葉爾羌河流域防洪治理效果評估

毛遠輝，李 江

(新疆水利水電規劃設計管理局，新疆烏魯木齊830000)

1 引言

葉爾羌河位于塔里木盆地的西南面，是新疆10億m3以上較大的流域性河流，發源于喀喇昆侖山脈，多年平均徑流量為76.85×108m3，位居新疆第四，是我國最大的內陸河——塔里木河的四大源流之一[1]。

葉爾羌河灌區是特大型灌區在全國位居第四,在新疆排名第一，灌溉面積為753.39×104畝。土地遼闊，水資源豐富，但同時也存在著春旱、夏洪的矛盾，以及面臨鹽堿、風沙、缺電、生態環境脆弱等問題的困擾，但主要矛盾表現為流域內豐富的水資源得不到有效利用，其根本原因是水資源時空分布不均造成的春旱、夏洪，突出表現為洪水災害頻繁。

葉爾羌河山區河段多是高山和陡坡，表現為典型的高原區狹窄型峽谷。在汛期，經常發生暴雨洪水、融雪暴雨引起的混合洪水、冰川堰寨湖潰壩洪水。洪峰高，流量大，威脅著下游平原的防洪安全。葉爾羌河是新疆洪水多發、洪峰流量最大的河流。實測最大洪峰流量6270 m3/s。

以水利設施為代表的基礎設施建設還很落后，流域水能資源開發相對緩慢，特別是葉爾羌河洪水嚴重威脅兩岸人民群眾的生命及財產安全，制約了葉爾羌河流域經濟社會的協同可持續發展，為改善流域生態環境，提高農牧民收入和加快脫貧致富，促進流域的社會進步、民族團結和邊疆穩定，開展并完成對葉爾羌河流域的整體防洪治理是十分迫切的，在此基礎上對治理效果進行系統評估是十分必要的。

2 研究區域概況

葉爾羌河流域水系及水文站網分布、三級區各水資源統計、行政及水資源分區分別見圖1、表1、表2。

圖1 葉爾羌河流域水系及水文站網分布示意圖

表1 葉爾羌河流域三級區各水資源統計分析 單位：億m3

2.1 水利現狀與建設情況

《新疆葉爾羌河防洪規劃報告》于2003年取得了水利部和自治區人民政府的批復，從此開啟了葉爾羌河整體防洪治理頂層設計的序幕，作為法定行政技術指導性文件[2]，在葉爾羌河上總共規劃了54處防洪工程，其中亟待治理的25處防洪險工段被列為應急防洪項目，截止到2016年葉爾羌河歷年利用各種防洪資金已建成101.72 km防洪護岸及堤防工程；2015年國家發展改革委批復了葉爾羌河防洪工程整體可研報告，確定治理范圍為阿爾塔什水利樞紐以下至匯河口之間的葉爾羌河干流河道，治理總長760 km，主要涉及喀什地區的四縣二師，分別為莎車縣、麥蓋提縣、澤普縣、巴楚縣及第一師、第三師，防洪項目共計77段。

目前上游阿爾塔什水利樞紐已竣工并開始發揮效益，同時760多千米中下游河道的防洪治理也全面展開。葉爾羌干流防洪采用堤庫結合的防洪工程體系，根據阿爾塔什水利樞紐工程的防洪作用和調度方式，待阿爾塔什水利樞紐工程建成后，可使各保護區的防洪標準達到50 a一遇或50 a一遇以上，目前在葉爾羌河已形成85處防洪工程，其中《葉爾羌河流域防洪規劃》提出的重點險工險段54處，村組防洪工程31處。考慮到目前16處防洪工程已完全建設，兵團3處另籌建設，“整體可研報告”尚需治理的防洪工程有66處。防洪工程現狀及完成情況見表3。

表3 防洪工程現狀及完成情況一覽表

2.2 存在問題及原因

存在問題：河流兩岸崩塌，引水口等相關水利設施被沖毀，甚至沖垮橋梁，淹沒了低洼地區[3]。

主要原因：防洪工程設施簡陋，防洪標準低，抗洪能力差；防洪、泄洪體系不完善，排洪不暢，洪水無出路；部分引水設施在行洪河道內，嚴重影響河道行洪；防洪戰線長，農民負擔過重。目前仍有20多個臨時引水口尚未修復，每年都要在河流上筑壩引水，從而增加了防洪的負擔[4]。下游河道淤塞，汛期洪水頻發水流散失嚴重，夏河林場河道多處受阻，難以正常向塔河干流輸水,嚴重影響下游生態[5]。

2.3 解決的途徑與方法

阿爾塔什水利樞紐建成前以消能為主，防護為輔，庫堤結合，保護生態人居環境。隨著阿爾塔什水利樞紐的下閘蓄水，改變了葉爾羌河山區無控制性水庫的歷史，有效地調控消減了巨大的洪峰，避免了其直接進入平原河段，降低了平原灌區發生大范圍洪水災害的概率。根據《新疆阿爾塔什水利樞紐工程初步設計報告》，導流標準采用20 a一遇，洪峰流量5590 m3/s,上游圍堰削峰后下泄流量2525 m3/s，若采用10 a一遇洪水，洪峰流量4272 m3/s，削峰后下泄流量2304 m3/s。阿爾塔什水庫建成后20 a一遇洪水的控泄流量為1750 m3/s(相當于河道天然情況下2.5 a一遇洪水)。

3 防洪治理效果評估

3.1 指導思想及原則

葉爾羌流域整體防洪治理工程秉承了分級分區，輕重緩急、分步分策、因地制宜。防洪規劃的指導思想是“以防為主、綜合治理、蓄浚結合、重點防護、兼顧經濟、社會與生態效益”，主要體現在治理措施為修建護岸、堤防，疏浚河道，充分發揮現有灘地的滯洪作用，封灘育林穩定河岸，引洪至灌區等。中下游游蕩型河段的治理思路是：“穩定河勢、防止沖刷，漫溢，局部封堵汊河、裁彎取直、穩定險工段”。下游生態林河道進行疏浚，確保實現向塔河輸水的任務。

3.2 工程措施布局合理性

防洪治理工程統籌兼顧上下游和左右岸，進行了較合理的布局[6]。上游山區段修建山區控制性水庫調蓄洪水，削減洪峰；平原灌區上、中游應修建護岸和防洪壩工程，以穩定河岸，提高河道的過洪能力，保護兩岸城鎮、村莊以及相關設施，特別是農田、水利工程的安全；灌區下游主要修建堤防，防止沿河農田和村莊發生洪水，防洪與分洪灌溉相結合，保證水庫蓄水的同時，布置好泄洪通道。下游的生態林通道主要依靠疏浚河道的方式，結合一些堤防工程，以保障向塔里木河的持續供水，維持好下游生態林的綠色屏障[7]。防洪工作的重點是平原灌區，這也是流域的主要經濟區。

3.3 堤防護岸形式選取的合理性

葉爾羌河流域防洪近期工程綜合考慮河道地形、地質和天然建筑材料的分布情況，經分析河道河床粒徑大小、縱坡、沖淤情況，結合歷年防洪工程運行過程中取得的經驗，將河道從上游到下游分為3段，分別為山區到平原的過渡段、平原河段、游蕩性河段。通過對已建防洪治理工程項目的統計分析，可知目前葉爾羌河流域主要采取的堤岸防洪形式是順壩護岸和坡式護岸以及兩者結合的形式，見表4。

表4 葉爾羌河各種堤防護岸工程形式一覽表

山區到平原的過渡段0+000～36+000段：結構形式見圖2～圖4。一般地下水位埋深較大，基礎開挖深度為6.5 m～9.0 m，河道順直且水流流態平順的河段不設水平防護，局部流態復雜且存在集中沖刷可能的河段需加強基礎防沖刷的措施，增設水平鋼筋石籠；地下水位埋深較淺河段，基礎開挖過深存在施工排水困難的問題，故采取降低基礎埋深增大水平防護的措施防止基礎淘刷破壞，基礎挖深4.0 m～5.0 m，鋪設雙層格賓石籠長5.0 m～9.0 m。

圖2 ①漿砌石護岸結構形式

圖3 ②漿砌石+鋼筋石籠的護岸結構形式

圖4 ③漿砌石+格賓石籠的護岸結構形式

平原河段36+000～84+000段：結構形式見圖5～圖7。而復合襯砌結構形式主要優勢是既發揮了卵石料抗沖耐磨的特性又考慮了現澆砼板施工方便快捷的特點，在設計洪水位以下為500 mm厚的漿砌石襯砌，以上為200 mm現澆砼板，基礎埋深為6.5 m～9.0 m，而當在地下水位埋深淺的河段，會遇到施工排水難度大的問題，采用基礎根部水平鋪設格賓石籠的方式，降低開挖深度至4.0 m～5.0 m，這樣既經濟又施工方便；現澆砼板相對于漿砌石結構來說施工方便、工期短，但抗礫卵石、漂石沖擊、碰撞的能力不足，在河床順直水流平順的河段缺乏卵石料料源的情況下適宜采用，同樣可根據地下水位埋深的情況進行選擇。

圖5 ④現澆砼板護岸結構形式

圖6 ⑤現澆砼板+格賓石籠的護岸結構形式

圖7 ⑥漿砌石+現澆砼板的護岸結構形式

游蕩性河段84+000～280+00段：結構形式見圖6、圖9～圖12。其中圖9、圖11、圖12的三種結構形式見于葉爾羌河麥蓋提縣東河灘防洪工程[8]，分三期實施。一期樁號159+135～161+024段于2015年實施，其護岸形式為見圖12；二期樁號158+535～159+135段于2012年實施，其護岸形式見圖11；三期樁號157+135～158+535段于2013年實施，護岸形式見圖9。投資情況，一期超過2000萬元/km，二期超過了3000萬元/km，三期1000萬元/km左右；一期基礎結構形式抗沖刷能力較強，連續墻體剛度大、整體性好、但板間峰易出現問題[9]，后期維護困難，二期水力插板施工方便與一期比較不存在導流，防沖刷能力以及整體性較好，但要求施工機械設備和施工隊伍專業性強，單位造價昂貴。三期雷諾護墊護砌+格賓石籠+透水四面六邊砼框架結構形式施工工序簡單，工期短，透水性強有利于河道兩岸植物生態健康發展，維護水與土體的自然交換，但是對卵石料的需求很大，會因為運距增大而引起投資過大的問題，另外作為半臨時性工程，運行維護成本較大。圖9基礎結構形式施工工藝復雜，施工難度較大，較圖10的護岸結構形式造價高很多，且存在防滲墻體水毀倒塌的案例，在粉細砂河床防護效果不穩定，影響因素有待進一步研究。

圖8 ⑦漿砌石+現澆砼板+格賓石籠

圖9 ⑧雷諾護墊+槽孔砼連續墻+C20砼灌注柱的護岸結構形式

圖10 ⑨雷諾護墊+格賓石籠+透水框架的護岸結構形式

圖11 ⑩現澆砼板+水力插板+摩擦柱的護岸結構形式

圖12 砼板+振動沉模砼墻+C20砼灌注柱護岸結構形式

4 結論

(1)葉爾羌河流域整體防洪治理工程是新疆第一條進行全流域、系統、科學規劃治理的河流[10]，按輕重緩急分期分步有序實施，取得了一定的治理效果。避免了以往防洪治理工程設計中“頭痛醫頭，腳痛疼醫腳”重復浪費使用資金的應急治理方式，達到了長遠規劃、全面設計、分期實施、重點突出的治理目標。

(2)阿爾塔什水利樞紐[11]已竣工并發揮了防洪效益，把一般防護對象和重點防護對象的防洪標準都提高了，分別從不足2.5 a一遇、20 a一遇提高到20 a一遇、50 a一遇，對葉爾羌河下游防洪產生了積極的影響。防洪體系實現了以水庫控泄為主、堤防護岸防護為輔、庫堤結合運行的方式，可確保葉河流域人居環境和生態效益得到顯著提升。同時開展山洪災害監測系統的應用評估及完善[12]，進一步完善洪水風險管理系統，提高洪水管理信息化水平，為全面建設和諧社會提供可靠的科技保障。

(3)通過對葉爾羌河流域水利現狀與建設情況的梳理，分析比較了已建的11種不同的堤防護岸結構形式，可以看出河道特征和洪水特點是影響堤防護岸結構是否穩定的關鍵因素，其次結構形式的選型還受施工條件、占地、投資造價和生態景觀需求等因素影響。

(4)對葉爾羌河流域防洪治理工程設計應避免采用簡單“渠化”的硬質處理方案，應分級分區，因河道特征和洪水特點施策，以“生態、綠色、環保”理念為引領，構建適合南疆游蕩性河道的“護岸、護灘”治理模式，探索具有“透水性、柔性、適應變形能力強”的結構形式，以新時期治水理念推進河湖生態走廊建設，確保3億m3生態水的下泄，為葉爾羌河下游沙漠區脆弱的生態環境及塔里木河綠色走廊的注入新的活力。

(5)傳統的河道防洪工程治理模式功能單一，主要以防洪堤、護坡和河道疏浚為主，可通過在緊鄰城鎮鄉村的河段融合“生態、景觀、旅游”、民生需求及美麗家園的主題建設，即滿足防洪功能的同時又兼顧河道景觀的提升[13]，以生態水利的思路去改善周邊生態環境，為當地居民營造休閑娛樂場所。