新疆农五师八十三团精河防洪治理措施分析

严 实

(新疆正治工程建设有限公司，新疆 昌吉 831100)

防洪工程是一项基础性水利工程，保障流域内居民区、基础设施、基本农田不受洪水威胁。由于受水流长年累月冲刷及工程材质自然风化等影响，河道防洪能力下降，采取治理措施修复损毁的防洪工程不仅提升河道防洪能力，还对当地经济和社会发展起到重要作用[1-3]。

1 工程概况

精河流域地处准噶尔盆地西南缘天山北坡西段，河流呈南北向，出山口后经过精河县城注入艾比湖，农五师八十三团精河防洪治理工程实施区域位于精河下游。精河流域气候属大陆性干旱气候，干燥少雨，蒸发量大，植被稀疏，生态比较脆弱，产生水土流失的危害有自然因素和人为因素。自然侵蚀类型主要以风力、水力侵蚀为主，特别是受洪水危害较大。河流的洪水主要形成于中山带的季节性冰雪融水和中低山带的暴雨型洪水或暴雨融雪混合型洪水，以及冬季河冰突发性洪水。

工程设计所采用的洪水系列是精河山口水文站55a水文资料，推求所在河段重现期为10a一遇的洪峰流量，八十三团二片区1龙口河道断面设防洪峰流量104m3·s-1；2龙口河道断面设防洪峰流量91m3·s-1；3龙口河道段设防洪峰流量为82m3·s-1；4龙口河道段设防洪峰流量为70m3·s-1；精河中桥上下游河道设防洪峰流量为58m3·s-1。

2 河道现状及防洪存在问题

2.1 河道现状

精河兵团农五师八十三团段位于精河下游段，河道总体顺直，折曲系数1.24，局部河段呈弯曲型，折曲系数达3.45；河道平均纵坡在6.3‰左右，河床组成为砂砾石，河岸具有明显的二元结构，河岸岩性颗粒较细，由于河水的侧蚀作用加剧，常见到凹岸坍塌，尤其是3龙口至精河中桥段，局部河道十分弯曲，河道折曲系数高达3.45，河水主流摆动幅度大，凹岸一侧受冲刷严重，部分河岸垮塌呈2～4m的陡岸，河床宽度变窄，在80～200m。精河兵团农五师八十三团段两岸分布着农五师八十三团二片区5个居民点、1866.67hm2耕地，左右两岸地势无明显差异，洪水期河道主流来回摆动，冲蚀两岸，对岸坡冲刷十分严重。

2.2 防洪存在问题

八十三团段受灾严重既由于精河洪水的多发性，洪水较为频繁，又因项目区所处的精河下游河道平面变化较大，对两岸的冲刷较显著，两岸又无有效的防洪工程进行防护，造成垮塌形成水土流失。

防洪治理过程中的经验教训主要有几点：防洪治理缺乏统一规划，防洪工程基本上都是在抗洪和洪灾过后修建的，哪里冲毁修补哪里；防洪基础设施薄弱，所修筑的部分防洪工程均为临时堆筑的土坝，建设标准低；资金缺乏，所投入资金仅能对水毁区域作局部处理，无法系统治理。

2.3 工程建设的必要性

精河兵团农五师八十三团段频繁的洪水灾害，给八十三团二片区3连、4连及5连的农业生产、居民生活及经济发展带来严重影响。八十三团二片区内精河两岸已建的防洪工程建设对保护引水设施及农田起到了一定的作用，但相对团场其它基本建设来说，防洪建设还是发展缓慢。资金投入不足，跟不上经济发展的速度，要缩小两者之间的差距，保持经济稳步增长，就必须加大防洪工程建设的投入，狠抓项目区骨干工程的建设，挖潜与改造并重，搞好团场防洪建设，切实做到减灾、防灾，促进经济进一步快速发展，因此对该河段进行防洪设施建设是十分必要的。

2.3.1 工程建设可减少洪灾损失

该团二片区3连、4连、5连，在发生2～3a一遇的洪水时即受灾，每次受灾损失都在20万元以上。本次防洪工程建成后，将建立完善的防洪工程体系，提高防洪标准，降低灾害损失，节省抗洪支出。

2.3.2 工程建设可减少耕地、林带、宜农荒地冲刷，提高土地利用率

八十三团二片区在目前的防洪工程条件下，多年平均受淘刷面积为1.53hm2，其中，耕地及林地占73.9%，洪水期河道沿线的耕地不断遭到冲刷，使团场耕地面积不断减少；另外，下游的连队居民点、高压线路、道路、鱼池等在洪水期均不同程度地受到危害。防洪工程建成后，将2～3a一遇的洪水防洪标准提高到可抵御10a一遇洪水的标准，可大大减少土地流失，提高土地利用效益。

3 防洪工程布置

3.1 工程规模

防洪工程为Ⅳ等工程，工程规模为小(1)型，主要建筑物的级别为4级，次要建筑物为5级，临时建筑物为5级；工程防洪标准(重现期)为10a一遇(P=10%)。

3.2 防洪工程设计原则

防洪工程总体上按照流域防洪规划划分的河段确定新建防洪堤的堤距，沿岸修建防洪堤。工程设计上主要遵循以下原则。工程布设之前，对河道或沟道的两岸情况进行调查研究，分析在修建护岸工程之后，下游或对岸是否会发生新的冲刷；工程大致按地形设置，外沿顺直，力求没有急剧弯曲；工程设防高度，堤防工程应能保证高于最高洪水位，并考虑工程背水面有无塌岸可能，如有则应预留出堆积崩塌砂石的余地；因地制宜，就地取材，采用经济合理的堤型。

3.3 工程布置

本次防洪治理工程主要针对精河兵团农五师八十三团段河岸进行农田防护，根据该河段地形条件，河道平面上摆动较大，弯道较多，堤线布置上根据地形情况，与大洪水主流线大致平行，并使两岸间距大致相等；堤线利用现有堤防及有利地形，修筑在比较稳定的滩岸上；为利于防汛抢险和工程管理，堤线布置尽量临近现有道路，避开耕地、建筑物等。依据以上要求，本次工程堤线布置长度13.07km，共13处堤防工程，分布于精河兵团农五师八十三团段1龙口至精河中桥间河道左右两岸侧(以左岸为主，在精河中桥上下游段左右两岸均有布置)。

3.4 堤防工程设计

3.4.1 堤型选择

本次防洪治理工程的型式按照因地制宜、就地取材的原则，根据堤段所在的地形因素、筑堤材料、水流特性、施工条件等因素进行综合考虑。本次防洪治理工程筑堤材料主要利用河道内及河岸可利用的砂砾石土料，沿岸修筑防洪堤，在岸坡较缓的河岸段采用斜坡式堤，在防洪堤迎水面覆设抗冲刷材料防护；在冲刷较严重的陡立岸坡河段，为减少削坡占地，修筑墙式护岸，兼顾对河道水流的冲刷防护和岸坡的垮塌防护，以减少工程占地。本次工程涉及河道总长约15.32km，修筑护岸工程总长13.07km。其中，混凝土护坡斜坡式防洪堤9976m，格宾挡墙式护岸3094m。

3.4.2 堤型方案比选

项目区地处严寒地区，且项目区地处精河下游，临近艾比湖，地下水位较高，场地土的含水量较大，应考虑冻胀因素给工程造成的破坏。依据水文地质分析，工程区土层砾石层为非冻胀性土，且分选性差、级配良好，可以作为筑堤材料。以就地取材为原则，所修筑防洪堤均采用河道内砂砾石层土料。

依据本次防洪治理工程布置，防洪堤的结构分为斜坡式堤结构和墙式护岸结构2部分，就这2种堤型结构分别提出比选方案进行经济技术比选，选择最优方案作为本次工程实施方案。

3.4.2.1 斜坡式堤结构比选

本次建设斜坡式堤以河道内砂砾石层土料作为筑堤材料，在土堤迎水面敷设护坡进行防护。因此方案比选主要针对护坡结构进行。常用的护坡型有混凝土护坡、浆砌石护坡、雷诺护垫、铅丝笼抛石。以这4种护坡型式进行比选，典型设计断面图见图1～4，斜坡式堤结构方案比选情况见表1。

通过比选，混凝土护坡在结构上断面小，所需建筑骨料可就地筛选，投资较省，且参照精河县已建防洪工程经验，混凝土护坡适用于该段河道堤防工程。且通过经济比选，该方案投资较省。因此，本次防洪治理工程采用混凝土护坡方案用于斜坡式堤的坡面防护。

图1 混凝土护坡典型断面设计图

图2 浆砌石护坡典型断面设计图

3.4.2.2 墙式护岸结构比选

墙式护岸可采用混凝土重力墙、浆砌石重力墙、格宾、铅丝笼抛石重力墙。4种结构型比选情况见表2，典型设计断面图见图5。

通过比选，格宾作为柔性结构，能适应各种土层性质并与之较好结合，能很好地适应地基变形，不会削弱整体结构，更不易断裂破坏。同时具有透水能力强、结构整体性强、施工方便易组合、抗压强度高、耐久性好、造价低、美化环境、保持生态等优点。工程实施后在对有效治理冲刷的同时，能极大地改善河道生态，恢复植被，虽然通过经济比选，该工艺的单位造价较其它方式费用高，但效果显著且能达到很好的生态恢复作用，且生态格网耐久性好，设计年限长。故而本次工程选择格宾方案用于对陡立河岸的防护。

图3 雷诺护垫典型断面设计图

图4 铅丝笼抛石护岸典型断面设计图

图5 墙式护岸结构典型断面设计图

4 减灾效益分析

兵团农五师八十三团精河防洪治理建设总投资2780.18万元，年运行管理费按固定资产的2%计，平均发挥效益期按30a计算，年均静态成本50万元；治理后的河道、河沟，年直接减灾效益289.55万元(按近年的灾害损失和团场调查资料估算)，预计其它间接效益(包括灌溉效益)21.25万元，效益合计为310.8万元。年均综合减灾效益为年均静态成本的6.21倍，评价结果收益大于投入。

5 结语

本文以农五师八十三团精河防洪治理工程为研究对象，对其防洪现状及存在问题进行分析梳理，总结多年来防洪经验，并对工程总体布置和减灾效益进行分析，本次防洪工程涉及河道总长15.32km，修筑护岸工程13.07km，工程施工后，可保护1866.67hm2农田面积及河道内分布的5处居民点，能够有效解决洪水问题并取得良好的减灾效益。