河干流河道整治研究管理论文

2019-07-25 版权声明 举报文章

河干流河道整治研究管理论文

塔里木河流域在地域上包括塔里木盆地周边向心聚流的九大水系和塔里木干流、塔克拉玛干沙漠及东部荒漠区。由于塔里木河水系在历史上发生过重大演变,有些水系早已脱离或者无水注入塔里木河。目前,塔里木河只剩下上游的和田河、叶尔羌河和阿克苏河,以及中游的开都~孔雀河等四条源流,与塔里木河干流通称“四源一干”。

塔里木河干流位于盆地腹地,从肖夹克至台特马湖全长1321km,属平原型河流。由于塔里木河上、中、下游的地理环境不同,其河性和生态环境现状有很大的差异。上游河段(肖夹克~英巴扎)长495km,河道比较顺直,河漫滩发育,河势多变,汛期洪水漫溢;中游河段(英巴扎~恰拉)长398km,河道弯曲,河势相对稳定,泥沙淤积,洪水漫溢,无效耗水严重;下游河段(恰拉~台特马湖)长428km,河道比较稳定,但由于下游河道长期干涸,生态环境问题十分突出。

一、塔里木河干流河道的主要问题

1.干流河道水资源无效损耗

塔里木河干流多年平均年径流量沿程递减,从阿拉尔站的45.82亿m3依次递减至新其满、英巴扎、恰拉站的37.62亿、28.76亿和6.78亿m3,水量损耗非常大。

洪水漫溢是水资源无效损耗的主要形式。洪水期7~9月份是水量损失最重要的时段,上、中游河段7~9月份占全年损失水量的74.50%,其中上游7~9月份损失百分数为65.88%,中游为81.14%。对1981~1995年来水和耗水分析表明,洪水漫溢、河道渗漏、引水等分别占耗水量的43.5%、25.5%和18.2%,表明洪水漫溢是河道水量损失的主要因素。

而不规整的地形加剧了洪水漫溢。据1991年和2000年河道断面资料,可以估计出干流河道的过流能力,进一步说明洪水漫溢是水量耗水的关键。

引水分流的粗放管理加重了水资源的浪费。目前,河道引水分流主要包括引水口和跑水口两种形式,有计划有目的的分水口称为引水口,私扒乱引和水流冲决等形成的分水口称为跑水口。由于塔里木河干流基础设施建设薄弱,管理体制不够健全,引水用水处于无控制状态,上、中游私扒乱引现象十分普遍。新疆水文局和设计院近期实地调查发现,塔里木河干流有大小分水口约308个,其中较大的分水口就有138个,这些分水口具有很大的过水能力,而且90%以上的分水口都处于无控制状态,长期跑水。不仅浪费大量水资源,而且与洪水漫溢的共同影响下,会造成干流两岸,特别是中游地区土壤次生盐渍化现象。

2.干流河道的泥沙淤积及河势摆动问题

塔里木河属内陆河,来水泥沙一是随洪水漫溢和跑水进入河道两岸,二是淤积在河道内。泥沙淤积会造成河槽输水输沙能力的降低,反过来又加重河道淤积。比如,河道上游中、下河段和中游上、中河段,泥沙淤积较多,河道输水输沙能力降低,洪水漫滩的机会增加,无效耗水量增加,中游下段河道的阻水反过来会加重河道泥沙淤积。目前,由于河道淤积严重,中下游河道过水能力已难以满足河道下游的需水要求。

塔里木河上游上、中河段(阿拉尔~曲毛格金)属游荡型和过渡型河段,河势变化频繁,摆动幅度较大,流路不稳定,取水工程常常会出现脱流现象,取水难度增大。上游下段和中下游河段属弯曲型河道(曲毛格金以下河段),河势相对稳定,但岸边泥沙属沙壤土,易冲刷后退,造成河势畸形发展,弯道顶点常常会出现上提下挫的现象,凹岸取水受到威胁,也有可能出现脱流问题。

3.下游河道长期干涸,生态环境恶化

上游来水量的减少及河道漫溢、引跑水量的增加,导致进入下游的水量大幅度减少。干流地表径流的减少,造成干流区许多地区地下水位不断下降。河道中游区的地下水位,20世纪90年代比六七十年代下降约0.5~1.5m,大量湿地消失。下游大西海子以下地区地下水位下降更为明显,五六十年代英苏至阿尔干地下水埋深约为3~5m,1973年为6~7m,1989年为8.0~10.4m,1997年则为9.44~12.65m,近期该地区的地下水埋深都远大于植被死亡地下水埋深5~6m,导致植被及胡杨林大量枯萎死亡,沙漠化快速发展。以阿尔干典型区为例,从1959年到1996年,阿尔干地区沙漠化的总面积由1371.22km2增加到1494.29km2,极度沙漠化所占比例由1959年的30.20%增至1996年的35.23%。塔里木河的尾闾湖泊台特马湖近百年来湖面最大范围约150km2,但湖泊干涸以后沙漠化不断发展加剧,至1997年,在罗布庄附近已形成高4~5m的半流动沙垅群,罗布庄桥面桥下积沙,沙丘包围着桥体并掩埋了218国道,河道踪迹荡然无存。因此,如此的生态环境的恶化不仅影响本地区经济发展,而且使塔里木河下游绿色走廊作用和战略地位受到严重的威胁。

二、河道整治的思路

为了改善干流下游日益恶化的生态环境,增加向下游的输水量是关键。结合塔里木河干流所存在的主要问题,对上中游挖潜要水,有目的、有针对性地对塔里木河干流河道进行治理是必要的。

为了减少水量的无效浪费,改善土壤耕种条件,应封堵不必要的引水跑水口,进行引水控制,提高水资源利用的管理水平。

洪水期,塔里木河干流水位高,两岸地形不规整造成洪水大量漫溢,塔里木河干流上、中游河道洪水漫溢占总水量损失的43.5%,是河道整治的主要问题。为了减少洪水漫溢带来的无效损耗,增加向下游输水量,有必要在干流两岸地形较低的河段建设适当标准的堤防工程,阻止洪水无效漫溢。

改变目前河道淤积现状的途径主要是减少来沙量和增加河道输沙能力,由于短期内大幅度减少来沙量是不现实的,河道减淤的主要途径就是增加干流河道,特别是中游河段的输沙能力。从干流河道单宽输沙率表达式可知,通过增加河道过流量Q和缩窄河道水面宽度B,可以提高河道输沙能力。前者可以通过封堵跑水口、拦截漫溢洪水等来实现,即所谓堤防整治工程,后者可以通过调整堤防宽度来完成。

为了改善塔里木河上游河道的河性,稳定塔里木河中下游河势和提高引水的效率,结合河道的具体特点,修建一定的控导工程是必要的。

综上所述,塔里木河干流上中游河段缺乏整治工程,河道泥沙淤积严重,河势多变,过流能力不足,大量洪水漫溢和严重的私扒乱引造成水资源的浪费和耗散,而且也引起了大面积的土地盐碱化。中上游的洪水漫溢和引水无度造成下游河道断流范围和时间增加,地下水位降低,生态环境严重恶化,大面积的植被、胡杨林枯萎死亡。因此,为了改善干流河道现存的水资源无效损耗和管理粗放,河道淤积和河势多变,以及生态环境恶化等问题,对干流河道进行综合治理是十分必要的,具有重要社会经济效益和战略意义。塔里木河干流综合治理的任务是:通过塔里木河干流河道综合治理(比如输水堤防工程、河道整治及疏浚、归并修建引水闸等),变无序引水为计划用水,提高河道输水能力,一般年份防止洪水无序漫溢,减少水资源无效耗损,增加进入下游河道的水量,合理配置水资源,为干流中下游生态提供水资源保障。

三、塔里木河干流河道的治理对策

1.塔里木河干流治理对策河道输水整治的主要目标是保证每年进入下游的水量不少于3.5亿m3。河道输水整治包括两方面的内容:一是上中游的开源节流工程,二是输水配套工程。

从开源节流方面而言,控制上中游引跑水和洪水漫溢水量是增加向下游河道输水的主要途径。通过封堵私扒乱引跑水口及修建引水控制闸可以有效地控制干流两岸引水,减少无效损耗;在河道两岸较低的河段修建输水堤防将有效地控制洪水的漫溢,减少滩地洪水漫溢水量。因此,河道开源节流工程主要包括控制封堵分水口和输水堤防整治。控制封堵分水口的对策主要是封堵跑水口,归并现有引水口,修建引水闸;输水堤防方案根据输水标准,在部分河段上修建输水堤防、布设引水控制闸及生态闸。显然,前者实际上是后者必须实施的措施之一,两项对策在塔里木河治理中即可以单独使用,也可以同时采用。

无论是控制封堵分水口方案,还是输水堤防整治方案,另一个关键问题是水流能否稳定地输送到下游,即干流河势稳定性和中下游局部河段的输水能力问题。首先,新其满河段及其以上河道为游荡性和过渡性河道,河势多变;而新其满河段以下河道为弯曲性河道,其河岸易于冲刷,侧向变幅较大;对于一些汊道河段,汊道河势及分流比也不稳定,河势及分流比的不稳定对河道输水及引水问题都是不利的。因此,进行一些输水配套控制工程(比如河道控制分水枢纽,整治控导工程等)是必要的。其次,乌斯满河口以下河段的过流能力仅为30~200m3/s,有的断面已经淤堵。比如在霍尔加以下断面、渭干塔里木河和老塔里木河的一些断面,其过流能力都比较小,难以满足水量下泄的要求;下游河道的过流能力更小,特别是库尔干以下河道,由于长期处于断流状态,河道受到风沙沉积,过流能力很小,有的河道踪迹荡然无存。因此,结合河道设计流量,对上述河道断面进行疏浚和堤防整治,以提高中下游河道的输水能力,减缓中上游的漫溢程度。

2.塔里木河干流河道整治对策的分析

(1)控制封堵分水口方案

控制封堵分水口主要是封堵中上游私扒乱引的跑水口,归并和控制引水口。实施该方案后,可以增加进入下游的水量。该方案的主要优点:一是作为干流河道综合治理的前期工程,与堤防工程相比,封堵私扒乱引跑水口或控制引水可以节省堤防工程量,减少工程的投资;二是封堵私扒乱引跑水口和控制引水,可以初步解决干流上中游引水无度的问题,减少洪水漫溢,增加下游的输水量,缓解下游生态环境恶化的问题;三是控制封堵分水口方案的实施,洪水仍处于漫溢状态,能较好的保护两岸的天然生态环境。

控制封堵分水口方案的主要问题:一是控制封堵分水口方案仍没有完全解决洪水漫溢而造成水资源无益耗损问题,没能充分有效地利用水资源;二是控制封堵分水口方案没能解决河道上、中游河势多变、泥沙淤积等问题。

(2)输水堤防工程整治方案

输水堤防工程结合河势变化的特点、地形条件等因素,在封堵私扒乱引跑水口和控制引水的基础上,结合河道整治标准,对坑洼漫溢跑水或过流能力小的河段修筑堤防,防止洪水漫溢,提高河道过流能力。

与控制封堵分水口方案相比,输水堤防工程能更有效地控制洪水漫溢,更合理地利用水资源,对河势稳定也是有利的,同时还能兼顾上述方案第二个优点。输水堤防工程的主要缺点是工程量大,以及堤防工程占地和施工对两岸生态环境造成一定的影响或破坏。而且该方案仍有一些令人担心的问题没有得到很好地解决,比如堤防工程对塔里木河干流河道冲淤及河性的影响,工程泥沙问题,以及上中游两岸生态环境的保护问题。因此,从塔里木河的长期整治和整体规划而言,塔里木河干流输水整治方案可以从两个方面实施,首先封堵私扒乱引的跑水口和兴建引水控制闸,使干流引水无度状态和部分洪水漫溢问题得到有效的控制,将上中游无效损耗水量输送至下游;其次结合两岸地形情况,对两岸地形较低,特别是跑水严重的河段进行堤防整治,使一般洪水漫溢得到控制,充分利用水资源。

3.堤防整治与整治标准

沙雅二牧场以下河道,特别是沙雅二牧场至新其满、乌斯满至阿其克河口、下游一些河段的河槽深度相对较小,变化于0.5~3.0m,且局部河段两岸地形低于河床,说明这些地方的引水口长期处于跑水状态,相应的河道过流能力不能满足输水要求。对于这类河段,首先要封堵跑水口、修建引水闸、有计划地进行引水控制;其次根据一定的洪水标准,建设堤防工程,防止洪水漫溢,提高过流能力,即局部堤防工程。另外,对一些阻水断面进行必要的疏浚,以达到有利于输水的目的。

在堤防整治过程中,是局部修建堤防,还是全线修建堤防是令人关注的焦点问题。堤防修建标准实际上和选用的洪水标准有直接的关系,当洪水标准较高时(比如20年一遇或50年一遇),对应的洪水流量较大,堤防修建的标准高,有可能上、中、下游全河段或大部分河道皆需要修建;当选用洪水标准较低时,堤防修建的标准较低,堤线短,不需要全线修建堤防;若堤防设计流量采用平滩流量时,两岸不用修建堤防也能满足要求,此时仅控制引水、封堵跑水口就可以满足要求。由于塔里木河治理的特殊性,河道治理标准与其他河道有很大的差异。对塔里木河而言,生态环境是治理的主要问题,防洪则属于次要问题。塔里木河两岸生态需水特点是通过2~3年一次的漫溢洪水,来满足两岸生态用水要求。因此,塔里木河干流河道治理和堤防工程设计的洪水标准不需过高,堤防洪水标准以满足向下游的输水量为准。

参考文献:

1.宋郁东,樊自立,雷志栋,张发旺.中国塔里木河水资源与生态问题研究.乌鲁木齐:新疆人民出版社,2000.9.

2.王延贵,胡春宏等.塔里木河干流河道的河型及其成因.泥沙研究,2002.6.

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