趙 華

（新疆昌吉方匯水電設(shè)計(jì)有限公司 新疆昌吉 831100）

洪水具有流量大、速度快、破壞力強(qiáng)的特點(diǎn)，需研究洪水特點(diǎn)及存在問題，才能有效提出相應(yīng)的防洪措施[1]。阿圖什市哈拉峻鄉(xiāng)阿亞克蘇洪村位于依蘇滾厄肯河右岸，常年遭受洪水侵蝕，目前該村所在河段零零散散建設(shè)部分防洪壩，由于建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，基礎(chǔ)被淘蝕破壞，基本無防洪功能。因此，修建哈拉峻鄉(xiāng)阿亞克蘇洪村右岸防洪壩對減輕當(dāng)?shù)鼐用穹篮樨?fù)擔(dān)、對維護(hù)當(dāng)?shù)厣鐣€(wěn)定具有重要意義。

1 工程概況

阿圖什市哈拉峻鄉(xiāng)阿亞克蘇洪村為山前沖積扇區(qū)域，暴雨洪水既有主河道下泄，也有散流支溝分布，水土流失嚴(yán)重，有逐年擴(kuò)大趨勢，進(jìn)而對河道兩岸耕地、林地和房屋等造成極大的威脅。因此，需修建依防洪治理工程。通過新建4.32 km 防洪壩及配套15 座建筑物，確保哈拉峻鄉(xiāng)阿亞克蘇洪村63 戶300 人、11.6 hm2耕地、6.67 hm2林地、灌溉渠道、村級交通道路、供電、通信等基礎(chǔ)設(shè)施的安全。工程所在依蘇滾厄肯河斷面起點(diǎn)處集水區(qū)面積為746 km2、河長為68.69 km 以及坡降為19.1‰，項(xiàng)目區(qū)起端至末端共涉及25 條洪溝，其中左岸12 條洪溝，右岸13 條洪溝。工程等別為Ⅴ等?。?）型工程，建筑物級別為5 級，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇。

2 洪水特征分析

阿俄水文站有1957—1992年共36年洪峰流量系列，但20 世紀(jì)90年代以來的豐水期資料缺乏。因此，選用鄰近的具有較長資料系列的代表站卡浪溝呂克水文站1959—2016年資料進(jìn)行代表性分析，以反映區(qū)域年最大洪峰流量變化趨勢。采用推理公式法對項(xiàng)目區(qū)計(jì)算斷面設(shè)計(jì)洪水洪峰流量進(jìn)行了分析計(jì)算，選用《新疆暴雨圖集》圖中防洪工程河段處最大24 h降水量資料進(jìn)行設(shè)計(jì)流域的設(shè)計(jì)洪水計(jì)算，10年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量為352.1 m3/s。

根據(jù)資料分析，區(qū)域型降雨是導(dǎo)致布古孜河大洪水的主要成因，暴雨型洪水在哈拉竣鄉(xiāng)各河溝中最為常見，對下游公路、橋涵及居民點(diǎn)破壞性極大。而季節(jié)性積雪消融洪水從頻次上、峰值上及對下游造成災(zāi)害方面較暴雨洪水而言相對較小。

1）暴雨洪水發(fā)生時(shí)間較集中

根據(jù)阿俄站36年實(shí)測資料，對年最大洪峰各月發(fā)生次數(shù)及頻次進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，見表1，在春、夏、秋三季的4-10月內(nèi)都發(fā)生過暴雨洪水，其中8月份發(fā)生年最大洪水的機(jī)率最高，其次是7月和9月，多年統(tǒng)計(jì)8月發(fā)生頻次占33.2%，7、8、9 三個(gè)月發(fā)生頻次達(dá)66.7%。

表1 阿俄站年最大洪峰流量發(fā)生頻次統(tǒng)計(jì)表

2）洪水過程單一、陡漲陡落、洪水歷時(shí)短

1988年8月10日的暴雨洪水見圖1，可明顯看出峰型單一，陡漲陡落、洪水歷時(shí)僅有12.5 h，最高峰值為686 m3/s，最大洪峰漲率達(dá)每小時(shí)200 m3/s，大于100 m3/s 的洪水歷時(shí)僅有6 h。

圖1 1988年8月阿俄水文站暴雨型洪水過程線

3）場次洪水峰高量小

雖然1988年8月10日暴雨洪水峰值為686 m3/s，為歷年實(shí)測暴雨洪水之首，但場次洪水總量僅為0.08×108m3（割除基流），占當(dāng)年水量的8.5%。而1978年融雪型洪水洪峰流量僅為98.6 m3/s，但洪量達(dá)0.17×108m3，占當(dāng)年水量的17.8%。

4）年最大暴雨型洪水洪峰流量年際變化較大

據(jù)實(shí)測資料分析，阿俄站年最大暴雨洪水變差系數(shù)Cv=1.05，實(shí)測最大與最小值之比為46 倍。

5）洪水發(fā)生時(shí)伴有高含沙量及大規(guī)模懸移質(zhì)泥沙輸運(yùn)過程

布古孜河1987年7月13日發(fā)生暴雨洪水，當(dāng)日發(fā)生最大洪峰流量為435 m3/s，日平均含沙量達(dá)83.1 kg/m3，日平均懸移質(zhì)輸沙率高達(dá)12 900 kg/s，因此，暴雨洪水具有很強(qiáng)的挾沙能力。

3 防洪工程現(xiàn)狀

3.1 防洪形勢嚴(yán)峻

阿圖什市哈拉峻鄉(xiāng)阿亞克蘇洪村為山前沖積扇區(qū)，洪水由主河道及13 條支溝下泄。該工程位于省道S306 以北，依蘇滾厄肯河阿亞克蘇洪村河段，此區(qū)域耕地、林地及房屋主要位于河道兩側(cè)，河道西北東南走向，平均縱坡i=0.015 5。由于山前暴雨性洪水和春季融雪性洪水瞬時(shí)來水量較大，洪水下泄對該區(qū)河床及兩岸沖刷異常嚴(yán)重，形成不規(guī)則沖溝，局部下切深度可達(dá)1.0～3.0 m，造成水土嚴(yán)重流失，進(jìn)而威脅右岸草場、林帶、居民房屋安全。

3.2 缺乏必要工程措施

現(xiàn)狀河道寬度70～125 m 不等，河道右岸多為天然岸坎，局部地區(qū)建有砂礫石、混凝土面板防洪壩。砂礫石防洪壩多為當(dāng)?shù)鼐用褡越?，堤高約為1.0 m；混凝土面板防洪壩高約1.2～2.0 m，但年久失修，基礎(chǔ)被洪水淘刷嚴(yán)重，且建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低，行洪時(shí)，常出現(xiàn)漫頂或垮塌現(xiàn)象。當(dāng)?shù)卣M織群眾每年對洪水危害進(jìn)行搶險(xiǎn)，造成人力、物力、財(cái)力的極大浪費(fèi)，成為該村群眾沉重的負(fù)擔(dān)。

4 工程布置

通過現(xiàn)場踏勘，依據(jù)實(shí)際地形、洪水來水及洪水下泄通道情況，該防洪壩工程選取在依蘇滾厄肯河右岸，依據(jù)河岸耕地、林地、房屋及沿途洪溝的布局，防洪壩在河道順直段、微彎段及彎道兩端連接段以順壩為主。防洪壩位于選阿亞克蘇洪村河段右岸，全長4.32 km，起點(diǎn)位于河道右岸已建防洪壩，終點(diǎn)位于河道右岸耕地結(jié)束位置。防洪壩走向由西北向東南，沿河道右岸平行岸坎布置。防洪工程包括修建防洪壩、配套新建過洪涵、納洪口、退水口、引水口等建筑物。

4.1 防洪堤布置

新建堤防工程采用順壩式防洪壩進(jìn)行防護(hù)，防洪壩采用15～20 cm 厚C20F200W6 砼板護(hù)坡襯砌，設(shè)計(jì)堤頂寬度為4.0 m，臨水面護(hù)坡坡比為1∶1. 75；背水面邊坡設(shè)計(jì)為1∶1.50，砼板下設(shè)C20F200W6 素砼阻滑體，堤防設(shè)計(jì)高度為2.2～2.5 m，埋深為4.0 m。

為確定堤防防護(hù)型式，對堤防工程防護(hù)型式進(jìn)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(yōu)方案[2]。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)勘測成果及水力計(jì)算成果，結(jié)合已建的防洪壩方案，本次設(shè)計(jì)擬定了兩個(gè)方案進(jìn)行比選。防護(hù)型式比選情況見表2，不同型式橫斷面圖見圖2、圖3。

表2 防護(hù)型式比選表

圖2 方案一橫斷面

圖3 方案二橫斷面

方案一：采用現(xiàn)澆混凝土板護(hù)坡型式，防洪壩采用15 cm 砼板護(hù)坡襯砌，砼強(qiáng)度等級為C20F200W6，堤頂寬度為4.0 m，臨水面護(hù)坡坡比為1∶1.75，背水面護(hù)坡坡比為1∶1.50，砼板下設(shè)C20F200W6 素砼阻滑體。

方案二：采用漿砌石護(hù)坡型式，防洪壩采用35 cm漿砌石護(hù)坡襯砌，堤頂寬度為4.0 m，臨水面護(hù)坡坡比為1∶1.75，背水面護(hù)坡坡比為1∶1.50。

通過以上方案比選，方案一在運(yùn)行管理、施工周期和施工技術(shù)難度方面，均具有優(yōu)勢。綜合對比兩種防護(hù)型式，本次設(shè)計(jì)推薦采用方案一，15 cm 厚現(xiàn)澆砼板的堤防防護(hù)型式。

4.2 建筑物布置

1）過洪涵布置。河道右岸共有13 處支溝匯入主河道，洪溝寬度3.5～30 m 不等，溝深0.8～3.0 m。依據(jù)支溝發(fā)育程度、洪峰流量大小及現(xiàn)場地形條件，在其中7 條較小支溝末端與防洪壩相交處設(shè)置過洪涵，引導(dǎo)支溝洪水從壩體穿過匯入主河道，以保證主河道防洪壩的運(yùn)行安全。7 座過洪涵分別位于樁號Y0+617、Y0+187、Y1+465、Y1+645、Y2+495、Y2+770、Y3+566。過洪涵上游起點(diǎn)均從支溝內(nèi)合適位置開始，通過不同長度排洪渠延伸至河道防洪壩，通過壩體內(nèi)新建過洪涵將洪水導(dǎo)流至河道內(nèi)。

2）納洪口布置。河道右岸樁號Y3+100 及Y3+280處現(xiàn)有一支溝匯入河道，支溝寬度約50 m，溝口岸坎高度約1.5 m，支溝天然縱坡約3.3%，由于支溝寬度較大，采用納洪口方式將支溝洪水匯入主河道。

3）退水口布置。河道右岸沿線有2 處灌溉退水渠道匯至河道，本次需在右岸岸防洪壩新建2 座退水口，將灌溉退水安全通過防洪壩導(dǎo)流至主河道內(nèi)。兩處退水口分別位于防洪壩樁號Y0+222 及Y0+857處，樁號Y0+222 處退水口由進(jìn)口喇叭口段及涵管段組成，樁號Z0+857 處退水口由進(jìn)口喇叭口段、退水渠段及涵管段組成。

4）引水口布置。河道右岸沿線有5 處農(nóng)民自建灌溉引水口從河道引水，本次需在右岸防洪壩新建4 座引水口，保證林草地灌溉期的灌溉引水。四處引水口分別位于防洪壩樁號Y0+200、Y0+581、Y1+080 及Y1+344 處。引水口主要由閘前八字墻段、閘室段及閘后連接段組成。

5 結(jié)論及建議

本文通過分析哈拉峻鄉(xiāng)阿亞克蘇洪村洪水特性和防洪措施中存在的問題，重點(diǎn)對防洪壩斷面型式選取和退水建筑物布置進(jìn)行分析，提出防洪治理方案，以確保工程建設(shè)科學(xué)合理性，有效地保證了亞克蘇洪村居民房屋、灌溉渠道、草場及交通道路的安全，對今后社會生態(tài)健康、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。在開展防洪工程建設(shè)時(shí)還應(yīng)該結(jié)合實(shí)際對整體進(jìn)行規(guī)劃，以便于更好提高整個(gè)流域防洪標(biāo)準(zhǔn)。