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(dá)板，河水大體流向東北，經(jīng)烏魯木齊市與昌吉市的接壤地帶后，注入準(zhǔn)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(nèi)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(xiàn)狀基本情況

2.1 主要支流及有關(guān)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(shè)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(shè)立。哈地坡水文站設(shè)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(yuǎn)，海拔高程966 m，集水面積1 562 km2，1957年設(shè)立。兩站相距約為38.2 km。

2.2 河流坡降及不良地質(zhì)地貌現(xiàn)象

2.2.1 河流坡降

頭屯河上游的河床比降較大，達(dá)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(zhì)地貌現(xiàn)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(fēng)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(fēng)化、崩塌形成的巨大的碎石堆，呈三角錐狀，高達(dá)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(zhì)現(xiàn)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(zhì)現(xiàn)象的生成和發(fā)育。

2.3 河道基本形態(tài)

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(tài)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(qū)性河道，河床較穩(wěn)定。河流階地發(fā)育有明顯的三級階地。河流兩岸階地性質(zhì)及物質(zhì)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(jì)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(zhì)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(tài)，受地質(zhì)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(tài)形成具有很大的作用，河道呈現(xiàn)很自然的彎曲形態(tài)，接近正弦曲線。

3 現(xiàn)有防洪工程

3.1 現(xiàn)狀年頭屯河流域內(nèi)主要防洪工程

頭屯河水庫是一座山區(qū)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(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)P=1%，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計庫容2 030萬m3，設(shè)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(fā)揮著重要的作用，擔(dān)負(fù)著下游2.67萬hm2農(nóng)田灌溉及工礦企業(yè)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(dāng)高。同時，頭屯河水庫也是全流域內(nèi)現(xiàn)有的唯一一座調(diào)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(diào)控運用主要任務(wù)

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(diào)度一致服從區(qū)防汛抗旱總指揮部的指揮和監(jiān)督，不擅自更改調(diào)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(jìn)水庫的水情態(tài)勢，以保證頭屯河水庫和猛進(jìn)水庫的安全運行，保證兩個水庫嚴(yán)格按照批準(zhǔn)的度汛方案進(jìn)行控制運行。

3)進(jìn)入主汛期后，八鋼供水調(diào)節(jié)池水位要控制在995.0～996.0 m，浮船泵站進(jìn)入待工作狀態(tài)，保證隨時能夠啟用。在保證工業(yè)供水的前提下，結(jié)合農(nóng)業(yè)用水及河道來水情況多排泥砂減少庫區(qū)泥砂淤積，逐步擴大有效庫容。

4)猛進(jìn)水庫汛期調(diào)節(jié)與頭屯河水庫調(diào)控同步進(jìn)行，樹立“一盤棋”的思想，統(tǒng)一調(diào)度指揮，且應(yīng)提前2～3 d騰出猛進(jìn)水庫庫容調(diào)節(jié)頭屯河洪水。

5)猛進(jìn)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(diào)控運用方案為主導(dǎo)，發(fā)揮上下游水庫聯(lián)調(diào)作用。

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

4 現(xiàn)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(guī)劃

由于沒有整個流域內(nèi)的總體防洪規(guī)劃，防洪工程建設(shè)盲目性大，往往是頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳，常出現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)低

頭屯河河道上游人口較為集中的地段主要有硫磺溝鎮(zhèn)、廟兒溝鎮(zhèn)(小渠子)以及金澇壩等幾個地方。硫磺溝鎮(zhèn)地段由于地處各家煤礦較為集中的地帶，現(xiàn)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(qū)域內(nèi)下墊面因素較好，并且，居民住宅區(qū)高程相對河床較高，也不需要進(jìn)行單獨的工程措施進(jìn)行處理。而廟兒溝鎮(zhèn)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(qū)域的重要經(jīng)濟集中地帶(制材廠水文站也在該區(qū)域內(nèi))，但該區(qū)尚沒有較為完整的防洪工程措施，嚴(yán)重影響城市及沿河各生產(chǎn)單位的防洪安全。

4.3 沿河各生產(chǎn)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(chǎn)資源，由于多年的非正常采用，不僅使資源無法正常發(fā)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(zhèn)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(fā)生不可預(yù)計的洪水，這些企業(yè)、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(zhuǎn)

1964年始，頭屯河有了較為完整的灌溉引水系統(tǒng)，水的利用率得到了較大的保證，流域內(nèi)各單位也獲得了較為穩(wěn)妥的水的利益，開始在沿河各段河道內(nèi)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(jīng)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(yīng)八鋼用水，起調(diào)水位965 m。以后，為滿足生活、工業(yè)供水對水質(zhì)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(shè)計規(guī)定的蓄清排渾運行方式，造成水庫泥砂淤積十分嚴(yán)重，防洪庫容被大幅度削減，導(dǎo)致防洪能力嚴(yán)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(qū)的泥石流是重要的影響因素

山區(qū)林區(qū)過度采伐，更新緩慢，水源涵養(yǎng)遭到一定破壞，并且上游草場長期超載放牧，導(dǎo)致退化，產(chǎn)草量下降，有沙化現(xiàn)象，淺山丘陵因開荒造田，水土流失加劇，使原本脆弱的生態(tài)進(jìn)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(cè)山體破碎，支溝縱橫，邊坡穩(wěn)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(huán)境質(zhì)量較差，尤其是樓莊子以下流域，生態(tài)環(huán)境更為脆弱，河谷兩側(cè)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(zhèn)頭屯河河道兩岸有諸多當(dāng)?shù)厝罕娮孕行藿ǖ聂~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(nèi)，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(jié)語

下游水庫調(diào)節(jié)能力對頭屯河水庫汛期調(diào)控有直接影響，下游猛進(jìn)水庫為一平原水庫，壩高10 m，原設(shè)計庫容6000×104m3，現(xiàn)根據(jù)“2000年猛進(jìn)水庫春汛工程管理及搶險預(yù)案”，猛進(jìn)水庫設(shè)計水位487.23 m時，相應(yīng)庫容為3749.5×104m3，僅為原設(shè)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(dá)到4557.4×104m3，可見其防洪標(biāo)準(zhǔn)較低，泄洪能力不足。猛進(jìn)水庫汛期調(diào)節(jié)與頭屯河水庫的調(diào)控各自獨立，配合不密切，沒有充分發(fā)揮上下游水庫聯(lián)調(diào)作用，影響頭屯河水庫汛期調(diào)控運用方案的實施。

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