嚴(yán) 實

(新疆正治工程建設(shè)有限公司，新疆 昌吉 831100)

防洪工程是一項基礎(chǔ)性水利工程，保障流域內(nèi)居民區(qū)、基礎(chǔ)設(shè)施、基本農(nóng)田不受洪水威脅。由于受水流長年累月沖刷及工程材質(zhì)自然風(fēng)化等影響，河道防洪能力下降，采取治理措施修復(fù)損毀的防洪工程不僅提升河道防洪能力，還對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和社會發(fā)展起到重要作用[1-3]。

1 工程概況

精河流域地處準(zhǔn)噶爾盆地西南緣天山北坡西段，河流呈南北向，出山口后經(jīng)過精河縣城注入艾比湖，農(nóng)五師八十三團(tuán)精河防洪治理工程實施區(qū)域位于精河下游。精河流域氣候?qū)俅箨懶愿珊禋夂?，干燥少雨，蒸發(fā)量大，植被稀疏，生態(tài)比較脆弱，產(chǎn)生水土流失的危害有自然因素和人為因素。自然侵蝕類型主要以風(fēng)力、水力侵蝕為主，特別是受洪水危害較大。河流的洪水主要形成于中山帶的季節(jié)性冰雪融水和中低山帶的暴雨型洪水或暴雨融雪混合型洪水，以及冬季河冰突發(fā)性洪水。

工程設(shè)計所采用的洪水系列是精河山口水文站55a水文資料，推求所在河段重現(xiàn)期為10a一遇的洪峰流量，八十三團(tuán)二片區(qū)1龍口河道斷面設(shè)防洪峰流量104m3·s-1；2龍口河道斷面設(shè)防洪峰流量91m3·s-1；3龍口河道段設(shè)防洪峰流量為82m3·s-1；4龍口河道段設(shè)防洪峰流量為70m3·s-1；精河中橋上下游河道設(shè)防洪峰流量為58m3·s-1。

2 河道現(xiàn)狀及防洪存在問題

2.1 河道現(xiàn)狀

精河兵團(tuán)農(nóng)五師八十三團(tuán)段位于精河下游段，河道總體順直，折曲系數(shù)1.24，局部河段呈彎曲型，折曲系數(shù)達(dá)3.45；河道平均縱坡在6.3‰左右，河床組成為砂礫石，河岸具有明顯的二元結(jié)構(gòu)，河岸巖性顆粒較細(xì)，由于河水的側(cè)蝕作用加劇，常見到凹岸坍塌，尤其是3龍口至精河中橋段，局部河道十分彎曲，河道折曲系數(shù)高達(dá)3.45，河水主流擺動幅度大，凹岸一側(cè)受沖刷嚴(yán)重，部分河岸垮塌呈2～4m的陡岸，河床寬度變窄，在80～200m。精河兵團(tuán)農(nóng)五師八十三團(tuán)段兩岸分布著農(nóng)五師八十三團(tuán)二片區(qū)5個居民點(diǎn)、1866.67hm2耕地，左右兩岸地勢無明顯差異，洪水期河道主流來回擺動，沖蝕兩岸，對岸坡沖刷十分嚴(yán)重。

2.2 防洪存在問題

八十三團(tuán)段受災(zāi)嚴(yán)重既由于精河洪水的多發(fā)性，洪水較為頻繁，又因項目區(qū)所處的精河下游河道平面變化較大，對兩岸的沖刷較顯著，兩岸又無有效的防洪工程進(jìn)行防護(hù)，造成垮塌形成水土流失。

防洪治理過程中的經(jīng)驗教訓(xùn)主要有幾點(diǎn)：防洪治理缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，防洪工程基本上都是在抗洪和洪災(zāi)過后修建的，哪里沖毀修補(bǔ)哪里；防洪基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，所修筑的部分防洪工程均為臨時堆筑的土壩，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低；資金缺乏，所投入資金僅能對水毀區(qū)域作局部處理，無法系統(tǒng)治理。

2.3 工程建設(shè)的必要性

精河兵團(tuán)農(nóng)五師八十三團(tuán)段頻繁的洪水災(zāi)害，給八十三團(tuán)二片區(qū)3連、4連及5連的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居民生活及經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來嚴(yán)重影響。八十三團(tuán)二片區(qū)內(nèi)精河兩岸已建的防洪工程建設(shè)對保護(hù)引水設(shè)施及農(nóng)田起到了一定的作用，但相對團(tuán)場其它基本建設(shè)來說，防洪建設(shè)還是發(fā)展緩慢。資金投入不足，跟不上經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度，要縮小兩者之間的差距，保持經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步增長，就必須加大防洪工程建設(shè)的投入，狠抓項目區(qū)骨干工程的建設(shè)，挖潛與改造并重，搞好團(tuán)場防洪建設(shè)，切實做到減災(zāi)、防災(zāi)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步快速發(fā)展，因此對該河段進(jìn)行防洪設(shè)施建設(shè)是十分必要的。

2.3.1 工程建設(shè)可減少洪災(zāi)損失

該團(tuán)二片區(qū)3連、4連、5連，在發(fā)生2～3a一遇的洪水時即受災(zāi)，每次受災(zāi)損失都在20萬元以上。本次防洪工程建成后，將建立完善的防洪工程體系，提高防洪標(biāo)準(zhǔn)，降低災(zāi)害損失，節(jié)省抗洪支出。

2.3.2 工程建設(shè)可減少耕地、林帶、宜農(nóng)荒地沖刷，提高土地利用率

八十三團(tuán)二片區(qū)在目前的防洪工程條件下，多年平均受淘刷面積為1.53hm2，其中，耕地及林地占73.9%，洪水期河道沿線的耕地不斷遭到?jīng)_刷，使團(tuán)場耕地面積不斷減少；另外，下游的連隊居民點(diǎn)、高壓線路、道路、魚池等在洪水期均不同程度地受到危害。防洪工程建成后，將2～3a一遇的洪水防洪標(biāo)準(zhǔn)提高到可抵御10a一遇洪水的標(biāo)準(zhǔn)，可大大減少土地流失，提高土地利用效益。

3 防洪工程布置

3.1 工程規(guī)模

防洪工程為Ⅳ等工程，工程規(guī)模為小(1)型，主要建筑物的級別為4級，次要建筑物為5級，臨時建筑物為5級；工程防洪標(biāo)準(zhǔn)(重現(xiàn)期)為10a一遇(P=10%)。

3.2 防洪工程設(shè)計原則

防洪工程總體上按照流域防洪規(guī)劃劃分的河段確定新建防洪堤的堤距，沿岸修建防洪堤。工程設(shè)計上主要遵循以下原則。工程布設(shè)之前，對河道或溝道的兩岸情況進(jìn)行調(diào)查研究，分析在修建護(hù)岸工程之后，下游或?qū)Π妒欠駮l(fā)生新的沖刷；工程大致按地形設(shè)置，外沿順直，力求沒有急劇彎曲；工程設(shè)防高度，堤防工程應(yīng)能保證高于最高洪水位，并考慮工程背水面有無塌岸可能，如有則應(yīng)預(yù)留出堆積崩塌砂石的余地；因地制宜，就地取材，采用經(jīng)濟(jì)合理的堤型。

3.3 工程布置

本次防洪治理工程主要針對精河兵團(tuán)農(nóng)五師八十三團(tuán)段河岸進(jìn)行農(nóng)田防護(hù)，根據(jù)該河段地形條件，河道平面上擺動較大，彎道較多，堤線布置上根據(jù)地形情況，與大洪水主流線大致平行，并使兩岸間距大致相等；堤線利用現(xiàn)有堤防及有利地形，修筑在比較穩(wěn)定的灘岸上；為利于防汛搶險和工程管理，堤線布置盡量臨近現(xiàn)有道路，避開耕地、建筑物等。依據(jù)以上要求，本次工程堤線布置長度13.07km，共13處堤防工程，分布于精河兵團(tuán)農(nóng)五師八十三團(tuán)段1龍口至精河中橋間河道左右兩岸側(cè)(以左岸為主，在精河中橋上下游段左右兩岸均有布置)。

3.4 堤防工程設(shè)計

3.4.1 堤型選擇

本次防洪治理工程的型式按照因地制宜、就地取材的原則，根據(jù)堤段所在的地形因素、筑堤材料、水流特性、施工條件等因素進(jìn)行綜合考慮。本次防洪治理工程筑堤材料主要利用河道內(nèi)及河岸可利用的砂礫石土料，沿岸修筑防洪堤，在岸坡較緩的河岸段采用斜坡式堤，在防洪堤迎水面覆設(shè)抗沖刷材料防護(hù)；在沖刷較嚴(yán)重的陡立岸坡河段，為減少削坡占地，修筑墻式護(hù)岸，兼顧對河道水流的沖刷防護(hù)和岸坡的垮塌防護(hù)，以減少工程占地。本次工程涉及河道總長約15.32km，修筑護(hù)岸工程總長13.07km。其中，混凝土護(hù)坡斜坡式防洪堤9976m，格賓擋墻式護(hù)岸3094m。

3.4.2 堤型方案比選

項目區(qū)地處嚴(yán)寒地區(qū)，且項目區(qū)地處精河下游，臨近艾比湖，地下水位較高，場地土的含水量較大，應(yīng)考慮凍脹因素給工程造成的破壞。依據(jù)水文地質(zhì)分析，工程區(qū)土層礫石層為非凍脹性土，且分選性差、級配良好，可以作為筑堤材料。以就地取材為原則，所修筑防洪堤均采用河道內(nèi)砂礫石層土料。

依據(jù)本次防洪治理工程布置，防洪堤的結(jié)構(gòu)分為斜坡式堤結(jié)構(gòu)和墻式護(hù)岸結(jié)構(gòu)2部分，就這2種堤型結(jié)構(gòu)分別提出比選方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選，選擇最優(yōu)方案作為本次工程實施方案。

3.4.2.1 斜坡式堤結(jié)構(gòu)比選

本次建設(shè)斜坡式堤以河道內(nèi)砂礫石層土料作為筑堤材料，在土堤迎水面敷設(shè)護(hù)坡進(jìn)行防護(hù)。因此方案比選主要針對護(hù)坡結(jié)構(gòu)進(jìn)行。常用的護(hù)坡型有混凝土護(hù)坡、漿砌石護(hù)坡、雷諾護(hù)墊、鉛絲籠拋石。以這4種護(hù)坡型式進(jìn)行比選，典型設(shè)計斷面圖見圖1～4，斜坡式堤結(jié)構(gòu)方案比選情況見表1。

通過比選，混凝土護(hù)坡在結(jié)構(gòu)上斷面小，所需建筑骨料可就地篩選，投資較省，且參照精河縣已建防洪工程經(jīng)驗，混凝土護(hù)坡適用于該段河道堤防工程。且通過經(jīng)濟(jì)比選，該方案投資較省。因此，本次防洪治理工程采用混凝土護(hù)坡方案用于斜坡式堤的坡面防護(hù)。

圖1 混凝土護(hù)坡典型斷面設(shè)計圖

圖2 漿砌石護(hù)坡典型斷面設(shè)計圖

3.4.2.2 墻式護(hù)岸結(jié)構(gòu)比選

墻式護(hù)岸可采用混凝土重力墻、漿砌石重力墻、格賓、鉛絲籠拋石重力墻。4種結(jié)構(gòu)型比選情況見表2，典型設(shè)計斷面圖見圖5。

通過比選，格賓作為柔性結(jié)構(gòu)，能適應(yīng)各種土層性質(zhì)并與之較好結(jié)合，能很好地適應(yīng)地基變形，不會削弱整體結(jié)構(gòu)，更不易斷裂破壞。同時具有透水能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)、施工方便易組合、抗壓強(qiáng)度高、耐久性好、造價低、美化環(huán)境、保持生態(tài)等優(yōu)點(diǎn)。工程實施后在對有效治理沖刷的同時，能極大地改善河道生態(tài)，恢復(fù)植被，雖然通過經(jīng)濟(jì)比選，該工藝的單位造價較其它方式費(fèi)用高，但效果顯著且能達(dá)到很好的生態(tài)恢復(fù)作用，且生態(tài)格網(wǎng)耐久性好，設(shè)計年限長。故而本次工程選擇格賓方案用于對陡立河岸的防護(hù)。

圖3 雷諾護(hù)墊典型斷面設(shè)計圖

圖4 鉛絲籠拋石護(hù)岸典型斷面設(shè)計圖

圖5 墻式護(hù)岸結(jié)構(gòu)典型斷面設(shè)計圖

4 減災(zāi)效益分析

兵團(tuán)農(nóng)五師八十三團(tuán)精河防洪治理建設(shè)總投資2780.18萬元，年運(yùn)行管理費(fèi)按固定資產(chǎn)的2%計，平均發(fā)揮效益期按30a計算，年均靜態(tài)成本50萬元；治理后的河道、河溝，年直接減災(zāi)效益289.55萬元(按近年的災(zāi)害損失和團(tuán)場調(diào)查資料估算)，預(yù)計其它間接效益(包括灌溉效益)21.25萬元，效益合計為310.8萬元。年均綜合減災(zāi)效益為年均靜態(tài)成本的6.21倍，評價結(jié)果收益大于投入。

5 結(jié)語

本文以農(nóng)五師八十三團(tuán)精河防洪治理工程為研究對象，對其防洪現(xiàn)狀及存在問題進(jìn)行分析梳理，總結(jié)多年來防洪經(jīng)驗，并對工程總體布置和減災(zāi)效益進(jìn)行分析，本次防洪工程涉及河道總長15.32km，修筑護(hù)岸工程13.07km，工程施工后，可保護(hù)1866.67hm2農(nóng)田面積及河道內(nèi)分布的5處居民點(diǎn)，能夠有效解決洪水問題并取得良好的減災(zāi)效益。