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計有限公司, 新疆 昌吉 831100）

1 項目區概況

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 現狀問題及洪水形勢

流域內現狀主要防洪工程有樓莊子水庫、頭屯河水庫、總干渠首、燈籠渠以及河道內一些防洪堤等，在應對洪水方面起到積極作用。但隨著近幾年烏昌經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域經濟社會持續穩定主要因素之一。歷年來，此工程項目區洪水災害的主要表現形式為：①側向侵蝕嚴重。工程項目區所在河道的岸邊為鄉鎮、鄉村、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，加劇了對河道的側向侵蝕。②河岸坍塌。河岸坍塌也是項目區河道內洪水災害的普遍形式。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，沖毀兩岸農田和村莊。

3 工程布局

根據上述問題，結合《頭屯河防洪規劃》，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，洪水設防標準為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濟活動重點區域附近的河床受各類設施侵占現象嚴重。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，工程地處烏昌經濟區域內，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，不利于兩岸經濟社會的和諧發展。因此，按照頭屯河防洪規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可采用護坡式結構和墻式結構兩種類型，墻式斷面具有占地面積少的優點，一般適用于用地緊張的區域；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域。根據項目區地形和工程地質條件及天然建筑材料的分布等特點，此次設計采用現澆混凝土結構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、施工技術難度等方面，均具有優勢。綜合對比兩種斷面形式，此次設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

根據已經確定的頭屯河防洪規劃方案，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方案。工程項目區卵石分布數量較少。根據項目區河道勘測成果及水力計算成果，以頭屯河防洪規劃確定的治導線和規劃思路，結合中游已建的河道治理方案，本次設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：采用現澆混凝土板護坡形式建設堤防工程，邊坡及基礎防沖齒墻均厚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堤防工程，邊坡及基礎防沖齒墻均厚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堤防工程，邊坡及基礎防沖齒墻均厚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難度及與周圍城市建設協調性等方面，均具有優勢。綜合對比三種襯砌形式，此次設計推薦采用混凝土板襯砌形式。

6 經濟效益評價

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

7 結論

以頭屯河昌吉市北繞城與六工鎮段為綜合治理對象，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、施工技術難度等方面，均具有優勢。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難度及與周圍城市建設協調性等方面，均具有優勢。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準由現狀的不足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，利于維持社會穩定、繁榮地區經濟。