新疆蓋孜河塔什米里克渠首下游段防洪工程設(shè)計(jì)洪水分析計(jì)算

阿布都克德爾·阿不都熱曼

(新疆喀什噶爾河流域管理局，新疆 喀什 844000)

新疆蓋孜河塔什米里克渠首下游段防洪工程設(shè)計(jì)洪水分析計(jì)算

阿布都克德爾·阿不都熱曼

(新疆喀什噶爾河流域管理局，新疆 喀什 844000)

從防洪工程的實(shí)際情況出發(fā)，分析防洪工程防洪堤設(shè)計(jì)氣象、水文，防洪設(shè)計(jì)，防洪堤堤基高程的確定等。通過塔什米里克防洪工程的實(shí)施，基本保證該河段及下游居民、耕地及基礎(chǔ)設(shè)施不受洪水危害，為疏附縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)保障。

新疆；防洪工程；設(shè)計(jì)洪水

1 工程概述

疏附縣位于新疆維吾爾自治區(qū)西南部，帕米爾高原東麓，塔里木盆地西緣。東鄰伽師縣、疏勒縣，南界阿克陶縣，西與烏恰縣毗鄰，北隔喀拉塔格山、庫瑪塔格山與阿圖什市相望，中間夾喀什市?？h境東西長113 km，南北寬約91 km，總面積3 649 km2。

塔什米里克渠首工程位于蓋孜河出山口處，地理位置東經(jīng)75°34′，北緯39°03′，距喀什市80 km，始建于1961年，經(jīng)過多年運(yùn)行后于2001年2月進(jìn)行改建，2002年7月完工，控制蓋孜河流域四縣一場(喀什地區(qū)的疏附縣、疏勒縣、岳普湖縣，克州的阿克陶縣、克州種羊場)110萬畝耕地的農(nóng)業(yè)灌溉用水。蓋孜河塔什米力克渠首下游段防洪應(yīng)急工程在塔什米力克渠首下游0.8 km處，為梢木結(jié)構(gòu)，保護(hù)灌溉面積為80萬畝。它在大河的右岸，因?yàn)榇蠛拥闹鞑蹖?dǎo)向了右岸，右岸上下游1km的范圍因受洪水頂沖，每年汛期險(xiǎn)象環(huán)生，都要投入大量的人力、物力進(jìn)行防洪。本次設(shè)計(jì)就是針對(duì)該工程防洪標(biāo)準(zhǔn)低，抗洪能力差等問題來考慮，根據(jù)蓋孜河塔什米力克渠首下游段防洪應(yīng)急工程的具體情況，新建護(hù)岸防洪應(yīng)急工程需與現(xiàn)有防洪堤的防洪治導(dǎo)線相同。

2 設(shè)計(jì)洪水

2.1 塔什米里克設(shè)計(jì)洪水復(fù)核

對(duì)塔什米里克洪水進(jìn)行了復(fù)核計(jì)算，經(jīng)插補(bǔ)展延后的塔什米里克站1957-2014年洪水系列頻率分析計(jì)算，洪水成果與塔什米里克初步設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)成果變化不大，成果比較列表如下：

表1 塔什米里克站設(shè)計(jì)洪水成果比較表 洪峰，m3/s；洪量：106 m3

表1中蓋孜河樞紐除險(xiǎn)加固初設(shè)階段水文資料系列為1957-2014年，塔什米里克初步設(shè)計(jì)階段水文資料系列為1957-1993年。由塔什米里克設(shè)計(jì)洪水成果復(fù)核看，資料系列延長至2014年后，不同頻率設(shè)計(jì)洪水成果較水庫初設(shè)階段偏大幅度最大為0.81%，偏小幅度最大為3.96%。由此可以判定，水庫初步設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)洪水成果依然合理安全。

2.2 工程河段設(shè)計(jì)洪峰流量

塔什米里克至渠首區(qū)間集水面積小，區(qū)間接近平原沙漠區(qū)，降水稀少，暴雨很少發(fā)生。在《和田河防洪規(guī)劃》、《和田河河道綜合治理》等項(xiàng)目設(shè)計(jì)洪水分析計(jì)算中，均未考慮計(jì)算區(qū)間設(shè)計(jì)洪水。在《蓋孜河樞紐除險(xiǎn)加固初設(shè)報(bào)告》編制期間，項(xiàng)目組對(duì)區(qū)間暴雨洪水又進(jìn)行了調(diào)查了解，區(qū)間產(chǎn)洪量對(duì)蓋孜河洪水組成影響輕微，因此水庫以下河段設(shè)計(jì)洪峰計(jì)算直接以水庫下泄流量坦化計(jì)算。

2.2.1 塔什米里克調(diào)洪成果

根據(jù)系列延長后的復(fù)核計(jì)算，塔什米里克初設(shè)階段設(shè)計(jì)洪水成果合理可靠，因此可以直接引用其初步設(shè)計(jì)階段調(diào)洪成果。根據(jù)其初步設(shè)計(jì)報(bào)告，塔什米里克對(duì)下游有防洪任務(wù)，防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，因此水庫對(duì)50 a一遇以下洪水削峰明顯，水庫設(shè)計(jì)洪水成果及調(diào)洪成果具體見表2。

表2 塔什米里克調(diào)洪成果表

2.2.2 河段洪峰坦化率

在《蓋孜河樞紐除險(xiǎn)加固初設(shè)報(bào)告》中，塔什米里克至蓋孜河河引水樞紐之間河段洪峰坦化率由2006～2014年塔什米里克出庫站與蓋孜河渠首站實(shí)測年最大洪峰流量計(jì)算。計(jì)算過程見表3。

表3 河段洪峰坦化率計(jì)算表

兩斷面間河段洪峰坦化系數(shù)在0.05～0.18%/km之間，平均坦化率系數(shù)0.11%/km。由于受測驗(yàn)誤差影響，區(qū)間流量坦化率相差較大，最終取三年實(shí)測平均坦化系數(shù)0.11%/km進(jìn)行了蓋孜河引水樞紐斷面設(shè)計(jì)洪峰計(jì)算。蓋孜河引水樞紐至本次防洪工程河段19.331 km，河段河槽形態(tài)與水庫至蓋孜河引水樞紐之間河段較為相似。因此可采用水庫至蓋孜河引水樞紐之間河段洪峰坦化系數(shù)0.11%/km進(jìn)行工程河段起始斷面設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算。

本次計(jì)算對(duì)區(qū)間河段洪峰坦化程度又進(jìn)行了調(diào)查復(fù)核。塔什米里克至蓋孜河引水樞紐河段漫灘發(fā)育，河段主槽寬度在100～200 m之間，河道全斷面寬度則基本在500 m以上，局部河段河寬在1～2 km之間。因此，洪水越大，洪峰受河道槽蓄影響坦化程度越大。2006-2008年蓋孜河河洪水均比較小，本次計(jì)算對(duì)區(qū)間河段洪峰坦化程度進(jìn)行了調(diào)查復(fù)核。2009年蓋孜河河為特枯水年，水庫流量小，代表性差。2010年蓋孜河河發(fā)生較大洪水，塔什米里克出庫站實(shí)測年最大洪峰流量815 m3/s，蓋孜河河渠首年最大洪峰流量712 m3/s，由此計(jì)算區(qū)間河段洪峰坦化率為0.20%/km?？紤]到2010年一次大洪水代表性同樣有限的情況下，本次從工程設(shè)計(jì)安全角度考慮，并與《蓋孜河樞紐除險(xiǎn)加固初設(shè)報(bào)告》計(jì)算一致，取河段洪峰坦化系數(shù)0.11%/km進(jìn)行工程河段設(shè)計(jì)洪峰計(jì)算。

2.2.3 工程斷面設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算

水庫至工程河段距離87 km，由表3中塔什米里克調(diào)洪成果按洪峰坦化系數(shù)0.11%/km計(jì)算工程河段起始斷面設(shè)計(jì)洪峰流量，計(jì)算成果見表4。

表4 工程斷面設(shè)計(jì)洪峰流量成果表

3 防洪堤堤基高程的確定

3.1 沖刷深度計(jì)算

3.1.1 水流平行于岸坡

式中：hB為局部沖刷深度(m)，從水面算起；hP為沖刷處的水深(m)，以近似設(shè)計(jì)水位最大深度代替；Vcp為平均流速(m/s)，見表2-30；V允為河床面上允許不沖流速(m/s)，設(shè)計(jì)取值=1.3 m/s；n為系數(shù)，一般取n=1/4；計(jì)算成果見表5。

表5 水流平行于岸坡沖刷深度計(jì)算

3.1.2 水流斜沖岸坡

式中：Δhp為從河底算起的局部沖深(m)。α為水流流向與岸坡交角(度)取α=50°和30°。m為防護(hù)建筑物迎水面邊坡系數(shù)，取m=1.75。d為坡腳河床砂計(jì)算粒徑。根據(jù)河床質(zhì)顆分曲線圖，大于15%(重量計(jì))篩孔直徑。Vj為水流的局部沖刷流速(m/s)，依據(jù)實(shí)測最大流速值，取V=3.4 m/s。

將以上數(shù)據(jù)代入上式，計(jì)算成果見表6。

由于工程區(qū)最大沖刷深度達(dá)4.47 m，且本次防洪段大部分洪水主槽靠近我防洪段，考慮1～1.5 m的安全加深，并參考下游已建的墨玉鎮(zhèn)防洪堤基礎(chǔ)埋深5.5 m。綜上原因，本工程在河床平均底高程以下的沖刷深度取5.5 m。

3.2 面板基礎(chǔ)底高程確定

根據(jù)本工程河床平均高程及沖刷深度計(jì)算結(jié)果，確定本工程擬建防洪堤堤基設(shè)計(jì)底高程為：

19+331～20+331：起止點(diǎn)高程分別為1 350.06 m、1 343.60 m，設(shè)計(jì)縱坡為1/154.80；

20+331～21+031：起止點(diǎn)高程分別為1 343.60 m、1 339.23 m，設(shè)計(jì)縱坡為1/205.88；

21+331～22+031：起止點(diǎn)高程分別為1 339.23 m、1 335.34 m，設(shè)計(jì)縱坡為1/205.88。

表6 水流斜沖岸坡沖刷深度計(jì)算

4 結(jié)語

通過對(duì)塔什米里克防洪工程的實(shí)施，基本保證該河段及下游居民、耕地及基礎(chǔ)設(shè)施不受洪水危害，最大限度地減少水土流失，確保人民群眾生命財(cái)產(chǎn)的安全，為疏附縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)保障。

[1]李春潮,錢國鋒,許德德,等.珠海橫琴新區(qū)堤岸工程堤頂高程差異性初步分析[J].人民珠江.2014(02).

[2]杜志剛. 扁石河堤防堤型選擇及堤頂高程的確定[J].黑龍江水利科技.2013(02).

[3]李春潮,曾南海,劉東征.科倫坡港口城外防波堤堤頂高程的確定[J].水運(yùn)工程.2015(09).

2016-10-25

阿布都克德爾·阿不都熱曼(1974-)，男，新疆喀什人，高級(jí)工程師，主要從事供水調(diào)度、水利工程及水資源管理和防洪抗旱方面工作。

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