新疆头屯河下游治理工程设计方案分析

刘雅祯

（新疆头屯河流域管理局水利管理中心,新疆 昌吉 831100）

头屯河下游河道是昌吉市和五家渠市重要的水源命脉,是昌吉市和五家渠市赖以生存发展的重要区域,也是该区的重点生态水体保护区。在当前以生态文明理念为指导的城市发展建设过程中,对头屯河下游恢复河道、开展综合水生态治理,既是落实国家“河长制”的必然要求,更是促进和谐发展、建设美丽昌吉市和五家渠市强有力的支撑,具有极其重要的战略意义。本文基于满足工程技术可行性与经济合理性等相关要求,结合国内有关河道治理工程较成功经验做法[1-6],进行了治理工程设计方案的选取研究。

1 头屯河下游河道现状

新疆头屯河下游河道恢复工程是猛进水库与沙山子水库的泄洪、输水和生态基流通道。其起点为昌吉市沙梁子村南部新建分水渠首,末点至沙山子水库库外的邓家大沟末端沙漠,设计流量16.0 m3/s,全长45.162 km。头屯河下游河道自起点0+000 至沙山子引水干渠汇流口7+462.12 段,其中0+000～5+638.04 段位于昌吉市境内,5+638.04 段以后河道位于五家渠市境内。现状河道被渔塘、居民区挤占,河道内堆满建筑、生活垃圾,长满杂草,导致河道生态环境遭受严重破坏,已不具备行洪的条件。

2 存在问题

2.1 河道输水不畅、过流能力不足

头屯河下游河道恢复工程现状70%为没有护砌断面,河道蜿蜒曲折,过水断面较小,底宽2.33 m～24.7 m,河深0.9 m～3.3 m,开口宽7.8 m～12.7 m。河道内杂草丛生、长满芦苇,河道多处逆坡,多处淤积,输水不畅,造成河道过流能力不足。

2.2 水体流动性差,水质污染严重

河道内多外露管线位于城区内市政桥上下游,造成多处雍水。加之多处淤积,造成河道输水时,水体流动缓慢。夏天随高温影响,微生物发生厌氧反应,导致水体中溶解氧降低,造成水体发黑发臭,对周边生态环境造成不良影响。

2.3 沿线两岸杂乱,河道生态破坏

城区段河道沿线有大量管道穿插河道内,多处建筑垃圾、废弃土等堆置于河道两侧,造成河道岸线杂乱无序,给运行管理单位管理带来不便,特别是城区段的障碍物、管线与两岸居民建设不协调,河道生态遭受破坏,影响市民正常生活,对当地经济发展造成不良影响,河道存在问题见图1。因此,疏通、整治河道并移除河道中现有的芦苇、杂草及排污管道、输电线路,进行专门性河道恢复治理工程是十分有必要的。

图1 河道现状存在问题

3 治理工程设计方案分析

头屯河全长190 km,流域面积2885 km2,流经乌鲁木齐市、昌吉市、兵团第十二师、兵团第六师。自1952年第六师猛进水库破土动工,在五家渠市南面的自然洼地上,修建成一座兼具防洪、灌溉功能的平原引水注入式水库。猛进水库建成运行后,头屯河大部分洪水被引入水库,原古河道行洪时间愈来愈少,由于平时河道水量较少甚至干涸,而岸线具有水陆特性,利用价值高,两岸的居民将古河床开发成鱼塘或填平造房,造成头屯河古河道断流被完全侵占。目前头屯河下游河道若要正常下泄生态基流和承担泄洪任务,必须进行恢复治理。

3.1 工程等级及标准

本工程属于河道治理工程,保护五家渠市人口14.3 万人,昌吉市沙梁子村人口0.22 万人,保护耕地32.4 万亩,本工程属于河道治理工程,防洪标准为10～50年一遇,洪水流量为16.0 m3/s,根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252-2017）工程等别为Ⅲ等,中型工程。其主要建筑物为3 级,次要建筑物为4 级。根据《混凝土结构耐久性设计标准》（GB/T 50476-2019）混凝土耐久性设计要求,本工程使用年限为30年。

头屯河下游河道恢复工程岸线治理线路较长,根据每段河道沿岸的保护对象不同,设置不同的防洪标准,具体情况见表1。

表1 头屯河各河段左右岸各防护对象设防标准统计表

3.2 工程选址及选线

3.2.1 选线原则

为落实“河长制”相关政策,恢复古河道水生态,改善五家渠市人居环境,本着“尊重历史,照顾现实”的基本方针,按以下原则恢复头屯河下游河道,确定河道恢复线路：①充分利用头屯河老河床、现有输水通道和冲沟；②尽量少占耕地或不占耕地,对耕地占用的部分,需进行占地赔偿；③充分结合《新疆头屯河防洪规划（2013 版）》和《头屯河水域岸线保护利用规划报告》；④充分考虑恢复河道两岸的生态环境；⑤对恢复河道穿越的渠系、道路等交叉建筑物,需考虑穿越方式。

3.2.2 线路比选

通过项目区现场踏勘、询问当地居民、查询项目区九十年代的地形图,初步探明头屯河古河道从现有末点向东北穿过乌五公路,从沙梁子村庄东侧向北穿过五家渠市迎宾路后,在丰桥驾校现址处形成滩地,然后向东北接入现在的沙山子水库引水干渠,沿沙山子水库引水干渠在101 团5 连附近投入二桐枯沟,消没于古尔班通古特沙漠。

本工程根据头屯河古河道现状情况,综合考虑方案可行性,提出两个线路方案进行比选。

方案一：城外线路方案

本工程根据头屯河《头屯河水域岸线保护利用规划报告》和《新疆头屯河防洪规划修编报告》提出头屯河下游河道恢复工程城外线路方案,该线路总长44.11 km,起点位于现状头屯河沙梁子村南1 km 处,此处新建引水渠首,河道向东北穿过沙梁子村的鱼塘然后向西北方向,穿过耕地接入下三工干枯沟。河道沿干枯沟行进2.0 km 后,向北跨过耕地,在十三户村西北侧接入二桐枯沟。河道沿二桐枯沟向北,在桩号13+454 处,与沙山子引水干渠汇合。沿沙山子引水干渠向北穿过甘莫公路,利用已建防渗渠,在梅花工业园北侧弯道25+547 处,新建渠首分水闸,向沙山子水库分水,恢复河道向北利用枯沟并占用部分耕地,在沙山子水库西侧接入水库泄洪渠,利用泄洪渠流入邓家大沟,再沿邓家大沟向北8.82 km,到达恢复终点。该方案位于昌吉市河道长度约13.46 km,位于五家渠市河道长度约30.65 km。该方案全线共新建建筑物40 座,其中渠首闸2 座,桥涵38 座。

方案二：城内线路方案

本工程根据头屯河古河道现状情况,结合《五家渠市防洪规划报告》和《五家渠市水系景观专项规划》提出头屯河下游河道恢复工程城内线路方案,该线路总长45.162 km,起点位于现状头屯河沙梁子村南1 km 处,此处新建引水渠首。恢复河道向东北向穿过鱼塘后,沿耕地边缘和古河道布置,穿过多座鱼塘后,达到迎宾路。沿古河道线路,穿过多座彩钢房后连接至7+462.12 处沙山子引水干渠,利用现有渠线,行进7.2 km 后在桩号14+457.95 处,与二桐枯沟汇合后,之后线路与方案一相同。该方案位于昌吉市河道长度约5.6 km,位于五家渠市河道长度约39.56 km。该方案全线建筑物共50座,其中渠首闸2 座,涵洞19 座,公路桥4 座,气盾坝11 座,过路通道14 座,两条线路方案比选见图2。

图2 头屯河下游河道恢复工程线路方案比选图

3.2.3 方案比选

（1）占地情况分析：方案一占地面积总计122.0 hm2：其中荒地68.54 hm2,耕地41.80 hm2,林草地4.95 hm2,鱼塘5.55 hm2,交通用地0.52 hm2,占房屋1.06 hm2,见表2。

表2 方案一占地统计表 单位：hm2

方案二占地面积总计126.65 hm2：其中荒地74.73 hm2,耕地19.22 hm2,林草地12.56 hm2,鱼塘10.28 hm2,交通用地2.23 hm2,占房屋7.04 hm2,见表3。

表3 方案二占地统计表 单位：hm2

由表2、表3统计表分析,方案一占耕地面积过多,涉及基本农田,实施难度大。

（2）投资对比

经估算方案一（城外线路方案）总投资估算为38678.64万元 ,方案二（城内线路方案）总投资估算为39233.72 万元,经比较方案一比方案二稍经济。

（3）利用老河床和冲沟的情况

方案一线路利用古河道1.1 km、冲沟6.26 km、现有输水通道26.08 km,总长33.437 km,占恢复河道的75.5%；方案二线路利用古河道7.98 km、现有输水通道26.08 km,总长34.06 km,占恢复河道的76.16%。

两方案中,方案一利用并恢复古河道长1.1 km,但方案二利用并恢复古河道长7.98 km。因此,方案二不仅在线路上更加还原古道,并且对冲沟和输水通道的利用率也大于方案一。

（4）对河道两岸的生态影响

两方案均在14 km 左右汇入二桐枯沟,后段线路相同,因此对前14 km 的生态影响比较。

方案一占用耕地5.75 hm2,荒地4.36 hm2,林、草地0.23 hm2,占用平房1.23 hm2,渔塘4.23 hm2,交通用地0.97 hm2。方案二占用耕地3.69 hm2,荒地5.35 hm2,林、草地1.62 hm2,占用平房1.48 hm2,渔塘2.52 hm2,交通用地1.18 hm2,见表4。

表4 两方案二占地对比表 单位：hm2

因此,方案一对现状生态平衡破坏更严重,占用耕地较多,而方案二从五家渠市内穿过,不但利用古道和现有输水通道,而且通过本工程可以消除现状通道“脏、乱、臭”的问题,改善区域水生态环境,达到“清四乱”和恢复生态基流的治理目标。

（5）推荐线路

综上所述,方案二占用耕地面积少,对现状区域生态环境破坏小；方案二线路更加还原古河道,更贴合实际并且符合五家渠市城市规划,按此线路恢复河道后,可以显著改善区域水生态环境,发挥良好的生态效益,因此选择方案二作为推荐方案。

4 结语

本次项目通过对头屯河下游河道岸线恢复、防洪治理、生态修复实施“岸线恢复、防洪治理、生态修复”等综合治理措施,从而提高了河道泄洪、输水能力,改善城市水生态环境,提升项目区水安全保障能力,为昌吉市和五家渠市水生态文明建设和社会环境可持续性发展奠定坚实基础。河道治理工程的实施是一个惠民生、创发展、保护人民生命财产安全的水利及生态恢复工程,工程技术上可行、经济上合理,能产生较大的生态效益、防洪效益和社会效益。