阜康市水磨河流域河道防洪工程建设的必要性

高 天

(乌鲁木齐市水利勘测设计院有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830001)

阜康市水磨河流域河道防洪工程建设的必要性

高 天

(乌鲁木齐市水利勘测设计院有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830001)

水磨河流域位于新疆维吾尔自治区阜康市，驰名中外的天山天池与流域相邻，通往天池的道路途经水磨河，流域内游客来往频繁。流域河谷内常年有径流，出山口以上树木生长茂盛，景色优美，但出山口下游河道未治理，植被少，土壤保水性差，洪水灾害频繁，水土流失严重，景色较差，给流域及周围的旅游事业带来负面影响。本文通过对流域概况、河道现状及存在问题的详细论述，提出了河道治理的必要性及河道治理理念，同时给出了具体治理方案。

阜康市；水磨河流域；河道防洪治理

1 流域概况

水磨河流域位于新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州阜康市，河道在下游平原区从阜康市市区穿过，阜康市总面积11 726 km2，其中山地面积1811 km2，平原区面积2260 km2，沙漠面积4555 km2[1]，规划水平年2030年人口达到26～28万人[2]。

水磨河发源于天山山脉东段北坡的东天山土尔帕特纳特塔格山，源头海拔高程4234 m，向北流经3000～1000 m的中山区和1000～600 m的低山丘陵区，河流出山后进入山前倾斜平原区和冲积平原区，最后消失在北部沙漠区。

水磨河流域东与天山天池所在的三工河流域为邻，西与铁厂沟流域接壤，南以天山分水岭为界，北达古尔班通古特沙漠，河道自南向北流经阜康市，消失于准噶尔盆地之中。流域总面积为1419 km2，其中出山口以上流域面积219 km2。水磨河在出山口红沙湾处建有红山拦河水库一座，从源头至红山水库段河长约40 km； 自红山水库下游分别贯穿吐乌大高速公路、乌准铁路、经阜康市区后流入柳城子水库，红山水库至柳城子水库段河长约24 km，河道平均纵比降为23.8‰。

流域多年平均蒸发量为1601.66 mm；全年以西风、偏西风为主，春季多东北风、西风，秋季多南风、东南风，夏季和冬季以西风及西南风为主；多年平均风速一般在1.7 m/s，多年平均最大风速11 m/s，主风向西南；流域多年平均气温5.97 ℃，历年最高年平均气温8.6 ℃(1982年)，最低年平均气温4 .19 ℃(1984年)，历年极端最高气温35.9 ℃(1989-07-27)，极端最低气温-32.2 ℃(1984-12-23)；历年最大积雪深度33 cm(2000年2月)；历年最大冻土深度144 cm(1988年3月)；流域多年平均径流量为0.212×108m3/a；流域洪水成果见表1[3]。

表1 阜康市水磨河洪水成果表

2 河道现状及存在的问题

2.1 防洪现状

流域山区及山前倾斜平原区河床以砂砾石河床为主(见图1)，北部冲洪积平原区河床以黏性土为主(见图2)，河床两岸为砾石/土质岸坡，岸坡外围为村庄、农田。目前，河道内除已建1座拦河水库(红山水库)之外，无其他防洪设施。每年汛期，红山水库为了确保水库自身安全，按照设计安全泄量泄洪，水库下游河岸受洪水冲刷，水土流失严重。在超标准洪水季节，下泄洪水对两岸耕地、村庄、下游穿河公路、铁路和市区人民生命财产构成严重威胁，市政府每年需投入大量的人力、物力、财力防洪。据不完全统计，1945年至今，水磨河共发生过洪灾18次，淹没城市面积达1.8 km2，直接受灾人口达0.6万人，经济损失达2.7亿元，河道内永久性防护工程的建设已迫在眉睫。

图2 北部冲洪积平原区现状河床

2.2 环境现状

2.2.1 流域自然环境概况

水磨河流域位于东天山北坡，南靠以博格达峰为首的东天山诸峰，北临准噶尔盆地，远距海洋，地处欧亚大陆腹地。水汽来源主要是纬向西风环流带来的大西洋水汽及北侧的北冰洋水汽。流域气候特征呈现出：四季分明，夏季干旱炎热，冬季严寒漫长，气温年、日较差均较大，光照充足，降雨年内分配不均等特点，为典型的中温带大陆性气候。流域由于地势高差较大，故山区与平原区的气候差异悬殊。

流域海拔相对较高的山区气候寒冷，降水丰富，山坡及坡底表层土壤类型为壤质黑土、粟钙土、棕钙土，植被覆盖度70%～85%，植物种类比较丰富，主要以灌木林、中旱生禾草、苔草、杂类草和蒿草类为主。

山前倾斜平原区及北部冲洪积平原区气候则十分干燥，降水量较少，山体主要为风化碎石，基质粗糙，结构松散，水源涵养能力差，植被覆盖度很低，以天然荒漠植被生态为主，河床内基本无植被覆盖，区域自然系统稳定状况属较低水平，加之河道两岸无防洪工程，夏季河床内洪水泛滥，洪水灾害频繁。

2.2.2 流域水土流失概况

流域属典型的中温带大陆性干旱气候，冬季寒冷，夏季炎热，降水稀少，蒸发强烈，空气干燥，光热资源充足。水土流失特点是水蚀为主，兼有风蚀。夏秋季节以水蚀为主，水蚀多发生于河岸两侧，其土壤受水流的冲刷、淘蚀，局部地方已出现浅沟、冲沟等现象，破坏了土壤的完整性。汛期泥沙被上游的急流携带，一部分直接淤积于河道内，大部分被带入下游平原区，造成淤积。冬春季节以风蚀为主，多发生于出山口无植被覆盖及弃耕区，由于风力对裸露于地表的土粒、沙粒或岩石碎屑的剥蚀，产生土粒、沙粒或岩石碎屑的搬运和堆积过程，形成土地的沙化，表现为细土粒的扬失，产生浮尘及沙尘暴天气。

3 防洪工程建设的必要性

(1)是防洪的迫切需要。水磨河流域缺少统一的防洪体系，防洪工程建设还很滞后，而河道防洪战线长、面积广，加之防洪资金缺乏，防洪工作仍处于消极被动的局面，防洪工程现状无法保证流域内人民群众生命财产安全。尤其汛期处在夏收夏管季节，全流域投入大量的人力、物力、财力在防汛第一线，对地区生产建设影响极大，因此，流域的防洪工程建设迫在眉睫。

(2)是生态环境保护的需要。保护和改善生态环境，是关系到人类生存和发展的关键，是实现可持续发展战略的需要，是关系国家全局利益和长远利益的所在。优良的主体环境工程可达到保护自然生态平衡、涵养水源、保护水土、防风固沙、调整气候、减少污染、净化空气，以及降低噪音等重要作用。

水磨河流域属中温带大陆性干旱气候，降水较少，蒸发旺盛，空气干燥，生态环境脆弱，上游河道内植被受洪水冲刷，逐年退化。水磨河下游低山丘陵区河床为砂砾石河床，渗透性较大，河床内无防渗处理措施，垂直渗漏严重，导致下游平原区生态用水短缺。生态植被必须通过人工补充灌溉才能维持生存，但灌区可利用的水资源有限，绝大部分用于农林业灌溉，用于生态灌溉的水量较少，造成下游生态植被逐年萎缩，土质沙化，生态环境逐步恶化。只有通过水利工程建设，防止洪水冲刷，减少生态水垂直渗漏，才能逐步改善生态环境。

(3)是当地旅游业发展的需要。驰名中外的国家5A级旅游风景区天山天池位于阜康市三工河流域，该流域与水磨河流域相邻，景区年接待游客约84万人次，旅游事业兴旺。水磨河流域河床岸边有通往天山天池道路，每年游客来往频繁。但该流域低山丘陵区及出山口平原区河床受洪水冲刷，植被少，景色差，对地区的旅游事业造成一定影响。为了地区旅游业的进一步发展，水磨河河道内防洪及景观打造势在必行。

4 防洪工程建设方案

4.1 治理方案分析

由于水磨河流域与国家5A级旅游风景区天山天池相邻，且位于阜康市市区上游，因此该流域的防洪工程治理时，应按照满足防洪兼景观[4]打造的方案为宜。工程建成后不仅要能够满足防洪要求，还要为喜欢新疆优美风光的游客及附近居民提供一个休闲度假、散步纳凉的良好环境。

4.2 总平面布置

根据调查，按照防洪的迫切性，红山水库下游约7.9 km的河道急需治理，通过基础资料收集，结合现状地形，该段河道可布置成8个景观湖，景观湖之间采用防洪渠道连接，平面布置方案见图3和图4。

图3 景观湖段河道治理平面布置图

图4 景观湖段河道治理平面布置图

4.3 景观水源配置

水磨河河水通过上游的红山水库调节后，通过现状引水干渠供给下游农业等生产利用，灌溉高峰期河道内仅有少量生态用水，无多余水量进入景观湖。根据现场调查，现状输水干渠段两岸无耕地、无用水需求，灌溉水可从上游1号湖处引入，在下游5号湖和7号湖末端合适高程返回到输水干渠供下游灌溉，7号湖上游可形成动感水面，下游的8号湖部分，可在灌溉低峰期放入少量水形成静止湖面。

4.4 纵断面方案

现状河道平均纵坡为0.0257，纵坡较大，治理时为了形成景观水面效果，应对现状河道纵坡进行调整，采用跌水过度，单个跌深1～4 m，跌坎处形成瀑布，形成景观效果。根据经济流速结合景观水面要求，渠道段纵坡控制在0.003为宜，景观湖段纵坡控制在0.001为宜，纵断面方案设计示意，见图5。

图5 河床沿线跌水设计图(单位：cm)

4.5 横断面方案

现状河床宽度26～80 m不等，根据平面布置，治理段主要为排洪渠和景观湖，排洪渠可采用复式断面，下部断面满足景观要求，上部断面满足泄洪要求。下部断面可采用矩形断面，底宽取25 m，渠深0.6 m，渠道内每隔50～70 m设置一个高0.3 m挡坎，形成景观水面；上部断面可采用梯形断面，底宽31 m，边坡1∶3.3，渠道总深2.5 m，每隔50 m设置台阶，排洪渠横断面设计见图6。景观湖也采用复式断面型式，下部景观断面采用梯形断面，设计最小底宽25 m，最大宽度根据现场河床地形条件确定，深度0.8 m，边坡1∶4，每隔50～70 m设置一个高0.5 m挡坎，形成景观水面；上部防洪断面采用梯形断面，最小底宽31 m，边坡1∶4，全段采用台阶，湖总深2.5 m,景观湖横断面设计见图7。排洪渠及景观湖底板及边坡可采用较经济的现浇混凝土板衬砌，河床沿线岩性主要为卵石混合土，下部景观断面应采用土工膜做防渗处理[5]，上部的防洪断面无需做防渗处理。

图6 排洪渠设计断面(单位：cm)

图7 景观湖设计断面(单位：cm)

5 结 语

水磨河流域与驰名中外的5A级风景区天山天池相邻，流域在下游倾斜平原区纵穿阜康市市区，河道两岸居民及重要基础设施较多，为了保证两岸居民及基础设施的安全，河道治理势在必行，应越早越好。治理措施采用防洪、景观结合的方案，不仅可解决河道防洪问题，还可提高河道景观效果，有利于当地旅游事业的发展。河道治理具体实施时应精确测量地形图，进行详细的地勘工作、水文分析论证后进行。

[1] 昌吉州方汇设计院.阜康市城市防洪规划报告 [R]. 阜康:阜康市水利局,2005.

[2] 中国建筑设计研究院.阜康市城市总体规划(2010—2030)[R].阜康:阜康市水利局,2010.

[3] 昌吉州方汇设计院.新疆阜康市水磨河城区暨景观带防洪规划洪水水文分析计算[R]. 阜康:阜康市水利局,2013.

[4] 孙忠福,朴顺玉.浅谈水利工程防洪与景观建设 [J].中国西部科技，2011(12)：55-56.

[5] 束一鸣，吴海民，姜晓桢.中国水库大坝土工膜防渗技术进展 [J].岩土工程学报，2016(3)：1-5.

高 天(1982-)，男，回族，宁夏固原人，工程师。主要从事农业与水利工程研究。E-mail:570430220@qq.com。

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