昌馬水庫泄洪對下游河道產生的影響分析及處理探討

李俊堂

（甘肅省疏勒河流域水資源局，甘肅 酒泉 735000）

0 引言

昌馬水庫樞紐建成投產后,泄洪對西干渠的安全造成了嚴重影響，且局地暴雨形成的洪水對西干渠的威脅嚴重，為了保證下游人民的生命財產安全，加強防洪工作的需要，對于如何處理水庫泄洪對下游河道產生的影響至關重要[1]。

1 工程概況

昌馬水庫下游設計泄洪量1330 m3/s，100年一遇校核，校核泄洪量1620 m3/s，超過校核標準有可能造成潰壩。距昌馬水庫56 km的西干渠有24座排洪渡槽，合計過洪量為1692.4 m3/s，由于洪水不會按設計過洪量分布，有可能集中在某幾個排洪渡槽處[2]。因此，將會威脅西干渠的安全且洪水跨西干渠進入昌馬灌區，威脅河道兩岸的農田和村莊。洪水影響下游耕地面積116.12萬畝，28.32萬人口及房屋和財產。

2 昌馬水庫下游西干渠狀況分析

2.1 昌馬水庫下游西干渠概況

西干渠距昌馬水庫56 km，位于水庫下游，建于1999年，設計灌溉面積42.92萬畝，實際灌溉面積33.45萬畝，總長度49.443 km，襯砌長度49.443 km，為砼弧梯明渠。距昌馬水庫56 km的西干渠有24座排洪渡槽，合計過洪量為1692.4 m3/s，由于洪水不會按設計過洪量分布，主要集中在4#、7#、9#、10#、12#、16#、20#幾個排洪渡槽處。因此，將會威脅西干渠的安全且洪水跨西干渠進入昌馬灌區，威脅河道兩岸的農田和村莊。其24座排洪渡槽均有不同程度的破損，破損主要部位為邊坡和渠底。

表1 西干渠工程現狀調查表

2.2 可能產生的原因分析

西干渠有24座排洪渡槽，合計過洪量為1691.4 m3/s，由于洪水不會按設計過洪量分布，主要集中在 4#、7#、9#、10#、12#、16#、20#幾個排洪渡槽處，西干渠排洪渡槽投建使用已經20多年，連年來的洪水及泥沙沖刷嚴重，部分排洪渡槽破損，部分排洪渡槽邊坡和渠底均有不同程度的破損。且邊坡由于磨損與老化，出現多處破損，已經不能很好的承擔過洪任務，對西干渠的安全運行產生極大的威脅。

2.3 處理方案

方案一:根據西干渠現狀為為挖方或半挖方渠道，采取南岸修建防護堤。

昌馬水庫南岸防護堤建成后將大大提高西干渠的防護標準。防護堤方案的經濟社會效益十分顯著。為了快速發展疏勒河流域的經濟和保障西干渠的建設安全，在部分現有防護堤和現有控導工程連壩的基礎上，設計新的防護堤方案。按照《防洪標準》(GB 50201-2013)確定了設防標準：防護堤設防標準均為20年一遇，相應洪峰流量為266 m3/s。另外，在水利工程設施中，堤防護岸建設是防洪抗洪重要的組成部分。長期以來，防護堤在保障水利工程安全中始終發揮著極為重要的作用，能夠保障人民的生命財產安全，促進水利工程建設的發展，并促進和推動當地經濟社會的發展[3]。

防護堤方案是在現有防洪堤的基礎上進一步加固，提高防洪標準和效果，能夠有效保護洪水的漫堤掩埋西干渠損失，基本保障西干渠運行安全，具有顯著的社會效益和經濟效益[4]，但是存在著昌馬水庫泄洪和戈壁洪水途徑的不確定性，需要防御的戰線太長等問題，且渠道長度全長49 km，防護堤方案不足以保護渠道。

方案二:渠道修建為填埋箱涵渠道。沿原渠線布置。該方案設計渠線沿西干渠原渠線布置，渠線平行于昌馬洪積扇扇緣。該方案渠基挖填適中、施工方便、工程量小。但需充分考慮凍脹、穩定等影響因素。

根據選定的西干渠渠線，抗凍脹結構措施采用以下2種設計方案進行比較優選。

方案A:玻璃鋼管襯砌方案

昌馬水庫西干渠為中型渠道，屬于強凍脹性梁基。根據規范規定，回避凍脹的結構措施應采用暗渠或暗管輸水。本方案設計采用玻璃鋼管承插連接襯砌，管徑2.2 m，管壁厚23 mm。玻璃鋼管管身用環氧樹脂和連續的玻璃纖維不飽和聚酯樹脂為基料，用碳酸鈣無機非金屬顆粒和石英砂為填料壓制而成。

方案B:正反拱箱形暗涵渠道方案（圖1）

本方案渠道斷面設計為正反拱箱形暗涵，即渠底為反拱弧底、渠頂為正拱蓋板。設計暗涵凈寬3.0 m，凈高2.3 m，內直墻高度1.3 m；采用全部斷面C20鋼筋混凝土現澆結構，拱頂厚20 cm，反拱弧底厚40 cm，側墻厚30 cm。底部設置砂礫石墊層置換凍土，渠底置換厚度80 cm。其中，砂礫石具有良好的耐久性，在抗滲和抗凍方面表現良好，抗滲等級可達到W12，抗冰凍可達F75，長齡期的砂礫石具有較好的抵抗溫度變化的能力，能夠滿足壩體保護層材料防滲和抗凍的設計要求，且成本相對最低，施工便易。

圖1 正反拱箱形暗涵渠道方案（尺寸單位：cm）

根據對以上2個設計方案的分析比較，方案B(正反拱箱形暗涵渠道方案)較方案一具有抗滑坡和抗強凍脹性能強、使用年限長、適宜軟土地基層等優點；方案A具有穩定性好、施工簡單、自重大、造價低等優點。正反拱箱形暗涵渠道具有抗強凍脹、抗滑坡性能強，穩定性好，輸水能力強等特特點，能夠滿足西干渠渠道49 km，能夠滿足輸水要求。

綜上所述，西干渠渠段采用正反拱箱形暗涵渠道方案襯砌最為適宜。

3 結論

正反拱箱形暗涵渠道工程造價適中，施工簡單，穩定性強，且具有良好的抗凍凍脹、抗沖刷、防滲功能，非常適用于軟土地基層與強凍脹區。并且，正反拱箱形暗涵能夠有效解決強凍脹基土對渠道凍脹破壞和軟土地基不均勻沉陷等問題。另外，水利工程的堤防護岸工程是防洪的屏障，堤防的安全與否直接關系到保護區內人民的生命財產安全，更關系到社會經濟的發展[5]。由于堤防線長面廣，容易受到自然因素及人為活動的影響及損壞，因此堤防護岸的建設和管理顯得尤為重要。堤防管理不僅包括工程技術層面的管理，還包括社會層面的管理，只有將這兩方面巧妙的結合，才能保證堤防的安全性、穩定性、牢固性，才能發揮堤防護岸的實際功能與作用。