头屯河沿岸综合治理工程措施方案比选

赵华

（新疆昌吉方汇水电设计有限公司, 新疆 昌吉 831100）

1 项目区概况

头屯河流域位于新疆天山北坡中段，准噶尔盆地南缘，东与乌鲁木齐河相邻，西与三屯河接壤，南抵天格尔山脉的冰雪岭与乌鲁木齐河、三屯河河源和南坡乌拉斯台河河源分水岭为界，北达古尔班通古特沙漠的北沙窝。流域总面积2 885 km2。头屯河发源于天山北坡中段天格尔峰，是昌吉市和乌鲁木齐市的界河。河流跨越高、中、低山带，由南向北汇入各山间支流形成主流，河流出山口后进入平原。

2 现状问题及洪水形势

流域内现状主要防洪工程有楼庄子水库、头屯河水库、总干渠首、灯笼渠以及河道内一些防洪堤等，在应对洪水方面起到积极作用。但随着近几年乌昌经济一体化进程的迅速推进，头屯河河道两岸的防洪安全已成为制约区域经济社会持续稳定主要因素之一。历年来，此工程项目区洪水灾害的主要表现形式为：①侧向侵蚀严重。工程项目区所在河道的岸边为乡镇、乡村、水利工程及耕地，受资金条件限制，该段河段无防洪堤防护，只堆砌一部分土坝，基本处于“年年修、年年冲”的局面，无法彻底解决防洪安全隐患。另外，该段河道的各类煤矿企业将大量的堆积物侵占行洪河道，束窄了河床，在每年的汛期初期，水流被壅高，加剧了对河道的侧向侵蚀。②河岸坍塌。河岸坍塌也是项目区河道内洪水灾害的普遍形式。头屯河渠首以下的河床、河道两岸均为较松散的洪积物，在洪水冲击下，造成两岸坍塌、河床进一步下切和在平面剧烈摆动，冲毁两岸农田和村庄。

3 工程布局

根据上述问题，结合《头屯河防洪规划》，此次堤防工程选择防洪形式最为严峻的头屯河（昌吉市北绕城～六工镇段）堤防工程作为先期实施的重点防洪工程。防洪堤长16.26 km，洪水设防标准为10 年一遇，过水流量93.80～102.30 m3/s，工程等级为5级。

4 防洪工程布置方案

头屯河属新疆天山北坡的中小河流，具有中小河流的典型特征，河流出山口后在人类经济活动重点区域附近的河床受各类设施侵占现象严重。河道岸坡拔河高度2.00～4.00 m，最窄处距水工建筑物不足30 m。

一般的中小型河道治理常采用丁坝和顺坝等形式进行综合治理，治理措施分为以丁坝挑流为主和顺坝防护为主两种类型。头屯河是昌吉市和乌鲁木齐市的界河，工程地处乌昌经济区域内，若采用以丁坝为主的堤防工程进行防护，势必造成河道主流的摆动，增加两岸的矛盾，不利于两岸经济社会的和谐发展。因此，按照头屯河防洪规划确定的工程布局原则，堤防工程的工程布置方案采用以顺坝为主的河岸防护措施。

5 堤防加固方案比选

5.1 堤防工程断面形式比选

工程岸坡与河床高差不大时，一般岸坡顺坝堤防工程建设可采用护坡式结构和墙式结构两种类型，墙式断面具有占地面积少的优点，一般适用于用地紧张的区域；而护坡式断面相对占地面积较大，适用于地形相对开阔的区域。根据项目区地形和工程地质条件及天然建筑材料的分布等特点，此次设计采用现浇混凝土结构对上述两种断面形式进行比较，见表1。

表1 不同断面形式比选表

通过方案比选，方案一在投资、运行管理和日常维护、施工周期、施工技术难度等方面，均具有优势。综合对比两种断面形式，此次设计推荐采用方案一护坡式顺坝的堤防工程横断面形式。

5.2 堤防加固衬砌形式的比选

根据已经确定的头屯河防洪规划方案，对堤防工程衬砌形式进行了比选，通过工程美观性、施工工艺、工期、投资等因素来确定最优方案。工程项目区卵石分布数量较少。根据项目区河道勘测成果及水力计算成果，以头屯河防洪规划确定的治导线和规划思路，结合中游已建的河道治理方案，本次设计初步拟定了三个方案进行比选，见表2。

表2 不同衬砌方案比选表

方案一：采用现浇混凝土板护坡形式建设堤防工程，边坡及基础防冲齿墙均厚15～20 cm，坡比1：1.75，堤防顶宽度4.50 m；

方案二：采用浆砌石护坡形式建设堤防工程，边坡及基础防冲齿墙均厚30 cm，坡比1：1.75，堤防顶宽度4.50 m。

方案三：采用格宾石笼护坡形式建设堤防工程，边坡及基础防冲齿墙均厚50 cm，坡比1：2，堤防顶宽度4.50 m。

通过以上方案比选，方案一在投资、运行管理、施工周期和施工技术难度及与周围城市建设协调性等方面，均具有优势。综合对比三种衬砌形式，此次设计推荐采用混凝土板衬砌形式。

6 经济效益评价

此次加固的16.26 km 长河道防洪堤工程总投资5 509.02万元。通过国民经济评价表明：该工程的兴建所带来的经济内部收益率大于社会折现率6%，经济净现值＞0，经济效益费用比>1，除得到符合社会折现率6%的经济收益外，还可以得到663.94 万元的社会盈余，所以该工程项目在经济上是合理的，国民经济评价是可以接受的。综上所述，该工程经济合理，永久防洪工程建成后将提高项目区河段的防洪标准，改善城区水环境和生态环境，提高了头屯河两岸渠的防洪安全，为乡镇、企业、供水工程和耕地提供了安全保障，对加快区域经济发展、促进和维护区域社会稳定和谐发展具有深远意义，其社会、生态、经济效益显著。

7 结论

以头屯河昌吉市北绕城与六工镇段为综合治理对象，对堤防加固方案和衬砌方案进行比选，在堤防加固方案中，方案一（护坡式顺坝）在投资、运行管理和日常维护、施工周期、施工技术难度等方面，均具有优势。在堤防加固衬砌方案中，方案一（砼板边坡）在投资、运行管理、施工周期和施工技术难度及与周围城市建设协调性等方面，均具有优势。综和比较后，堤防工程横断面形式采用护坡式顺坝，堤防加固衬砌采用混凝土板形式。此防洪工程的实施可将该段河道防洪标准由现状的不足10年一遇提高到10年一遇，可保护头屯河两岸居民安全，为河道提供安全保障，利于维持社会稳定、繁荣地区经济。