論恰木薩水電站工程河道采砂影響分析

【摘要】為貫徹落實(shí)第二次中央新疆工作座談會(huì)精神，流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，補(bǔ)短板強(qiáng)民生，一大批基礎(chǔ)設(shè)施、民生水利工程在流域內(nèi)陸續(xù)開(kāi)工建設(shè)，砂石料需求日益增大，在河道內(nèi)采砂行為日益增多。特別是中、大型水利工程建設(shè)，采砂量較大，對(duì)河道河勢(shì)穩(wěn)定、輸水行洪安全造成一定影響。

【關(guān)鍵詞】葉爾羌河流域；恰木薩水電站；河道采砂；影響分析

恰木薩水電站為阿爾塔什以下至喀群引水樞紐河段梯級(jí)開(kāi)發(fā)中的第二級(jí)，其上游為鏨高水電站，下游為亞貝西水電站。該電站壩址距莎車縣城82km，電站廠房位于喀群上游X504縣道66km處，距喀群電站31km。電站裝機(jī)容量203MW，為徑流式電站，采用左岸引水式開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)任務(wù)是水力發(fā)電。

恰木薩水電站屬于中型Ⅲ等工程，工程主要由攔河引水樞紐（土石壩、泄洪建筑物、引水閘）、輸水建筑物（輸水渠道）、前池、壓力管道及電站廠房等主要建筑物組成。水庫(kù)正常引水位1550.0m，校核洪水位1551.30m；相應(yīng)庫(kù)容577萬(wàn)m3，最大壩高14.5m，主電站發(fā)電流量358.0m3/s，生態(tài)電站發(fā)電流量41.2m3/s，前池正常水位547.334m，主電站裝機(jī)容量200MW，生態(tài)電站裝機(jī)容量3MW。

一、砂石料場(chǎng)儲(chǔ)量、分布、開(kāi)采總量

恰木薩水電站河道料場(chǎng)為天然砂礫石料場(chǎng)，料場(chǎng)區(qū)域主要位于攔河引水樞紐至發(fā)電廠房尾水渠之間的葉爾羌河河床中，自上而下按C4、C3、C2、C5、C1順序分布，勘察總儲(chǔ)量為1660萬(wàn)m3，擬開(kāi)采總量為772萬(wàn)m3。其料場(chǎng)特性如下表1：

二、采砂河段天然河勢(shì)穩(wěn)定性分析

1 、采砂河段的天然河相穩(wěn)定性分析

恰木薩水電站采砂河段為葉爾羌河出山口喀群渠首上游8公里以上，河床以砂礫石為主，河槽抗侵蝕能力較弱。采砂河段河相屬于彎曲型河段，兼有游蕩性河段屬性，屬于亞穩(wěn)定性河段。

2、天然河床縱向穩(wěn)定性

天然河床的縱向穩(wěn)定程度取決于水流對(duì)泥沙的作用力與河床泥沙抵抗力之間的對(duì)比關(guān)系，如比降越大，水流越急，泥沙越細(xì)，河床越不穩(wěn)定；比降越平緩，流速越小，泥沙越粗，河床越穩(wěn)定。縱向穩(wěn)定指標(biāo)的一般計(jì)算公式為：

K縱= d/ J

式中：

K縱——河床穩(wěn)定系數(shù)；

d——床沙平均粒徑，mm；

J——河段平均比降，‰。

K縱值越大，河床越穩(wěn)定， K縱值越小，河床越易變形。

依據(jù)各料場(chǎng)地質(zhì)勘查的河床質(zhì)顆分資料，選取恰木薩水電站采砂河段最小床沙平均粒徑為30mm，河段平均比降借用恰木薩水電站廠房斷面比降0.0009，計(jì)算得河段縱向穩(wěn)定系數(shù)K縱為33.3。

計(jì)算結(jié)果顯示恰木薩水電站料場(chǎng)河段天然縱向穩(wěn)定性較好，天然情況下沖淤變幅不大。

3 、天然河床橫向穩(wěn)定性

天然河床橫向穩(wěn)定程度可用下式說(shuō)明：

K橫= BJ0.2 / Q0.5

式中：

K橫——為橫向不穩(wěn)定系數(shù)；

B ——為造床流量下的水面寬，m；

J ——為造床流量下的水面比降，‰；

Q——為造床流量，m3/s。

橫K 值越大，河床越不穩(wěn)定， 橫K 值越小，河床越不易變形。造床流量借用下游喀群水文站多年平均洪峰流量2210 m3/s；河段平均比降借用恰木薩水電站廠房斷面比降0.0009；造床流量下水面寬借用恰木薩水電站廠房實(shí)測(cè)斷面，計(jì)算為1332m。將各參數(shù)代入公式計(jì)算得河段橫向穩(wěn)定系數(shù)K橫為27.7。

計(jì)算結(jié)果顯示恰木薩水電站采砂河段天然橫向穩(wěn)定性較差，天然情況下河道橫向游蕩較為嚴(yán)重。

4、天然河勢(shì)穩(wěn)定性分析初步結(jié)論

經(jīng)初步分析，恰木薩水電站采砂河段屬于“半山區(qū)山前區(qū)變遷河段”，河相并不穩(wěn)定，采砂河段縱向基本穩(wěn)定，而橫向不穩(wěn)定。

三、開(kāi)采砂石料對(duì)河道河勢(shì)變化影響

1、對(duì)河勢(shì)變化影響分析

恰木薩水電站河道采砂是按枯水期與汛期進(jìn)行開(kāi)采?？菟凇⒀雌诰捎门R時(shí)導(dǎo)流措施，將改變河道水流方向，部分河道汊流被截?cái)?，直接影響了河道局部的河相關(guān)系；河水水流方向的改變，直接影響河床的橫向穩(wěn)定性。河相關(guān)系與橫向穩(wěn)定性的改變，將直接導(dǎo)致河勢(shì)的改變。

查閱各采砂區(qū)域規(guī)劃開(kāi)采深度可知，C1砂礫石料場(chǎng)最大開(kāi)采深度3.0m，C2砂礫石料場(chǎng)最大開(kāi)采深度4.0m，C3砂礫石料場(chǎng)最大開(kāi)采深度5.0m，C4砂礫石料場(chǎng)最大開(kāi)采深度4.0m，C5砂礫石料場(chǎng)最大開(kāi)采深度4.0m。各采砂區(qū)域的規(guī)劃最大開(kāi)采深度將會(huì)在河床內(nèi)形成深坑，直接影響河床的縱向穩(wěn)定性及河勢(shì)變化。

2、對(duì)河道行洪能力影響分析

河道料場(chǎng)開(kāi)采的控制條件為：枯水期料場(chǎng)范圍高于水位線，采用臨時(shí)導(dǎo)流措施先開(kāi)采河床區(qū)域；汛期修筑圍堰，將原河道中的水流疏導(dǎo)至開(kāi)采區(qū)域外側(cè)。修筑圍堰開(kāi)采，束窄了河道行洪寬度，降低了河道行洪能力，

另外，成品料堆放的堆料場(chǎng)占地，原料與成品料的運(yùn)送，在河道料場(chǎng)開(kāi)采區(qū)域與臨河道路之間、河道料場(chǎng)開(kāi)采區(qū)域與砂石加工廠之間、砂石加工廠與臨河進(jìn)場(chǎng)道路之間的連接道路，亦有可能對(duì)河道行洪形成阻塞，降低河道行洪能力。

通過(guò)計(jì)算分析，采砂河段行洪能力由能通過(guò)P=10%洪峰流量的行洪能力降至能通過(guò)P=20～25%的洪峰流量，河道的行洪能力降低幅度較大。

四、結(jié)論

（1）通過(guò)對(duì)天然河勢(shì)穩(wěn)定性的初步分析，恰木薩水電站規(guī)劃采砂區(qū)域，河勢(shì)屬于不穩(wěn)定狀態(tài)，具體表現(xiàn)為河段縱向基本穩(wěn)定，而橫向不穩(wěn)定，河勢(shì)相對(duì)不穩(wěn)定。

（2）通過(guò)采砂對(duì)河道河勢(shì)變化影響的分析判斷，將導(dǎo)致采砂河段河勢(shì)部分改變、不穩(wěn)定；同時(shí)，采砂河段將形成深坑，直接影響河床的縱向穩(wěn)定性及河勢(shì)變化；可能導(dǎo)致原天然河床的淤積與沖刷平衡被破壞，也有可能引發(fā)采砂河段及上下游現(xiàn)有臨河建筑物的發(fā)生次生災(zāi)害。

五、有關(guān)建議

1、按照《中華人民共和國(guó)河道管理?xiàng)l例》、《新疆維吾爾自治區(qū)河道管理?xiàng)l例》、《新疆維吾爾自治區(qū)水資源管理?xiàng)l例》等有關(guān)規(guī)定，恰木薩水電站項(xiàng)目業(yè)主依法辦理河道采砂許可手續(xù)；

2、按照河道采砂規(guī)定程序，采砂單位進(jìn)入河道采砂前，塔里木河流域喀什管理局及莎車縣水利局有關(guān)人員共同踏看現(xiàn)場(chǎng)，指定具體采砂位置；

3、采砂區(qū)域距離河岸防洪工程（設(shè)施）至少150m，確保兩岸防洪工程（設(shè)施）安全運(yùn)行；

4、嚴(yán)格控制采砂深度，將規(guī)劃的5個(gè)采砂區(qū)域采砂深度控制在3m以內(nèi)；

5、恰木薩水電站項(xiàng)目業(yè)主及采砂單位，嚴(yán)格按照批復(fù)的《新疆葉爾羌河恰木薩水電站工程水土保持方案報(bào)告書》，認(rèn)真做好采砂場(chǎng)地的水土保持工作。料場(chǎng)棄料應(yīng)及時(shí)就近回填到開(kāi)挖坑內(nèi)，以減少采砂對(duì)河流水勢(shì)過(guò)度影響，減少水土流失。采砂活動(dòng)結(jié)束后，按要求清理河道，拆除所有設(shè)施和建筑物，恢復(fù)河道原狀；

6、加強(qiáng)河道采砂監(jiān)督管理工作，定期、不定期對(duì)采砂河段進(jìn)行巡查、檢查，督促落實(shí)河道采砂各項(xiàng)要求，確保河道采砂河段輸水、行洪安全及沿河兩岸水利工程（設(shè)施）安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]《新疆葉爾羌河流域規(guī)劃報(bào)告》

[2]《新疆葉爾羌河恰木薩爾水電站工程可行行研究報(bào)告》

作者簡(jiǎn)介：夏運(yùn)寶（1981-05），男、漢族、工程師，主要從事水資源管理及水行政執(zhí)法工作。