新疆盖孜河塔什米里克渠首下游段防洪工程设计洪水分析计算

阿布都克德尔·阿不都热曼

(新疆喀什噶尔河流域管理局，新疆 喀什 844000)

新疆盖孜河塔什米里克渠首下游段防洪工程设计洪水分析计算

阿布都克德尔·阿不都热曼

(新疆喀什噶尔河流域管理局，新疆 喀什 844000)

从防洪工程的实际情况出发，分析防洪工程防洪堤设计气象、水文，防洪设计，防洪堤堤基高程的确定等。通过塔什米里克防洪工程的实施，基本保证该河段及下游居民、耕地及基础设施不受洪水危害，为疏附县社会经济的可持续发展提供坚实的基础保障。

新疆；防洪工程；设计洪水

1 工程概述

疏附县位于新疆维吾尔自治区西南部，帕米尔高原东麓，塔里木盆地西缘。东邻伽师县、疏勒县，南界阿克陶县，西与乌恰县毗邻，北隔喀拉塔格山、库玛塔格山与阿图什市相望，中间夹喀什市。县境东西长113 km，南北宽约91 km，总面积3 649 km2。

塔什米里克渠首工程位于盖孜河出山口处，地理位置东经75°34′，北纬39°03′，距喀什市80 km，始建于1961年，经过多年运行后于2001年2月进行改建，2002年7月完工，控制盖孜河流域四县一场(喀什地区的疏附县、疏勒县、岳普湖县，克州的阿克陶县、克州种羊场)110万亩耕地的农业灌溉用水。盖孜河塔什米力克渠首下游段防洪应急工程在塔什米力克渠首下游0.8 km处，为梢木结构，保护灌溉面积为80万亩。它在大河的右岸，因为大河的主槽导向了右岸，右岸上下游1km的范围因受洪水顶冲，每年汛期险象环生，都要投入大量的人力、物力进行防洪。本次设计就是针对该工程防洪标准低，抗洪能力差等问题来考虑，根据盖孜河塔什米力克渠首下游段防洪应急工程的具体情况，新建护岸防洪应急工程需与现有防洪堤的防洪治导线相同。

2 设计洪水

2.1 塔什米里克设计洪水复核

对塔什米里克洪水进行了复核计算，经插补展延后的塔什米里克站1957-2014年洪水系列频率分析计算，洪水成果与塔什米里克初步设计阶段设计成果变化不大，成果比较列表如下：

表1 塔什米里克站设计洪水成果比较表 洪峰，m3/s；洪量：106 m3

表1中盖孜河枢纽除险加固初设阶段水文资料系列为1957-2014年，塔什米里克初步设计阶段水文资料系列为1957-1993年。由塔什米里克设计洪水成果复核看，资料系列延长至2014年后，不同频率设计洪水成果较水库初设阶段偏大幅度最大为0.81%，偏小幅度最大为3.96%。由此可以判定，水库初步设计阶段设计洪水成果依然合理安全。

2.2 工程河段设计洪峰流量

塔什米里克至渠首区间集水面积小，区间接近平原沙漠区，降水稀少，暴雨很少发生。在《和田河防洪规划》、《和田河河道综合治理》等项目设计洪水分析计算中，均未考虑计算区间设计洪水。在《盖孜河枢纽除险加固初设报告》编制期间，项目组对区间暴雨洪水又进行了调查了解，区间产洪量对盖孜河洪水组成影响轻微，因此水库以下河段设计洪峰计算直接以水库下泄流量坦化计算。

2.2.1 塔什米里克调洪成果

根据系列延长后的复核计算，塔什米里克初设阶段设计洪水成果合理可靠，因此可以直接引用其初步设计阶段调洪成果。根据其初步设计报告，塔什米里克对下游有防洪任务，防洪标准为50年一遇，因此水库对50 a一遇以下洪水削峰明显，水库设计洪水成果及调洪成果具体见表2。

表2 塔什米里克调洪成果表

2.2.2 河段洪峰坦化率

在《盖孜河枢纽除险加固初设报告》中，塔什米里克至盖孜河河引水枢纽之间河段洪峰坦化率由2006～2014年塔什米里克出库站与盖孜河渠首站实测年最大洪峰流量计算。计算过程见表3。

表3 河段洪峰坦化率计算表

两断面间河段洪峰坦化系数在0.05～0.18%/km之间，平均坦化率系数0.11%/km。由于受测验误差影响，区间流量坦化率相差较大，最终取三年实测平均坦化系数0.11%/km进行了盖孜河引水枢纽断面设计洪峰计算。盖孜河引水枢纽至本次防洪工程河段19.331 km，河段河槽形态与水库至盖孜河引水枢纽之间河段较为相似。因此可采用水库至盖孜河引水枢纽之间河段洪峰坦化系数0.11%/km进行工程河段起始断面设计洪峰流量计算。

本次计算对区间河段洪峰坦化程度又进行了调查复核。塔什米里克至盖孜河引水枢纽河段漫滩发育，河段主槽宽度在100～200 m之间，河道全断面宽度则基本在500 m以上，局部河段河宽在1～2 km之间。因此，洪水越大，洪峰受河道槽蓄影响坦化程度越大。2006-2008年盖孜河河洪水均比较小，本次计算对区间河段洪峰坦化程度进行了调查复核。2009年盖孜河河为特枯水年，水库流量小，代表性差。2010年盖孜河河发生较大洪水，塔什米里克出库站实测年最大洪峰流量815 m3/s，盖孜河河渠首年最大洪峰流量712 m3/s，由此计算区间河段洪峰坦化率为0.20%/km。考虑到2010年一次大洪水代表性同样有限的情况下，本次从工程设计安全角度考虑，并与《盖孜河枢纽除险加固初设报告》计算一致，取河段洪峰坦化系数0.11%/km进行工程河段设计洪峰计算。

2.2.3 工程断面设计洪峰流量计算

水库至工程河段距离87 km，由表3中塔什米里克调洪成果按洪峰坦化系数0.11%/km计算工程河段起始断面设计洪峰流量，计算成果见表4。

表4 工程断面设计洪峰流量成果表

3 防洪堤堤基高程的确定

3.1 冲刷深度计算

3.1.1 水流平行于岸坡

式中：hB为局部冲刷深度(m)，从水面算起；hP为冲刷处的水深(m)，以近似设计水位最大深度代替；Vcp为平均流速(m/s)，见表2-30；V允为河床面上允许不冲流速(m/s)，设计取值=1.3 m/s；n为系数，一般取n=1/4；计算成果见表5。

表5 水流平行于岸坡冲刷深度计算

3.1.2 水流斜冲岸坡

式中：Δhp为从河底算起的局部冲深(m)。α为水流流向与岸坡交角(度)取α=50°和30°。m为防护建筑物迎水面边坡系数，取m=1.75。d为坡脚河床砂计算粒径。根据河床质颗分曲线图，大于15%(重量计)筛孔直径。Vj为水流的局部冲刷流速(m/s)，依据实测最大流速值，取V=3.4 m/s。

将以上数据代入上式，计算成果见表6。

由于工程区最大冲刷深度达4.47 m，且本次防洪段大部分洪水主槽靠近我防洪段，考虑1～1.5 m的安全加深，并参考下游已建的墨玉镇防洪堤基础埋深5.5 m。综上原因，本工程在河床平均底高程以下的冲刷深度取5.5 m。

3.2 面板基础底高程确定

根据本工程河床平均高程及冲刷深度计算结果，确定本工程拟建防洪堤堤基设计底高程为：

19+331～20+331：起止点高程分别为1 350.06 m、1 343.60 m，设计纵坡为1/154.80；

20+331～21+031：起止点高程分别为1 343.60 m、1 339.23 m，设计纵坡为1/205.88；

21+331～22+031：起止点高程分别为1 339.23 m、1 335.34 m，设计纵坡为1/205.88。

表6 水流斜冲岸坡冲刷深度计算

4 结语

通过对塔什米里克防洪工程的实施，基本保证该河段及下游居民、耕地及基础设施不受洪水危害，最大限度地减少水土流失，确保人民群众生命财产的安全，为疏附县社会经济的可持续发展提供坚实的基础保障。

[1]李春潮,钱国锋,许德德,等.珠海横琴新区堤岸工程堤顶高程差异性初步分析[J].人民珠江.2014(02).

[2]杜志刚. 扁石河堤防堤型选择及堤顶高程的确定[J].黑龙江水利科技.2013(02).

[3]李春潮,曾南海,刘东征.科伦坡港口城外防波堤堤顶高程的确定[J].水运工程.2015(09).

2016-10-25

阿布都克德尔·阿不都热曼(1974-)，男，新疆喀什人，高级工程师，主要从事供水调度、水利工程及水资源管理和防洪抗旱方面工作。

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