸2 處,長(zhǎng)度共計(jì)17.6 km,共設(shè)置護(hù)基壩595 座。護(hù)灘工程布置見(jiàn)表2。

表2 護(hù)灘工程統(tǒng)計(jì)表

3.3 丁壩

對(duì)主流逼岸或有水流逼岸趨勢(shì)的河段,規(guī)劃采用不透水潛沒(méi)式短丁壩,數(shù)量視水流逼岸情況布置,壩檔間距30 m～50 m,長(zhǎng)度10 m～50 m,自上而下逐漸加長(zhǎng),以利于控制主流、彎道,迫溜外移。丁壩壩心為河灘土料填筑,表層用厚0.5m 的干砌石砌筑,護(hù)腳采用兩層格賓籠石護(hù)腳,根據(jù)沖刷計(jì)算,厚度確定2.0 m。壩頂寬2.0 m,自中水位或略低于中水位高程按2%坡比伸入河床,壩身邊坡采用1∶2。本次規(guī)劃在阿拉爾市共布置丁壩群工程兩處,布置短丁壩52座,其中樁號(hào)0+000～0+935 岸線長(zhǎng)1100 m,丁壩23 座。樁號(hào)12+258～13+650 岸線長(zhǎng)1400 m,丁壩29 座。。

3.4 鎖壩

結(jié)合河道裁彎工程布置,對(duì)河道水流分散,叉道較多,影響主流歸順處河段,布置鎖壩以便形成穩(wěn)定的主流河槽。鎖壩采用兩種形式：

形式1：采用梯形斷面,壩頂高程一般與中水水位齊平或與灘面齊平,壩頂寬3.0 m,兩側(cè)邊坡采用1∶2.5,壩心用河灘沙礫料砌筑,壩面用0.8 m 厚的漿砌塊石砌護(hù),上游坡腳采用漿砌塊石齒墻型式,墻深2.5 m,頂寬0.6 m,底寬2.0 m；下游用格賓籠石護(hù)腳,厚2.0 m,寬3.75 m。鎖壩長(zhǎng)度視叉道寬度確定。

形式2：對(duì)叉道寬度較窄、較重要的叉道,可以采用漿砌石重力式鎖壩。壩頂寬0.8 m,兩側(cè)坡比1∶0.4,基礎(chǔ)采用格賓籠石擴(kuò)大基礎(chǔ),厚1.5 m,每邊伸出擋墻3.8 m。壩頂高程與中水位或?yàn)┟纨R平。鎖壩長(zhǎng)度視叉道寬度確定。

本次規(guī)劃在阿拉爾市和沙雅縣共布置鎖壩10 處,由鎖壩產(chǎn)生需要進(jìn)行河道局部疏浚長(zhǎng)度共計(jì)3.615 km,布置情況見(jiàn)表3。

表3 鎖壩工程統(tǒng)計(jì)表

4 河道整治內(nèi)容

4.1 河道疏浚

結(jié)合河道裁彎及鎖壩工程布置,規(guī)劃對(duì)該部分7 處河道按現(xiàn)狀縱坡進(jìn)行疏浚,長(zhǎng)度共計(jì)9.24 km,疏浚寬度為整治河寬,深2.0 m,工程布置見(jiàn)表4。

表4 疏浚工程統(tǒng)計(jì)表

4.2 河道裁彎

本次規(guī)劃共布置2 處河道裁彎,分別為阿拉爾彎道和其滿水庫(kù)彎道。

（1）阿拉爾彎道

阿拉爾彎道位于阿拉爾市區(qū)下游,距阿拉爾市一橋9.3 km。塔河干流自西向東穿過(guò)阿拉爾市區(qū)后,折向東北方向行進(jìn)至東坡村后,以135°折回東南方向的南口監(jiān)獄,然后又以180°折向正北方向,形成一組反向彎道。阿拉爾彎道段河道長(zhǎng)約17.8 km。左岸為農(nóng)一師十團(tuán)六連、三連、九連以及十連的村莊和耕地,彎道頂點(diǎn)距3 連不足1 km；右岸為南口監(jiān)獄一監(jiān)區(qū)及光明村,反向彎道頂點(diǎn)距南口監(jiān)獄一監(jiān)區(qū)不足500 m。由于塔河主流直接頂沖兩岸岸坎,斷面環(huán)流劇烈淘刷岸坡腳,造成岸坎坍塌,侵蝕耕地,且還在不斷的發(fā)展（上提或下挫）,危及左右岸村鎮(zhèn)安全,增加了防洪的難度,已很難以布置防護(hù)工程。根據(jù)河道整治理念和工程經(jīng)驗(yàn),在彎道發(fā)展到一定階段,裁彎比達(dá)到3～7 的時(shí)候,應(yīng)對(duì)彎道進(jìn)行裁彎取直（本河段裁彎比3.4）,徹底解決主流直接頂沖岸坎和難以防護(hù)的問(wèn)題。

裁彎后的河道長(zhǎng)度由原來(lái)的17.8 km 縮短到5.3 km；裁彎后的河道比降由原來(lái)的2.4調(diào)整到8.1；裁彎后的河道平均流速由原來(lái)的1.03 m/s 調(diào)整到1.42 m/s。裁彎時(shí)的河道引渠開(kāi)挖寬度按原來(lái)河道寬度1850 m 的1/5～1/30 取值,確定引渠開(kāi)挖寬度為370 m,主河槽寬度由水流自然沖刷形成,其值控制在整治治導(dǎo)線寬度內(nèi),堤距按2000 m 布置。裁彎后的出流流路基本順暢,河道流速變化不大,對(duì)該段河道上下游的水流流態(tài)、輸沙以及河勢(shì)變化是有利的。

（2）其滿水庫(kù)彎道

其滿水庫(kù)彎道位于其滿水庫(kù)放水閘下游1.7 km 處。塔河干流河道自西向東從其滿水庫(kù)和大寨水庫(kù)大壩之間穿行,在兩大壩區(qū)間由于地形和地質(zhì)的原因,塔河干流在此蜿蜒曲折,形成了3 組南北向的反向彎道。其中北岸彎道頂點(diǎn)距其滿水庫(kù)大壩最近點(diǎn)僅554 m,南岸彎道頂點(diǎn)距大寨水庫(kù)大壩最近點(diǎn)僅318 m。彎道段自其滿水庫(kù)放水閘下游1.7 km 處到新其滿水文站下游6.04 km 處結(jié)束,全長(zhǎng)34.9 km。由于塔河在該段屬于游蕩型向彎曲型的過(guò)渡段,河段擺幅較大、河勢(shì)較差,主流南北向發(fā)展的趨勢(shì)并未減退,很有可能危及到其滿水庫(kù)和大寨水庫(kù)大壩的安全,需要人為地進(jìn)行調(diào)整控制,裁彎取直,改變其流路,確保其滿水庫(kù)和大寨水庫(kù)大壩的安全。

裁彎后的河道長(zhǎng)度由原來(lái)的34.9 km 縮短到15.3 km。裁彎后的河道比降由原來(lái)的1.8調(diào)整到4.1；裁彎后的河道平均流速由原來(lái)的0.86 m/s 調(diào)整到1.11 m/s。裁彎時(shí)的河道引渠開(kāi)挖寬度按設(shè)計(jì)的治導(dǎo)線寬度開(kāi)挖,確定引渠開(kāi)挖寬度為500 m。堤距按規(guī)劃堤距布置。裁彎后的河道順直,水流順暢,河道流速變化不大,對(duì)該段河道上下游的水流流態(tài)、輸沙以及河勢(shì)變化都是有利的。

4.3 河道清障

由于河道大量開(kāi)荒耕種,修筑管理房屋和管理道路,部分道路沿水流方向橫向布置、路面高度較高,一些路面高于現(xiàn)狀輸水堤防,嚴(yán)重礙洪,影響河道行洪能力。據(jù)調(diào)查,因開(kāi)灘種地,烏斯?jié)M至阿其克樞紐河道內(nèi),分布有交通路6 條,長(zhǎng)度共計(jì)12.5 km,高度一般為2 m～3 m,阻水嚴(yán)重,規(guī)劃進(jìn)行拆除。另外,本次規(guī)劃對(duì)英巴扎至恰拉中游河段共8 處輸水堤進(jìn)行改建,規(guī)劃對(duì)原有堤防進(jìn)行拆除,長(zhǎng)度共計(jì)28.05 km。

5 結(jié)語(yǔ)

塔里木河由于缺乏系統(tǒng)的治理,河勢(shì)不穩(wěn),洪水期沖刷劇烈,嚴(yán)重威脅兩岸安全。通過(guò)分析探討,規(guī)劃建設(shè)護(hù)灘工程17.6 km,設(shè)置護(hù)基壩595 座,建設(shè)丁壩52 座、鎖壩10 處,疏浚12.86 km,清障40.55 km,裁彎取直2 處河道,為提高塔里木河干流行洪安全提供保障,為工程建設(shè)提供了科學(xué)依據(jù)。