绵竹市拦河堰取水工程水毁成因及整治措施探讨

李向阳

(绵竹市水务局，四川 绵竹618200)

1 基本概况

绵竹市位于四川盆地西北部，被誉为川西明珠，地势西北高，东南低，高差悬殊大;西北部为山地，东南部为平原，由西北至东南逐渐倾斜，有“六山一水三分田”的特点，河流纵横，切割强烈。市境内河流属沱江水系，均发源于西北部的龙门山脉，流向东南平原，属季节性河流，主要河流有:绵远河、石亭江、射水河、马尾河、白水河、龙蟒河等。多年平均径流深814.6 mm，多年平均径流量10.15 亿m3。山区河谷陡峭，落差较大。平原比降随地势逐渐减缓。夏秋多雨季节，降水大而集中，水量变化大，山洪暴发易造成洪涝灾害。冬春少雨季节，源短水枯，水量较为稳定。

2 拦河堰现状

因绵竹市无骨干控制性蓄水工程，塘库蓄水规模较小，为充分利用地表水源，于19 世纪60—70年代开始，在市境内的射水河、马尾河、白水河、龙蟒河等小河流上扎堰，拦截径流引水自流灌溉，堰体坝高一般为1 ～3 m，且坝顶可溢流。

多年来共建成了45 处拦河堰取水工程，总取水流量达6.58 m3/s，可灌溉3 960 hm2农田和保障灌区生态环境用水。

由于极端异常天气的发生，近年来洪旱灾害频发发生，拦河堰常遭受洪水袭击。2008年“5.12”汶川大地震，绵竹市属极重灾区，地震后相继遭受了2010年“8.13”、2011年“8.17”、2013年“7·9”洪灾。

特别是2013年7月8—9日的特大暴雨洪水来势凶猛、持续时间长、跌涨反复，冲刷造床能力极强，致使射水河、马尾河等河道上24 座拦河堰不同程度毁坏［1］。

3 拦河堰水毁成因

3.1 自然因素

绵竹市地处四川盆地西北部边缘，属鹿头山暴雨区，暴雨频繁，强度大，且市境内无控制性工程，暴雨引发的洪水，历时短、强度大、暴涨暴落、冲击破坏力强是拦河堰遭受水毁的主要自然因素。

3.2 工程自身因素

原拦河堰取水工程设计标准偏低，运行以来常发生不同程度水毁。修复时因资金及施工抽排水等问题，为保春灌用水，年年修修补补，未彻底整治，因此造成重复水毁。

3.3 社会因素

大量建筑用沙，在河道及河滩内滥采砂石，改变了河床形态和水流流态，使水流不畅，主河槽改线，破坏了河床的完整性和稳定性;加剧了河床下切，改变了河床比降，造成工程基础外露，致使拦河堰取水工程存在安全隐患;增大了拦河堰水毁工程修复成本，修复拦河堰的坝高达3 ～8 m。

3.4 施工质量因素

由于建设年代早，施工质量差，且缺乏日常维护经费，维修管养跟不上，工程自然老化加剧，抗灾能力下降，以致带病运行，功能和效益下降，经不起大洪水的考验而致毁。

3.5 工程设计因素

历次的水毁修复，因建设资金筹集等因素，只注重堰体的安全和功能，忽视了对上下游护岸、消能防冲及取水口设施的完善。不同程度存在上下游护岸、消能防冲长度不足，翼墙、护岸基础埋深不够，取水口控制设施欠缺等，影响功能发挥。

3.6 工程管理因素

按分级管理原则，由村组自行管理，因工程管理不善，责任不落实，对工程管理范围和管护范围采砂行为制止不力，影响工程安全运行。

4 拦河堰整治措施

4.1 工程整治措施

工程技术人员一定深入现场勘察，分析研究造成拦河堰水毁的根本原因。有针对性地提出整治(或修复)实施方案，制定整治方案时要充分考虑工程功能、质量和运行安全，重点从以下方面开展工作:

4.1.1 水文分析计算

1)充分收集相关水文资料。

绵竹市处于四川省著名的鹿头山暴雨区，中下游则处于暴雨区的腹部地带，暴雨量级大，大暴雨和特大暴雨时有发生，而暴雨的出现时间主要集中在7、8 两月，6、9月也时有发生，暴雨区控制的面积也较大。需充分了解、掌握当地水文气象特点，以水文计算为首要工作，通过产、汇流计算推求设计流量，用于确定及拦河堰的规模［2］。

2)设计洪水计算。

绵竹市境内除石亭江、绵远河上设有水文站点外，其他河流无水文站点，在无实测洪水资料情况下，一般采用《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》(以下称《手册》)选用推理公式法推求设计洪水，再加上流域外的泄洪流量确定工程设计洪水成果。

a)设计暴雨计算

根据四川省水文水资源勘测局2010年10月正式出版的最新《四川省暴雨参数统计参数图集》中年最大1/6h、1h、6h、24h 暴雨量均值等值线图，以及变差系数Cv 值等值线图查得设计流域的暴雨量均值及Cv 值，Cs = 3.5Cv。

b)推理公式各参数的确定

计算采用《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》中推理公式法计算，公式如下:

3)流域外泄洪流量:了解工程区的河网水系及排泄水情况。

调查确认流域外的泄洪流量。如绵竹市境内的都江堰人民渠干渠三、四期工程和人民渠干渠红岩分干渠，，汛期两条干渠道排入射水河或马尾河的最大流量达为80 m3/s。

4.1.2 保证堰体的稳定安全，合理选择堰型

1)取水方式确定。

一般在小河流上拦截径流取水，可采用修建拦河堰、启闭闸门、自动翻板闸门等方式，绵竹市的拦河堰取水，均可满足自流灌溉，由于绵竹境内河道推移质含量大、修建闸门技术及施工难度大，且拦河堰远离城镇、村庄，管理费用高等因素，不宜修建闸门，故适宜采用拦河堰取水方式。

2)堰型方案选择。

WES 型实用堰有四个圆面和一个抛物线面，相对于折线型堰来说，施工难度是较大的。已建拦河堰基本上是折线型实用堰，易施工且运行效果良好，故多选用折线型实用堰。

堰体结构形式:一般采用M7.5 浆砌卵石作心墙坝，外包钢筋混凝土保护层和混凝土重力坝，经过比较分析，结合当地建筑材料，宜采用一般采用M7.5浆砌卵石作心墙坝，外包钢筋混凝土保护层;翼墙采用重力式挡墙，护岸采用仰斜式挡墙。

3)堰顶高程的确定。

根据工程已形成的现状，引水渠进水口底部高程不做大的调整，以保证上游洪水不漫堤为原则。堰体顶部高程过高，有利取水，但会增加护岸及消能防冲措施，堰体顶部高程过低，无法正常取水，影响使用功能。

一般采取堰顶满足引水渠正常取水，同时在堰体顶部设置2 ～4个冲砂缺口，枯水时，群众可用编织袋装土扎水，不影响取水，汛期有利于泄洪冲砂及漂浮杂物下泄。

4.1.3 满足消能防冲的要求

1)消能防冲:通过分析计算，是否需要设置消力池。

计算消力池设计长度，采用《水力学计算手册》中的公式:

2)海漫长度的计算:采用《水力学计算手册》中的经验公式计算:

3)防冲槽深度的计算:

海漫的冲刷计算:采用《水闸设计规范》(SL265—2001)进行计算:

翼墙基础的冲刷计算:依据实实地形，工程布置于顺直河段，按非顶冲段冲刷计算公式，根据《堤防工程设计规范》(GB50286—98)，非顶冲段的堤基冲刷深度由下式进行计算:

4.1.4 确保翼墙护岸及取水设施的安全

1)翼墙及护岸。

上游岸翼墙不满足防洪标准的必须加高，下游岸翼墙顶部高程根据计算结果确定。要充分考虑下游最易遭受水毁的关键部位，基础埋深及墙体厚度必须满足要求，否则，翼墙、护岸一旦水毁，会直接威胁堰体的安全。

上游护岸的长度，要满足不至于洪水漫堤，下游护岸有满足于消能、防冲要求的足够长度。例如:射水河祖师堰及官堰两道拦河堰下游护岸长度不足，在2013年“7·9”特大暴雨洪水时，致使射水河祖师堰和官堰下游护岸水毁，进而接造成堰体坝肩水毁;射水河雷家堰的左岸上游护岸长度不足，致使洪水漫堤从左坝肩外低矮处泄水，形成泄流沟，幸未对坝肩造成影响。

2)取水口控制设施。

坚持设计理念，不能因建设资金等因素，减小规模，影响使用功能，甚至安全运行。

例如:射水河雷家堰修复时，引水渠进水口未修建进水闸等控制设施，在2013年“7·9”特大暴雨洪水时，洪水进入渠道，超负荷运行，造成了护岸及渠道水毁。

4.2 非工程措施

4.2.1 统筹安排

根据水毁程度和整治难易程度等情况，将影响群众生产、生活的工程放在首位，分轻重缓急、统筹安排、分期实施。来不及修复的工程，可先采用临时措施，待时机成熟，再采取切实可行的永久性工程措施。

4.2.2 综合治理

拦河堰整治方案要与河道治理及防洪规划相衔接。短期内河道无法实施综合治理的，但必须满足拦河堰设计规模，确保拦河堰工程安全，以实现工程设计效益。

4.2.3 建设管理

拦河堰实施建设中，要实行“五制”，即项目业主负责制、招标投标制、建设监理制、合同管理制、竣工验收制，以确保工程质量。

4.2.4 建后管护

完建后的水利工程，要落实管护机制，组建灌区水管协会或用水合作组织，让受益群众参与管理，以加强对水利工程设施管护。

4.2.5 严格执法

要依靠市人民政府应采取有力措施，制止不法采砂行为。采取联合执法，规范和整治河道采砂行为，对主要河流或重点河段实行全面禁采，让河道休养生息。

总之，在制定拦河堰水毁修复或彻底整治方案时，要实地调查分析，找准拦河堰水毁破坏成因，分析易遭受破坏的部位，有利于方案设计时采取必要的措施。

建设管理上，加强建设施工质量控制和安全监督管理，落实建后运行管护措施，确保整治后正常安全运行，长期发挥效益。

［1］四川省水利电力厅. 四川省中小流域暴雨洪水计算手册［S］. 成都:四川省水利厅，1984.

［2］四川省水利电力厅水文总站. 四川省水文计算手册［S］.成都:四川省水利厅水文总站，1979.