頭屯河流域防洪工程對水庫的重要性

張金鑄

(新疆水利廳頭屯河流域管理處，新疆昌吉831100)

1 流域的基本情況

頭屯河是新疆天山北麓的一條河流，干流源出于天山山脈哈拉烏成山北坡的吾魯特達板，河水大體流向東北，經烏魯木齊市與昌吉市的接壤地帶后，注入準葛爾盆地，全長190 km。流域面積2 885 km2。頭屯河水庫位于干流出山口的上游，控制流域面積1417 km2。流域內較大支流來自頭屯河水庫的上游，右岸支流較多，左岸支流較少。見圖1:

圖1 頭屯河流域水系圖

2 頭屯河河道現狀基本情況

2.1 主要支流及有關水文站分布情況

頭屯河上游存在著幾條較大的匯流，如東南溝、廟爾溝、謝家溝、小渠子、黑家溝、淺水河等。其中制材廠水文站設在廟爾溝制材廠附近，海拔高程1 430 m，集水面積840 km2，1955年設立。哈地坡水文站設在河流出山口，位于頭屯河水庫下游，距頭屯河水庫約800 m遠，海拔高程966 m，集水面積1 562 km2，1957年設立。兩站相距約為38.2 km。

2.2 河流坡降及不良地質地貌現象

2.2.1 河流坡降

頭屯河上游的河床比降較大，達11%。中下游的坡降較小，約2%，廟爾溝以上，坡降較大，河流深切谷地，而廟爾溝以下，河谷變寬，坡降銳減。

2.2.2 不良地質地貌現象

頭屯河流域山體破碎，切割強烈，山峰河谷高差較大，且氣候干燥，晝夜溫差大，物理風化剝蝕強烈，巖屑錐、倒石堆隨處可見。沿頭屯河兩岸，可見有許多風化、崩塌形成的巨大的碎石堆，呈三角錐狀，高達十幾米。在暴雨作用下，泥石流活動頻繁，泥石流堆積體隨時可見。這些不良地質現象常常危及公路的安全，并向河道輸入大量泥砂石塊，加速了不良地質現象的生成和發育。

2.3 河道基本形態

頭屯河水庫以上河長82.5 km，流域面積1 562 km2，其東西分別為烏魯木齊河和三屯河，其河道形態主要有以下2方面特征。

2.3.1 河流兩岸不對稱

頭屯河水庫以上河段為山區性河道，河床較穩定。河流階地發育有明顯的三級階地。河流兩岸階地性質及物質組成明顯不同，左岸多為基巖，且坡度陡峭，為侵蝕性階地;右岸階地多由松散堆積物組成，坡度緩，為河流堆積階地。由于左岸基巖較堅硬，不易侵蝕，右岸為松散第四紀堆積物，易侵蝕，因此河床多偏向于右岸，右岸的階地大多都保存不完整。

2.3.2 河道寬窄沿程不一

頭屯河中游河床，大多為礫石河床和堅硬的基巖，坡度較緩，而且兩岸組成物質相對較疏松，因此河道大多都寬淺，寬深比(Σ =B/h)約3.5左右。但河道在兩岸皆基巖的磯頭處寬深比＜3.0;在兩岸皆松散堆積的河段，寬深比＞5。河道的平面形態，受地質地貌和水力兩種因素的控制，但局部河段水力因素對其形態形成具有很大的作用，河道呈現很自然的彎曲形態，接近正弦曲線。

3 現有防洪工程

3.1 現狀年頭屯河流域內主要防洪工程

頭屯河水庫是一座山區攔河水庫，水庫工程等別為三等中型水庫，工程主要建筑物3級，次要建筑物4級，設計洪水標準P=1%，校核洪水標準P=0.1%。水庫最大壩高51 m，壩型為黏土心墻、土石混合壩。原設計庫容2 030萬m3，設計水位991.2 m時最大泄量384.6 m3/s。頭屯河水庫在整個流域中發揮著重要的作用，擔負著下游2.67萬hm2農田灌溉及工礦企業和生活用水，年用水量超過2.0億m3，占多年平均徑流量的85%以上，反映了頭屯河水庫水資源利用率已相當高。同時，頭屯河水庫也是全流域內現有的唯一一座調蓄型工程，對全流域的灌溉、供水、防洪起著決定性的作用。

3.2 頭屯河水庫汛期調控運用主要任務

1)首先必須保證水庫大壩的絕對安全，在此前提下保證下游渠首的防洪度汛安全及河道行洪安全。

2)汛期調度一致服從區防汛抗旱總指揮部的指揮和監督，不擅自更改調度方案、提高汛限水位和加大下泄流量，特別要及時了解和掌握下游猛進水庫的水情態勢，以保證頭屯河水庫和猛進水庫的安全運行，保證兩個水庫嚴格按照批準的度汛方案進行控制運行。

3)進入主汛期后，八鋼供水調節池水位要控制在995.0～996.0 m，浮船泵站進入待工作狀態，保證隨時能夠啟用。在保證工業供水的前提下，結合農業用水及河道來水情況多排泥砂減少庫區泥砂淤積，逐步擴大有效庫容。

4)猛進水庫汛期調節與頭屯河水庫調控同步進行，樹立“一盤棋”的思想，統一調度指揮，且應提前2～3 d騰出猛進水庫庫容調節頭屯河洪水。

5)猛進水庫2002年汛期運用計劃報送頭屯河管理處，以頭屯河水庫汛期調控運用方案為主導，發揮上下游水庫聯調作用。

6)汛末要抓緊時機適時多蓄水量，解決下游灌區秋季供水不足問題和冬季工業供水對水質水量的需求問題。

4 現有防洪工程體系存在的主要問題

4.1 頭屯河流域缺乏防洪總體規劃

由于沒有整個流域內的總體防洪規劃，防洪工程建設盲目性大，往往是頭痛醫頭，腳痛醫腳，常出現治了左岸沖了右岸，或治了上游，損害了下游，防止措施缺乏整體性。

4.2 部分重要河段防洪標準低

頭屯河河道上游人口較為集中的地段主要有硫磺溝鎮、廟兒溝鎮(小渠子)以及金澇壩等幾個地方。硫磺溝鎮地段由于地處各家煤礦較為集中的地帶，現已由各受益單位開始在河道兩岸修筑防洪堤壩。金澇壩由于地處制材廠水文站以上，區域內下墊面因素較好，并且，居民住宅區高程相對河床較高，也不需要進行單獨的工程措施進行處理。而廟兒溝鎮由于地處流域中上游位置，作為人口較為集中的地帶之一，是中上游區域的重要經濟集中地帶(制材廠水文站也在該區域內)，但該區尚沒有較為完整的防洪工程措施，嚴重影響城市及沿河各生產單位的防洪安全。

4.3 沿河各生產單位的廢棄物對河道的安全存在著極大的隱患

頭屯河上游兩岸有著豐富的礦產資源，由于多年的非正常采用，不僅使資源無法正常發揮效益，還造成了資源的極大浪費。同時，由于流域上游單位眾多，各種煤礦林立(尤以硫磺溝鎮附近的河段較為明顯)，廢水、廢液、廢渣等廢棄物的治理仍存在一定的問題，一旦發生不可預計的洪水，這些企業、工廠將成為下游防洪安全的極大隱患。

4.4 部分工程老化，年久失修，帶病運轉

1964年始，頭屯河有了較為完整的灌溉引水系統，水的利用率得到了較大的保證，流域內各單位也獲得了較為穩妥的水的利益，開始在沿河各段河道內修筑一定的防洪工程。這些工程對流域的防洪安全起了非常巨大的作用。但是由于年久失修，部分工程已經沖毀，部分工程還在帶病運行。

4.5 上游控制性工程防洪能力較弱，無法對洪水起到正常的削峰滯洪作用

頭屯河水庫自1971年工程未竣工時即蓄水，供應八鋼用水，起調水位965 m。以后，為滿足生活、工業供水對水質的要求(含沙量＜5 kg/m3)，水庫被迫高水位蓄渾排清運行，改變了原設計規定的蓄清排渾運行方式，造成水庫泥砂淤積十分嚴重，防洪庫容被大幅度削減，導致防洪能力嚴重不足，不僅危及水庫本身防洪安全，而且興利能力也日益降低。

4.6 中低山區的泥石流是重要的影響因素

山區林區過度采伐，更新緩慢，水源涵養遭到一定破壞，并且上游草場長期超載放牧，導致退化，產草量下降，有沙化現象，淺山丘陵因開荒造田，水土流失加劇，使原本脆弱的生態進一步惡化。在頭屯河制材廠水文站以下至水庫實驗站的中游地帶，由于植被覆蓋率低，河道兩側山體破碎，支溝縱橫，邊坡穩定性較差，且覆蓋著較厚的松散堆積物。此間降水較少，又多是暴雨形式，因此環境質量較差，尤其是樓莊子以下流域，生態環境更為脆弱，河谷兩側坡體上，植被無幾。

4.7 下游泄洪通道不通暢

頭屯河下游的河道受到魚塘、耕地的侵占，河道斷面狹窄，無法滿足正常的安全行洪要求。六工鎮頭屯河河道兩岸有諸多當地群眾自行修建的魚塘，大大小小共約100多個。這些魚塘有些修建在河岸上，但大部分修建在河道內，在局部地段，兩岸的魚塘相距不足50 m，這些都成為了河道安全行洪的障礙。

5 結語

下游水庫調節能力對頭屯河水庫汛期調控有直接影響，下游猛進水庫為一平原水庫，壩高10 m，原設計庫容6000×104m3，現根據“2000年猛進水庫春汛工程管理及搶險預案”，猛進水庫設計水位487.23 m時，相應庫容為3749.5×104m3，僅為原設計庫容的62.5%，涵洞安全泄量為20 m3/s，沒有溢洪道，僅3月份頭屯河、烏河、老龍河匯集河道，來水總量(P=2%)就達到4557.4×104m3，可見其防洪標準較低，泄洪能力不足。猛進水庫汛期調節與頭屯河水庫的調控各自獨立，配合不密切，沒有充分發揮上下游水庫聯調作用，影響頭屯河水庫汛期調控運用方案的實施。

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