塔里木河干流河道整治方案探析

杨 锐

（塔里木河流域工程建设处,新疆 库尔勒 841000）

1 概况

塔里木河干流起始于阿克苏河、叶尔羌河及和田河的交汇处——肖夹克,归宿于台特玛湖,全长1321 km,干流多年平均径流量46.5 亿m3[1]。塔里木河几乎每年都发生洪水灾害,洪灾损失非常严重,主要表现为：局部河势不稳洪水淘刷垮岸严重,河道弯曲过度游荡剧烈,侵占河道现象严重。具体为：上游河段洪水流量大,河岸垮塌、侵蚀耕地、淹没房屋现象严重；中游河段洪水冲刷已成堤防,局部河段河槽靠岸,威胁已成输水堤防[2]。为了提高两岸防洪能力,确保河水顺利流到下游,需对河道整治技术方案进行探析。

2 整治原则与建设内容

2.1 整治原则

河道整治规划的基本原则为全面规划、综合利用、因势利导、重点整治；根据干流防洪规划的目标及总体布置,正确定位干流上、中、下游各河段的任务和功能,系统分析、重点整治,促进主要防护区河段河势稳定,保障防洪安全；依据中水水流趋势,充分利用已有的整治工程或沿岸稳定坚固的人工和天然节点,守点固线、以弯导流,控导主流、稳定河势；力求左、右岸相互协调,上、下游相呼应,洪、中、枯相统一。

2.2 整治内容

肖夹克至英巴扎河段为塔河干流上游段,河道长495 km,沿线分布有塔河唯一的城市阿拉尔市,以及沙雅县等,为防洪规划的重点河段。本段现有整治工程两处,主要位于阿拉尔市城防段河道左岸及新其满大桥处。本次重点整治肖夹克至14团河段河道,对河湾过度弯曲的局部河段进行裁弯取直。

英巴扎至恰拉为中游段,河道长398 km,两岸修建了连续的输水堤防,堤间距1 km～3 km,基本考虑了河道变形对堤防的影响。由于本段无重要防护对象,故不再布置整治工程。

恰拉至台特玛湖为塔河下游段,河道长428 km,以向下游生态输水为主。在远期考虑进行河道疏浚,实现通水,此次不考虑。

3 整治工程

3.1 冲刷深度计算

采用阿尔图宁公式及《堤防工程设计规范》（GB 50286-98）公式两种方法进行计算：

（1）规范计算公式

式中：hB为局部冲刷深度,m；V 为行近水流流速,m/s；h0为行近水流水深,m；m 为防护建筑物边坡系数[3]。

（2）阿尔图宁公式

式中：HB为丁坝基础深度,m；HP为丁坝的冲刷深度,HP=HC,m；K 为坝基超深系数,一般取K=1.2～1.3；H 为防洪工程河道的平均水深,m；C 为坝基础冲刷系数。

式中：m 为丁坝边坡系数；VCP为平均流速,m3/s；α为水流轴线与丁坝轴线的夹角；V/C 为河床面不冲走粒径5 mm 以下沙砾料的允许流速,V/C=4.6 d1/3,m3/s。

根据计算,两公式结果基本接近,结果见表1。

表1 整治建筑物冲刷深度计算成果表

3.2 护滩工程

根据塔里木河规划整治线及河道主流分布,在转角较大、弯急槽深的重点防护河段布置护滩工程,控导主流、稳定河势、固地保滩。护滩工程采用格宾笼石护基坝加坡式护岸（滩）形式,根据冲刷深计算结果,规划采用斜坡式浅埋基础。格宾笼石护基坝坝头半径2.5 m,坡式护岸（滩）采用1.0 m 厚笼石错位叠压,垂直高度5.0 m,笼石坡比1∶2.5,深入河床以下2.0 m,笼石下设土工布反滤。坝档间距为30 m。

规划护滩工程共计8 处,集中布置于肖夹克至14 团重点防护河段,其中左岸6 处,右岸2 处,长度共计17.6 km,共设置护基坝595 座。护滩工程布置见表2。

表2 护滩工程统计表

3.3 丁坝

对主流逼岸或有水流逼岸趋势的河段,规划采用不透水潜没式短丁坝,数量视水流逼岸情况布置,坝档间距30 m～50 m,长度10 m～50 m,自上而下逐渐加长,以利于控制主流、弯道,迫溜外移。丁坝坝心为河滩土料填筑,表层用厚0.5m 的干砌石砌筑,护脚采用两层格宾笼石护脚,根据冲刷计算,厚度确定2.0 m。坝顶宽2.0 m,自中水位或略低于中水位高程按2%坡比伸入河床,坝身边坡采用1∶2。本次规划在阿拉尔市共布置丁坝群工程两处,布置短丁坝52座,其中桩号0+000～0+935 岸线长1100 m,丁坝23 座。桩号12+258～13+650 岸线长1400 m,丁坝29 座。。

3.4 锁坝

结合河道裁弯工程布置,对河道水流分散,叉道较多,影响主流归顺处河段,布置锁坝以便形成稳定的主流河槽。锁坝采用两种形式：

形式1：采用梯形断面,坝顶高程一般与中水水位齐平或与滩面齐平,坝顶宽3.0 m,两侧边坡采用1∶2.5,坝心用河滩沙砾料砌筑,坝面用0.8 m 厚的浆砌块石砌护,上游坡脚采用浆砌块石齿墙型式,墙深2.5 m,顶宽0.6 m,底宽2.0 m；下游用格宾笼石护脚,厚2.0 m,宽3.75 m。锁坝长度视叉道宽度确定。

形式2：对叉道宽度较窄、较重要的叉道,可以采用浆砌石重力式锁坝。坝顶宽0.8 m,两侧坡比1∶0.4,基础采用格宾笼石扩大基础,厚1.5 m,每边伸出挡墙3.8 m。坝顶高程与中水位或滩面齐平。锁坝长度视叉道宽度确定。

本次规划在阿拉尔市和沙雅县共布置锁坝10 处,由锁坝产生需要进行河道局部疏浚长度共计3.615 km,布置情况见表3。

表3 锁坝工程统计表

4 河道整治内容

4.1 河道疏浚

结合河道裁弯及锁坝工程布置,规划对该部分7 处河道按现状纵坡进行疏浚,长度共计9.24 km,疏浚宽度为整治河宽,深2.0 m,工程布置见表4。

表4 疏浚工程统计表

4.2 河道裁弯

本次规划共布置2 处河道裁弯,分别为阿拉尔弯道和其满水库弯道。

（1）阿拉尔弯道

阿拉尔弯道位于阿拉尔市区下游,距阿拉尔市一桥9.3 km。塔河干流自西向东穿过阿拉尔市区后,折向东北方向行进至东坡村后,以135°折回东南方向的南口监狱,然后又以180°折向正北方向,形成一组反向弯道。阿拉尔弯道段河道长约17.8 km。左岸为农一师十团六连、三连、九连以及十连的村庄和耕地,弯道顶点距3 连不足1 km；右岸为南口监狱一监区及光明村,反向弯道顶点距南口监狱一监区不足500 m。由于塔河主流直接顶冲两岸岸坎,断面环流剧烈淘刷岸坡脚,造成岸坎坍塌,侵蚀耕地,且还在不断的发展（上提或下挫）,危及左右岸村镇安全,增加了防洪的难度,已很难以布置防护工程。根据河道整治理念和工程经验,在弯道发展到一定阶段,裁弯比达到3～7 的时候,应对弯道进行裁弯取直（本河段裁弯比3.4）,彻底解决主流直接顶冲岸坎和难以防护的问题。

裁弯后的河道长度由原来的17.8 km 缩短到5.3 km；裁弯后的河道比降由原来的2.4调整到8.1；裁弯后的河道平均流速由原来的1.03 m/s 调整到1.42 m/s。裁弯时的河道引渠开挖宽度按原来河道宽度1850 m 的1/5～1/30 取值,确定引渠开挖宽度为370 m,主河槽宽度由水流自然冲刷形成,其值控制在整治治导线宽度内,堤距按2000 m 布置。裁弯后的出流流路基本顺畅,河道流速变化不大,对该段河道上下游的水流流态、输沙以及河势变化是有利的。

（2）其满水库弯道

其满水库弯道位于其满水库放水闸下游1.7 km 处。塔河干流河道自西向东从其满水库和大寨水库大坝之间穿行,在两大坝区间由于地形和地质的原因,塔河干流在此蜿蜒曲折,形成了3 组南北向的反向弯道。其中北岸弯道顶点距其满水库大坝最近点仅554 m,南岸弯道顶点距大寨水库大坝最近点仅318 m。弯道段自其满水库放水闸下游1.7 km 处到新其满水文站下游6.04 km 处结束,全长34.9 km。由于塔河在该段属于游荡型向弯曲型的过渡段,河段摆幅较大、河势较差,主流南北向发展的趋势并未减退,很有可能危及到其满水库和大寨水库大坝的安全,需要人为地进行调整控制,裁弯取直,改变其流路,确保其满水库和大寨水库大坝的安全。

裁弯后的河道长度由原来的34.9 km 缩短到15.3 km。裁弯后的河道比降由原来的1.8调整到4.1；裁弯后的河道平均流速由原来的0.86 m/s 调整到1.11 m/s。裁弯时的河道引渠开挖宽度按设计的治导线宽度开挖,确定引渠开挖宽度为500 m。堤距按规划堤距布置。裁弯后的河道顺直,水流顺畅,河道流速变化不大,对该段河道上下游的水流流态、输沙以及河势变化都是有利的。

4.3 河道清障

由于河道大量开荒耕种,修筑管理房屋和管理道路,部分道路沿水流方向横向布置、路面高度较高,一些路面高于现状输水堤防,严重碍洪,影响河道行洪能力。据调查,因开滩种地,乌斯满至阿其克枢纽河道内,分布有交通路6 条,长度共计12.5 km,高度一般为2 m～3 m,阻水严重,规划进行拆除。另外,本次规划对英巴扎至恰拉中游河段共8 处输水堤进行改建,规划对原有堤防进行拆除,长度共计28.05 km。

5 结语

塔里木河由于缺乏系统的治理,河势不稳,洪水期冲刷剧烈,严重威胁两岸安全。通过分析探讨,规划建设护滩工程17.6 km,设置护基坝595 座,建设丁坝52 座、锁坝10 处,疏浚12.86 km,清障40.55 km,裁弯取直2 处河道,为提高塔里木河干流行洪安全提供保障,为工程建设提供了科学依据。