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處,新疆 庫爾勒 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,歸宿于臺特瑪湖,全長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生洪水災害,洪災損失非常嚴重,主要表現為：局部河勢不穩洪水淘刷垮岸嚴重,河道彎曲過度游蕩劇烈,侵占河道現象嚴重。具體為：上游河段洪水流量大,河岸垮塌、侵蝕耕地、淹沒房屋現象嚴重；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,需對河道整治技術方案進行探析。

2 整治原則與建設內容

2.1 整治原則

河道整治規劃的基本原則為全面規劃、綜合利用、因勢利導、重點整治；根據干流防洪規劃的目標及總體布置,正確定位干流上、中、下游各河段的任務和功能,系統分析、重點整治,促進主要防護區河段河勢穩定,保障防洪安全；依據中水水流趨勢,充分利用已有的整治工程或沿岸穩定堅固的人工和天然節點,守點固線、以彎導流,控導主流、穩定河勢；力求左、右岸相互協調,上、下游相呼應,洪、中、枯相統一。

2.2 整治內容

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

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

恰拉至臺特瑪湖為塔河下游段,河道長428 km,以向下游生態輸水為主。在遠期考慮進行河道疏浚,實現通水,此次不考慮。

3 整治工程

3.1 沖刷深度計算

采用阿爾圖寧公式及《堤防工程設計規范》（GB 50286-98）公式兩種方法進行計算：

（1）規范計算公式

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 為防護建筑物邊坡系數[3]。

（2）阿爾圖寧公式

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

式中：m 為丁壩邊坡系數；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。

根據計算,兩公式結果基本接近,結果見表1。

表1 整治建筑物沖刷深度計算成果表

3.2 護灘工程

根據塔里木河規劃整治線及河道主流分布,在轉角較大、彎急槽深的重點防護河段布置護灘工程,控導主流、穩定河勢、固地保灘。護灘工程采用格賓籠石護基壩加坡式護岸（灘）形式,根據沖刷深計算結果,規劃采用斜坡式淺埋基礎。格賓籠石護基壩壩頭半徑2.5 m,坡式護岸（灘）采用1.0 m 厚籠石錯位疊壓,垂直高度5.0 m,籠石坡比1∶2.5,深入河床以下2.0 m,籠石下設土工布反濾。壩檔間距為30 m。

規劃護灘工程共計8 處,集中布置于肖夾克至14 團重點防護河段,其中左岸6 處,右岸2 處,長度共計17.6 km,共設置護基壩595 座。護灘工程布置見表2。

表2 護灘工程統計表

3.3 丁壩

對主流逼岸或有水流逼岸趨勢的河段,規劃采用不透水潛沒式短丁壩,數量視水流逼岸情況布置,壩檔間距30 m～50 m,長度10 m～50 m,自上而下逐漸加長,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,護腳采用兩層格賓籠石護腳,根據沖刷計算,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0+000～0+935 岸線長1100 m,丁壩23 座。樁號12+258～13+650 岸線長1400 m,丁壩29 座。。

3.4 鎖壩

結合河道裁彎工程布置,對河道水流分散,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,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；下游用格賓籠石護腳,厚2.0 m,寬3.75 m。鎖壩長度視叉道寬度確定。

形式2：對叉道寬度較窄、較重要的叉道,可以采用漿砌石重力式鎖壩。壩頂寬0.8 m,兩側坡比1∶0.4,基礎采用格賓籠石擴大基礎,厚1.5 m,每邊伸出擋墻3.8 m。壩頂高程與中水位或灘面齊平。鎖壩長度視叉道寬度確定。

本次規劃在阿拉爾市和沙雅縣共布置鎖壩10 處,由鎖壩產生需要進行河道局部疏浚長度共計3.615 km,布置情況見表3。

表3 鎖壩工程統計表

4 河道整治內容

4.1 河道疏浚

結合河道裁彎及鎖壩工程布置,規劃對該部分7 處河道按現狀縱坡進行疏浚,長度共計9.24 km,疏浚寬度為整治河寬,深2.0 m,工程布置見表4。

表4 疏浚工程統計表

4.2 河道裁彎

本次規劃共布置2 處河道裁彎,分別為阿拉爾彎道和其滿水庫彎道。

（1）阿拉爾彎道

阿拉爾彎道位于阿拉爾市區下游,距阿拉爾市一橋9.3 km。塔河干流自西向東穿過阿拉爾市區后,折向東北方向行進至東坡村后,以135°折回東南方向的南口監獄,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約17.8 km。左岸為農一師十團六連、三連、九連以及十連的村莊和耕地,彎道頂點距3 連不足1 km；右岸為南口監獄一監區及光明村,反向彎道頂點距南口監獄一監區不足500 m。由于塔河主流直接頂沖兩岸岸坎,斷面環流劇烈淘刷岸坡腳,造成岸坎坍塌,侵蝕耕地,且還在不斷的發展（上提或下挫）,危及左右岸村鎮安全,增加了防洪的難度,已很難以布置防護工程。根據河道整治理念和工程經驗,在彎道發展到一定階段,裁彎比達到3～7 的時候,應對彎道進行裁彎取直（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的問題。

裁彎后的河道長度由原來的17.8 km 縮短到5.3 km；裁彎后的河道比降由原來的2.4調整到8.1；裁彎后的河道平均流速由原來的1.03 m/s 調整到1.42 m/s。裁彎時的河道引渠開挖寬度按原來河道寬度1850 m 的1/5～1/30 取值,確定引渠開挖寬度為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線寬度內,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,對該段河道上下游的水流流態、輸沙以及河勢變化是有利的。

（2）其滿水庫彎道

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

裁彎后的河道長度由原來的34.9 km 縮短到15.3 km。裁彎后的河道比降由原來的1.8調整到4.1；裁彎后的河道平均流速由原來的0.86 m/s 調整到1.11 m/s。裁彎時的河道引渠開挖寬度按設計的治導線寬度開挖,確定引渠開挖寬度為500 m。堤距按規劃堤距布置。裁彎后的河道順直,水流順暢,河道流速變化不大,對該段河道上下游的水流流態、輸沙以及河勢變化都是有利的。

4.3 河道清障

由于河道大量開荒耕種,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,一些路面高于現狀輸水堤防,嚴重礙洪,影響河道行洪能力。據調查,因開灘種地,烏斯滿至阿其克樞紐河道內,分布有交通路6 條,長度共計12.5 km,高度一般為2 m～3 m,阻水嚴重,規劃進行拆除。另外,本次規劃對英巴扎至恰拉中游河段共8 處輸水堤進行改建,規劃對原有堤防進行拆除,長度共計28.05 km。

5 結語

塔里木河由于缺乏系統的治理,河勢不穩,洪水期沖刷劇烈,嚴重威脅兩岸安全。通過分析探討,規劃建設護灘工程17.6 km,設置護基壩595 座,建設丁壩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,為工程建設提供了科學依據。