新疆頭屯河下游治理工程設計方案分析

劉雅禎

（新疆頭屯河流域管理局水利管理中心,新疆 昌吉 831100）

頭屯河下游河道是昌吉市和五家渠市重要的水源命脈,是昌吉市和五家渠市賴以生存發展的重要區域,也是該區的重點生態水體保護區。在當前以生態文明理念為指導的城市發展建設過程中,對頭屯河下游恢復河道、開展綜合水生態治理,既是落實國家“河長制”的必然要求,更是促進和諧發展、建設美麗昌吉市和五家渠市強有力的支撐,具有極其重要的戰略意義。本文基于滿足工程技術可行性與經濟合理性等相關要求,結合國內有關河道治理工程較成功經驗做法[1-6],進行了治理工程設計方案的選取研究。

1 頭屯河下游河道現狀

新疆頭屯河下游河道恢復工程是猛進水庫與沙山子水庫的泄洪、輸水和生態基流通道。其起點為昌吉市沙梁子村南部新建分水渠首,末點至沙山子水庫庫外的鄧家大溝末端沙漠,設計流量16.0 m3/s,全長45.162 km。頭屯河下游河道自起點0+000 至沙山子引水干渠匯流口7+462.12 段,其中0+000～5+638.04 段位于昌吉市境內,5+638.04 段以后河道位于五家渠市境內。現狀河道被漁塘、居民區擠占,河道內堆滿建筑、生活垃圾,長滿雜草,導致河道生態環境遭受嚴重破壞,已不具備行洪的條件。

2 存在問題

2.1 河道輸水不暢、過流能力不足

頭屯河下游河道恢復工程現狀70%為沒有護砌斷面,河道蜿蜒曲折,過水斷面較小,底寬2.33 m～24.7 m,河深0.9 m～3.3 m,開口寬7.8 m～12.7 m。河道內雜草叢生、長滿蘆葦,河道多處逆坡,多處淤積,輸水不暢,造成河道過流能力不足。

2.2 水體流動性差,水質污染嚴重

河道內多外露管線位于城區內市政橋上下游,造成多處雍水。加之多處淤積,造成河道輸水時,水體流動緩慢。夏天隨高溫影響,微生物發生厭氧反應,導致水體中溶解氧降低,造成水體發黑發臭,對周邊生態環境造成不良影響。

2.3 沿線兩岸雜亂,河道生態破壞

城區段河道沿線有大量管道穿插河道內,多處建筑垃圾、廢棄土等堆置于河道兩側,造成河道岸線雜亂無序,給運行管理單位管理帶來不便,特別是城區段的障礙物、管線與兩岸居民建設不協調,河道生態遭受破壞,影響市民正常生活,對當地經濟發展造成不良影響,河道存在問題見圖1。因此,疏通、整治河道并移除河道中現有的蘆葦、雜草及排污管道、輸電線路,進行專門性河道恢復治理工程是十分有必要的。

圖1 河道現狀存在問題

3 治理工程設計方案分析

頭屯河全長190 km,流域面積2885 km2,流經烏魯木齊市、昌吉市、兵團第十二師、兵團第六師。自1952年第六師猛進水庫破土動工,在五家渠市南面的自然洼地上,修建成一座兼具防洪、灌溉功能的平原引水注入式水庫。猛進水庫建成運行后,頭屯河大部分洪水被引入水庫,原古河道行洪時間愈來愈少,由于平時河道水量較少甚至干涸,而岸線具有水陸特性,利用價值高,兩岸的居民將古河床開發成魚塘或填平造房,造成頭屯河古河道斷流被完全侵占。目前頭屯河下游河道若要正常下泄生態基流和承擔泄洪任務,必須進行恢復治理。

3.1 工程等級及標準

本工程屬于河道治理工程,保護五家渠市人口14.3 萬人,昌吉市沙梁子村人口0.22 萬人,保護耕地32.4 萬畝,本工程屬于河道治理工程,防洪標準為10～50年一遇,洪水流量為16.0 m3/s,根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL 252-2017）工程等別為Ⅲ等,中型工程。其主要建筑物為3 級,次要建筑物為4 級。根據《混凝土結構耐久性設計標準》（GB/T 50476-2019）混凝土耐久性設計要求,本工程使用年限為30年。

頭屯河下游河道恢復工程岸線治理線路較長,根據每段河道沿岸的保護對象不同,設置不同的防洪標準,具體情況見表1。

表1 頭屯河各河段左右岸各防護對象設防標準統計表

3.2 工程選址及選線

3.2.1 選線原則

為落實“河長制”相關政策,恢復古河道水生態,改善五家渠市人居環境,本著“尊重歷史,照顧現實”的基本方針,按以下原則恢復頭屯河下游河道,確定河道恢復線路：①充分利用頭屯河老河床、現有輸水通道和沖溝；②盡量少占耕地或不占耕地,對耕地占用的部分,需進行占地賠償；③充分結合《新疆頭屯河防洪規劃（2013 版）》和《頭屯河水域岸線保護利用規劃報告》；④充分考慮恢復河道兩岸的生態環境；⑤對恢復河道穿越的渠系、道路等交叉建筑物,需考慮穿越方式。

3.2.2 線路比選

通過項目區現場踏勘、詢問當地居民、查詢項目區九十年代的地形圖,初步探明頭屯河古河道從現有末點向東北穿過烏五公路,從沙梁子村莊東側向北穿過五家渠市迎賓路后,在豐橋駕校現址處形成灘地,然后向東北接入現在的沙山子水庫引水干渠,沿沙山子水庫引水干渠在101 團5 連附近投入二桐枯溝,消沒于古爾班通古特沙漠。

本工程根據頭屯河古河道現狀情況,綜合考慮方案可行性,提出兩個線路方案進行比選。

方案一：城外線路方案

本工程根據頭屯河《頭屯河水域岸線保護利用規劃報告》和《新疆頭屯河防洪規劃修編報告》提出頭屯河下游河道恢復工程城外線路方案,該線路總長44.11 km,起點位于現狀頭屯河沙梁子村南1 km 處,此處新建引水渠首,河道向東北穿過沙梁子村的魚塘然后向西北方向,穿過耕地接入下三工干枯溝。河道沿干枯溝行進2.0 km 后,向北跨過耕地,在十三戶村西北側接入二桐枯溝。河道沿二桐枯溝向北,在樁號13+454 處,與沙山子引水干渠匯合。沿沙山子引水干渠向北穿過甘莫公路,利用已建防滲渠,在梅花工業園北側彎道25+547 處,新建渠首分水閘,向沙山子水庫分水,恢復河道向北利用枯溝并占用部分耕地,在沙山子水庫西側接入水庫泄洪渠,利用泄洪渠流入鄧家大溝,再沿鄧家大溝向北8.82 km,到達恢復終點。該方案位于昌吉市河道長度約13.46 km,位于五家渠市河道長度約30.65 km。該方案全線共新建建筑物40 座,其中渠首閘2 座,橋涵38 座。

方案二：城內線路方案

本工程根據頭屯河古河道現狀情況,結合《五家渠市防洪規劃報告》和《五家渠市水系景觀專項規劃》提出頭屯河下游河道恢復工程城內線路方案,該線路總長45.162 km,起點位于現狀頭屯河沙梁子村南1 km 處,此處新建引水渠首。恢復河道向東北向穿過魚塘后,沿耕地邊緣和古河道布置,穿過多座魚塘后,達到迎賓路。沿古河道線路,穿過多座彩鋼房后連接至7+462.12 處沙山子引水干渠,利用現有渠線,行進7.2 km 后在樁號14+457.95 處,與二桐枯溝匯合后,之后線路與方案一相同。該方案位于昌吉市河道長度約5.6 km,位于五家渠市河道長度約39.56 km。該方案全線建筑物共50座,其中渠首閘2 座,涵洞19 座,公路橋4 座,氣盾壩11 座,過路通道14 座,兩條線路方案比選見圖2。

圖2 頭屯河下游河道恢復工程線路方案比選圖

3.2.3 方案比選

（1）占地情況分析：方案一占地面積總計122.0 hm2：其中荒地68.54 hm2,耕地41.80 hm2,林草地4.95 hm2,魚塘5.55 hm2,交通用地0.52 hm2,占房屋1.06 hm2,見表2。

表2 方案一占地統計表 單位：hm2

方案二占地面積總計126.65 hm2：其中荒地74.73 hm2,耕地19.22 hm2,林草地12.56 hm2,魚塘10.28 hm2,交通用地2.23 hm2,占房屋7.04 hm2,見表3。

表3 方案二占地統計表 單位：hm2

由表2、表3統計表分析,方案一占耕地面積過多,涉及基本農田,實施難度大。

（2）投資對比

經估算方案一（城外線路方案）總投資估算為38678.64萬元 ,方案二（城內線路方案）總投資估算為39233.72 萬元,經比較方案一比方案二稍經濟。

（3）利用老河床和沖溝的情況

方案一線路利用古河道1.1 km、沖溝6.26 km、現有輸水通道26.08 km,總長33.437 km,占恢復河道的75.5%；方案二線路利用古河道7.98 km、現有輸水通道26.08 km,總長34.06 km,占恢復河道的76.16%。

兩方案中,方案一利用并恢復古河道長1.1 km,但方案二利用并恢復古河道長7.98 km。因此,方案二不僅在線路上更加還原古道,并且對沖溝和輸水通道的利用率也大于方案一。

（4）對河道兩岸的生態影響

兩方案均在14 km 左右匯入二桐枯溝,后段線路相同,因此對前14 km 的生態影響比較。

方案一占用耕地5.75 hm2,荒地4.36 hm2,林、草地0.23 hm2,占用平房1.23 hm2,漁塘4.23 hm2,交通用地0.97 hm2。方案二占用耕地3.69 hm2,荒地5.35 hm2,林、草地1.62 hm2,占用平房1.48 hm2,漁塘2.52 hm2,交通用地1.18 hm2,見表4。

表4 兩方案二占地對比表 單位：hm2

因此,方案一對現狀生態平衡破壞更嚴重,占用耕地較多,而方案二從五家渠市內穿過,不但利用古道和現有輸水通道,而且通過本工程可以消除現狀通道“臟、亂、臭”的問題,改善區域水生態環境,達到“清四亂”和恢復生態基流的治理目標。

（5）推薦線路

綜上所述,方案二占用耕地面積少,對現狀區域生態環境破壞小；方案二線路更加還原古河道,更貼合實際并且符合五家渠市城市規劃,按此線路恢復河道后,可以顯著改善區域水生態環境,發揮良好的生態效益,因此選擇方案二作為推薦方案。

4 結語

本次項目通過對頭屯河下游河道岸線恢復、防洪治理、生態修復實施“岸線恢復、防洪治理、生態修復”等綜合治理措施,從而提高了河道泄洪、輸水能力,改善城市水生態環境,提升項目區水安全保障能力,為昌吉市和五家渠市水生態文明建設和社會環境可持續性發展奠定堅實基礎。河道治理工程的實施是一個惠民生、創發展、保護人民生命財產安全的水利及生態恢復工程,工程技術上可行、經濟上合理,能產生較大的生態效益、防洪效益和社會效益。