阜康市水磨河流域河道防洪工程建設的必要性

高 天

(烏魯木齊市水利勘測設計院有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830001)

阜康市水磨河流域河道防洪工程建設的必要性

高 天

(烏魯木齊市水利勘測設計院有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830001)

水磨河流域位于新疆維吾爾自治區阜康市，馳名中外的天山天池與流域相鄰，通往天池的道路途經水磨河，流域內游客來往頻繁。流域河谷內常年有徑流，出山口以上樹木生長茂盛，景色優美，但出山口下游河道未治理，植被少，土壤保水性差，洪水災害頻繁，水土流失嚴重，景色較差，給流域及周圍的旅游事業帶來負面影響。本文通過對流域概況、河道現狀及存在問題的詳細論述，提出了河道治理的必要性及河道治理理念，同時給出了具體治理方案。

阜康市；水磨河流域；河道防洪治理

1 流域概況

水磨河流域位于新疆維吾爾自治區昌吉回族自治州阜康市，河道在下游平原區從阜康市市區穿過，阜康市總面積11 726 km2，其中山地面積1811 km2，平原區面積2260 km2，沙漠面積4555 km2[1]，規劃水平年2030年人口達到26～28萬人[2]。

水磨河發源于天山山脈東段北坡的東天山土爾帕特納特塔格山，源頭海拔高程4234 m，向北流經3000～1000 m的中山區和1000～600 m的低山丘陵區，河流出山后進入山前傾斜平原區和沖積平原區，最后消失在北部沙漠區。

水磨河流域東與天山天池所在的三工河流域為鄰，西與鐵廠溝流域接壤，南以天山分水嶺為界，北達古爾班通古特沙漠，河道自南向北流經阜康市，消失于準噶爾盆地之中。流域總面積為1419 km2，其中出山口以上流域面積219 km2。水磨河在出山口紅沙灣處建有紅山攔河水庫一座，從源頭至紅山水庫段河長約40 km； 自紅山水庫下游分別貫穿吐烏大高速公路、烏準鐵路、經阜康市區后流入柳城子水庫，紅山水庫至柳城子水庫段河長約24 km，河道平均縱比降為23.8‰。

流域多年平均蒸發量為1601.66 mm；全年以西風、偏西風為主，春季多東北風、西風，秋季多南風、東南風，夏季和冬季以西風及西南風為主；多年平均風速一般在1.7 m/s，多年平均最大風速11 m/s，主風向西南；流域多年平均氣溫5.97 ℃，歷年最高年平均氣溫8.6 ℃(1982年)，最低年平均氣溫4 .19 ℃(1984年)，歷年極端最高氣溫35.9 ℃(1989-07-27)，極端最低氣溫-32.2 ℃(1984-12-23)；歷年最大積雪深度33 cm(2000年2月)；歷年最大凍土深度144 cm(1988年3月)；流域多年平均徑流量為0.212×108m3/a；流域洪水成果見表1[3]。

表1 阜康市水磨河洪水成果表

2 河道現狀及存在的問題

2.1 防洪現狀

流域山區及山前傾斜平原區河床以砂礫石河床為主(見圖1)，北部沖洪積平原區河床以黏性土為主(見圖2)，河床兩岸為礫石/土質岸坡，岸坡外圍為村莊、農田。目前，河道內除已建1座攔河水庫(紅山水庫)之外，無其他防洪設施。每年汛期，紅山水庫為了確保水庫自身安全，按照設計安全泄量泄洪，水庫下游河岸受洪水沖刷，水土流失嚴重。在超標準洪水季節，下泄洪水對兩岸耕地、村莊、下游穿河公路、鐵路和市區人民生命財產構成嚴重威脅，市政府每年需投入大量的人力、物力、財力防洪。據不完全統計，1945年至今，水磨河共發生過洪災18次，淹沒城市面積達1.8 km2，直接受災人口達0.6萬人，經濟損失達2.7億元，河道內永久性防護工程的建設已迫在眉睫。

圖2 北部沖洪積平原區現狀河床

2.2 環境現狀

2.2.1 流域自然環境概況

水磨河流域位于東天山北坡，南靠以博格達峰為首的東天山諸峰，北臨準噶爾盆地，遠距海洋，地處歐亞大陸腹地。水汽來源主要是緯向西風環流帶來的大西洋水汽及北側的北冰洋水汽。流域氣候特征呈現出：四季分明，夏季干旱炎熱，冬季嚴寒漫長，氣溫年、日較差均較大，光照充足，降雨年內分配不均等特點，為典型的中溫帶大陸性氣候。流域由于地勢高差較大，故山區與平原區的氣候差異懸殊。

流域海拔相對較高的山區氣候寒冷，降水豐富，山坡及坡底表層土壤類型為壤質黑土、粟鈣土、棕鈣土，植被覆蓋度70%～85%，植物種類比較豐富，主要以灌木林、中旱生禾草、苔草、雜類草和蒿草類為主。

山前傾斜平原區及北部沖洪積平原區氣候則十分干燥，降水量較少，山體主要為風化碎石，基質粗糙，結構松散，水源涵養能力差，植被覆蓋度很低，以天然荒漠植被生態為主，河床內基本無植被覆蓋，區域自然系統穩定狀況屬較低水平，加之河道兩岸無防洪工程，夏季河床內洪水泛濫，洪水災害頻繁。

2.2.2 流域水土流失概況

流域屬典型的中溫帶大陸性干旱氣候，冬季寒冷，夏季炎熱，降水稀少，蒸發強烈，空氣干燥，光熱資源充足。水土流失特點是水蝕為主，兼有風蝕。夏秋季節以水蝕為主，水蝕多發生于河岸兩側，其土壤受水流的沖刷、淘蝕，局部地方已出現淺溝、沖溝等現象，破壞了土壤的完整性。汛期泥沙被上游的急流攜帶，一部分直接淤積于河道內，大部分被帶入下游平原區，造成淤積。冬春季節以風蝕為主，多發生于出山口無植被覆蓋及棄耕區，由于風力對裸露于地表的土粒、沙粒或巖石碎屑的剝蝕，產生土粒、沙粒或巖石碎屑的搬運和堆積過程，形成土地的沙化，表現為細土粒的揚失，產生浮塵及沙塵暴天氣。

3 防洪工程建設的必要性

(1)是防洪的迫切需要。水磨河流域缺少統一的防洪體系，防洪工程建設還很滯后，而河道防洪戰線長、面積廣，加之防洪資金缺乏，防洪工作仍處于消極被動的局面，防洪工程現狀無法保證流域內人民群眾生命財產安全。尤其汛期處在夏收夏管季節，全流域投入大量的人力、物力、財力在防汛第一線，對地區生產建設影響極大，因此，流域的防洪工程建設迫在眉睫。

(2)是生態環境保護的需要。保護和改善生態環境，是關系到人類生存和發展的關鍵，是實現可持續發展戰略的需要，是關系國家全局利益和長遠利益的所在。優良的主體環境工程可達到保護自然生態平衡、涵養水源、保護水土、防風固沙、調整氣候、減少污染、凈化空氣，以及降低噪音等重要作用。

水磨河流域屬中溫帶大陸性干旱氣候，降水較少，蒸發旺盛，空氣干燥，生態環境脆弱，上游河道內植被受洪水沖刷，逐年退化。水磨河下游低山丘陵區河床為砂礫石河床，滲透性較大，河床內無防滲處理措施，垂直滲漏嚴重，導致下游平原區生態用水短缺。生態植被必須通過人工補充灌溉才能維持生存，但灌區可利用的水資源有限，絕大部分用于農林業灌溉，用于生態灌溉的水量較少，造成下游生態植被逐年萎縮，土質沙化，生態環境逐步惡化。只有通過水利工程建設，防止洪水沖刷，減少生態水垂直滲漏，才能逐步改善生態環境。

(3)是當地旅游業發展的需要。馳名中外的國家5A級旅游風景區天山天池位于阜康市三工河流域，該流域與水磨河流域相鄰，景區年接待游客約84萬人次，旅游事業興旺。水磨河流域河床岸邊有通往天山天池道路，每年游客來往頻繁。但該流域低山丘陵區及出山口平原區河床受洪水沖刷，植被少，景色差，對地區的旅游事業造成一定影響。為了地區旅游業的進一步發展，水磨河河道內防洪及景觀打造勢在必行。

4 防洪工程建設方案

4.1 治理方案分析

由于水磨河流域與國家5A級旅游風景區天山天池相鄰，且位于阜康市市區上游，因此該流域的防洪工程治理時，應按照滿足防洪兼景觀[4]打造的方案為宜。工程建成后不僅要能夠滿足防洪要求，還要為喜歡新疆優美風光的游客及附近居民提供一個休閑度假、散步納涼的良好環境。

4.2 總平面布置

根據調查，按照防洪的迫切性，紅山水庫下游約7.9 km的河道急需治理，通過基礎資料收集，結合現狀地形，該段河道可布置成8個景觀湖，景觀湖之間采用防洪渠道連接，平面布置方案見圖3和圖4。

圖3 景觀湖段河道治理平面布置圖

圖4 景觀湖段河道治理平面布置圖

4.3 景觀水源配置

水磨河河水通過上游的紅山水庫調節后，通過現狀引水干渠供給下游農業等生產利用，灌溉高峰期河道內僅有少量生態用水，無多余水量進入景觀湖。根據現場調查，現狀輸水干渠段兩岸無耕地、無用水需求，灌溉水可從上游1號湖處引入，在下游5號湖和7號湖末端合適高程返回到輸水干渠供下游灌溉，7號湖上游可形成動感水面，下游的8號湖部分，可在灌溉低峰期放入少量水形成靜止湖面。

4.4 縱斷面方案

現狀河道平均縱坡為0.0257，縱坡較大，治理時為了形成景觀水面效果，應對現狀河道縱坡進行調整，采用跌水過度，單個跌深1～4 m，跌坎處形成瀑布，形成景觀效果。根據經濟流速結合景觀水面要求，渠道段縱坡控制在0.003為宜，景觀湖段縱坡控制在0.001為宜，縱斷面方案設計示意，見圖5。

圖5 河床沿線跌水設計圖(單位：cm)

4.5 橫斷面方案

現狀河床寬度26～80 m不等，根據平面布置，治理段主要為排洪渠和景觀湖，排洪渠可采用復式斷面，下部斷面滿足景觀要求，上部斷面滿足泄洪要求。下部斷面可采用矩形斷面，底寬取25 m，渠深0.6 m，渠道內每隔50～70 m設置一個高0.3 m擋坎，形成景觀水面；上部斷面可采用梯形斷面，底寬31 m，邊坡1∶3.3，渠道總深2.5 m，每隔50 m設置臺階，排洪渠橫斷面設計見圖6。景觀湖也采用復式斷面型式，下部景觀斷面采用梯形斷面，設計最小底寬25 m，最大寬度根據現場河床地形條件確定，深度0.8 m，邊坡1∶4，每隔50～70 m設置一個高0.5 m擋坎，形成景觀水面；上部防洪斷面采用梯形斷面，最小底寬31 m，邊坡1∶4，全段采用臺階，湖總深2.5 m,景觀湖橫斷面設計見圖7。排洪渠及景觀湖底板及邊坡可采用較經濟的現澆混凝土板襯砌，河床沿線巖性主要為卵石混合土，下部景觀斷面應采用土工膜做防滲處理[5]，上部的防洪斷面無需做防滲處理。

圖6 排洪渠設計斷面(單位：cm)

圖7 景觀湖設計斷面(單位：cm)

5 結 語

水磨河流域與馳名中外的5A級風景區天山天池相鄰，流域在下游傾斜平原區縱穿阜康市市區，河道兩岸居民及重要基礎設施較多，為了保證兩岸居民及基礎設施的安全，河道治理勢在必行，應越早越好。治理措施采用防洪、景觀結合的方案，不僅可解決河道防洪問題，還可提高河道景觀效果，有利于當地旅游事業的發展。河道治理具體實施時應精確測量地形圖，進行詳細的地勘工作、水文分析論證后進行。

[1] 昌吉州方匯設計院.阜康市城市防洪規劃報告 [R]. 阜康:阜康市水利局,2005.

[2] 中國建筑設計研究院.阜康市城市總體規劃(2010—2030)[R].阜康:阜康市水利局,2010.

[3] 昌吉州方匯設計院.新疆阜康市水磨河城區暨景觀帶防洪規劃洪水水文分析計算[R]. 阜康:阜康市水利局,2013.

[4] 孫忠福,樸順玉.淺談水利工程防洪與景觀建設 [J].中國西部科技，2011(12)：55-56.

[5] 束一鳴，吳海民，姜曉楨.中國水庫大壩土工膜防滲技術進展 [J].巖土工程學報，2016(3)：1-5.

高 天(1982-)，男，回族，寧夏固原人，工程師。主要從事農業與水利工程研究。E-mail:570430220@qq.com。

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