恰甫其海水利工程坝区防洪设施系统的建设

李翔

（新疆伊犁河流域开发建设管理局，新疆 乌鲁木齐 830000）

1 工程概况

恰甫其海水利枢纽工程位于新疆伊犁哈萨克自治州巩留县境内，距巩留县城41 km，枢纽工程以灌溉为主，兼有发电、防洪等综合效益，该枢纽工程属大（1）型1等工程，于2005年 6月下闸蓄水发电并投入运行。枢纽工程由粘土心墙堆石坝、中孔泄洪洞、深孔排沙放空洞、表孔溢洪洞、2条发电引水洞及联合进水口、坝后式地面电站厂房组成。

2 厂坝区地质地形及自然气候条件

枢纽工程厂坝区两岸岸坡陡峻，大部分基岩裸露，河谷狭窄呈“V”形。岩层走向与河谷近正交，属横向河谷，岩体的风化受岩性、结构面及地形的控制。由于岩性、岩体结构、结构面发育程度及风化程度的差异，使两岸岸坡顺河谷方向形成沟梁相间的梳状地形，冲沟走向与河谷近直交。厂坝区两岸较大的冲沟有18条。坝轴线沿规模最大的左右岸相对应的4号及14号两冲沟布置。左岸山体雄厚，发育有1～7号冲沟，冲沟走向与岩层走向平行，间距40～75 m，切割深20～75 m。山梁呈凸起的岩脊，宽15～40 m，由山梁形成的边坡高陡，自然坡度60°～80°，局部直立；右岸岸坡相对较缓，发育有8～17号冲沟，切割深5～35 m，冲沟之间山梁岸坡坡度45°～65°。各冲沟内分布有厚度不等的坡积物，其中左岸崩坡积物分布面积约9 000 m2，呈斜坡状，最大厚度20～30 m，崩坡积物体主要由块、碎石组成，含直径1～5 m的大孤石，呈棱角状，结构松散，多具架空现象，坑、孔壁垮塌严重，基本处于极限平衡状态；右岸沟内堆积崩坡积碎石层自然坡度相对较缓。

该水利枢纽工程位于高山融雪区，3月至4月是工程区春季融雪时段，5月至8月是工程区的主要降水时段，因此厂坝区冲沟内会间断性产生洪水，如果处理不当极其容易引发山洪泥石流。

3 厂坝区原防洪设施概况

水利枢纽工程无论从复杂的地质地形条件还是从自然气候条件来讲，防洪设施的建设是必不可缺少的。工程建设末期及运行初期，相继修建了厂坝区防洪附属设施，主要是沿1～4号进场道路靠山体岸坡底设置了排水沟渠，在各冲沟末端修建了设置排水管的浆砌石挡墙，冲沟的水通过排水管汇入排水沟渠。①厂区原主要防洪设施有1，2号冲沟，末端分别修建了浆砌石挡墙并在挡墙中设置直径φ100（u-pvc）排水管，挡墙下游沟底采用钢筋笼护底，两侧采用浆砌石护坡，与二号上坝公路路边排水渠（1 m×1 m）相连，通过二号上坝公路过路箱涵排至主河道中。②坝区左坝肩冲沟原主要防洪设施有左坝肩浆砌石挡墙，挡墙顶部距地面7 m，挡墙长21 m。

4 原防洪设施运行实践及厂坝区2010年洪灾

在水利枢纽工程建设末期及运行初期，即2005年至2009年期间，原防洪设施发挥了一定作用，个别地方洪水造成的少量的泥石流通过人工、机械清理和疏导，春季融雪及雨季洪水期未发生大的问题，出现问题的地方一直在不断优化完善中。

2009年末至2010年初，水利枢纽工程所在地区遭遇60年不遇的大雪，2009年11月下旬至2010年1月中旬降雪量异常偏多，积雪量较常年偏多200%，积雪深度较常年偏深20 cm，积雪覆盖率达到95.7%，雪深大于20 cm的积雪面积占总积雪面积的80.5%，雪深大于40 cm的积雪面积占总积雪面积的37.3%。2010年3月以来水利枢纽工程所在地区气温回升较快，气温较同期偏高、降雨偏多，催化了厂坝区积雪的融化。3月17日，左坝肩冲沟内积雪融水流量增大，洪水通过左坝肩浆砌石挡墙排水孔和挡墙顶部流向大坝坝顶，如不及时处理，将危害粘土心墙防渗体，威胁大坝的安全运行。3月18日，水利枢纽工程所在地区普降中雨，3月19日，气温迅速回升，进一步加速了积雪的融化，致使该水利枢纽工程自建设以来遭遇最为严重的山洪泥石流灾害，2号冲沟源头两岸岩体崩塌，导致形成堆积坝，待洪水蓄到一定高度时，堆积坝冲毁，瞬时，能量巨大的山洪泥石流奔涌而下，冲毁了原2号冲沟末端浆砌石挡墙及其下游两侧护坡以及二号上坝公路部分排水渠。山洪裹挟巨石淤堵了排水渠，洪水泥石流冲上二号上坝公路后冲落至三号进厂路，造成上坝公路、进厂公路全部阻断，厂房尾水平台区大量雍水，逼近电厂厂房，严重危及了电厂的安全运行。

5 存在的问题及原因分析

2010年春季防洪结束后，工程运行管理单位组织设计及相关技术人员，针对厂坝区2010年洪灾，对整个枢纽区域地形地质进行了现场勘察和调查研究，分析区域洪灾的成因。厂坝区左岸山顶为河谷的一级阶地，为一宽广的坡地草原，倾向于河谷，雨季的雨水和积雪融水顺势汇入各冲沟，另外冲沟高差（309 m）和坡度较大，山洪处于高势能、低阻力状态，冲沟存在的处于极限平衡状态的崩坡积物在山洪的裹挟下，瞬间便会形成山洪泥石流。这便是枢纽区域形成洪水甚至泥石流的机理。

厂坝区原防洪设施的建设，只是按正常年份情况考虑，积雪消融的缓慢过程的水量不大，洪水中夹杂的石渣通过挡墙拦截，每年春汛前及时清理挡墙前的石渣和淤泥，确保挡墙中设置的排水管畅通，使洪水汇入路边排水沟再导入主河道。厂坝区2010年洪灾暴露了原防洪设施存在的缺陷和问题，即未考虑到左岸山顶一级阶地宽广的坡地草原特殊年份的积雪量，以及异常气候条件下，春季融雪期气温会骤然升高以及降雨等，防洪设施工程措施不够系统完善。

6 防洪系统完善的思路及防洪设施建设

针对厂坝区防洪设施存在的缺陷问题，提出了“源头控制，中段加固，末端拦阻，下游沟排”相结合的治理洪灾的思路，采取工程措施完善防洪设施系统。厂坝区右岸一级阶地为一山脊，积雪面积很小，原防洪设施能够满足需要。因此，厂坝区左岸为防洪系统完善的重点。

坝区防洪设施建设：左坝肩冲沟顶部由于汇水量少，沟中坡积物在工程建设期已经进行了混凝土喷护防护处理，因此，只在左坝肩冲沟原有的浆砌石挡墙底部设置了一排混凝土集水沟（断面矩形），集水沟后设置混凝土排水沟（断面矩形），将积雪融水集中排向大坝上游护坡导入库中，避免积雪融水翻溢挡墙顶部流向坝顶。

厂区防洪设施建设：采取系统的工程措施，从山洪形成的源头、下游段、厂房尾水平台解除诱发泥石流灾害的潜在威胁。

1）从山洪集中汇入源头修建挡水建筑物，起到调蓄和控制山洪流量的作用。挡水建筑物采取浆砌石挡墙的型式，基础坐落在基岩上，墙中梅花型分层设置直径φ300预制混凝土排水管7根。挡墙长为54.3 m，顶部高程为1 245 m，最大墙高为3.3 m，墙脚下游设置高为0.9 m的钢筋笼抛石，防止洪水对挡墙基础的淘刷。

2）对冲沟内不稳定的、易产生泥石的崩坡积物、极不稳定的风化松动岩石和孤石进行清理或加固，防止滑坡、孤石阻塞，避免形成堰塞体。

3）在冲沟下游段适当的位置设置拦砂坝拦阻泥石流的固体物质，防止石渣淤积二号上坝公路路边排水沟，确保排水沟畅通无阻，起到阻渣通水的作用，其基础坐落在基岩上，拦砂坝长15 m，顶部高程为944 m，最大高度2.7 m。拦砂坝中梅花型分层设置直径φ300预制混凝土排水管7根，墙脚下游设置高为0.9 m的钢筋笼抛石，防止洪水对挡墙基础的淘刷。

4）在电站厂房门前修建排水沟导入尾水，避免水流冲上二号上坝公路后，冲落至三号进厂路后冲入厂房。排水沟为顶部加设拦栅式盖板的矩形断面混凝土结构，总长为67 m。

7 系统完善后的效果

2010年夏季，水利枢纽工程运行管理单位完善了厂坝区防洪设施系统的建设。 尽管2011年春季和2012年春季，左岸山顶一级阶地坡地草原的积雪厚度与2010年积雪厚度相当，但由于防洪设施系统发挥了有效的控制作用，致使融雪产生的巨大洪水并未能在厂坝区造成洪水泥石流灾害。 2012年3月18日，左坝肩冲沟发生积雪融水，洪水通过挡墙底部的集水沟、排水沟流到大坝上游防浪护坡，未流向坝顶。经过两年的春汛巡视检查，系统防洪设施起到了防范洪灾的有利作用，减少了每年防洪期间大量的人力、机械、物资、资金投入，防洪效果和效益显著。

［1］程晓陶.当代水利科技前沿（防洪减灾）［M］.北京：中国水利水电出版社，2005.

［2］肖焕雄.施工导截流与围堰工程研究［M］.北京：中国电力出版社，2002.

［3］司兆乐.水利水电枢纽施工技术［M］.北京：中国水利水电出版社，2001.