李翔

（新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局，新疆 烏魯木齊 830000）

1 工程概況

恰甫其海水利樞紐工程位于新疆伊犁哈薩克自治州鞏留縣境內(nèi)，距鞏留縣城41 km，樞紐工程以灌溉為主，兼有發(fā)電、防洪等綜合效益，該樞紐工程屬大（1）型1等工程，于2005年 6月下閘蓄水發(fā)電并投入運行。樞紐工程由粘土心墻堆石壩、中孔泄洪洞、深孔排沙放空洞、表孔溢洪洞、2條發(fā)電引水洞及聯(lián)合進(jìn)水口、壩后式地面電站廠房組成。

2 廠壩區(qū)地質(zhì)地形及自然氣候條件

樞紐工程廠壩區(qū)兩岸岸坡陡峻，大部分基巖裸露，河谷狹窄呈“V”形。巖層走向與河谷近正交，屬橫向河谷，巖體的風(fēng)化受巖性、結(jié)構(gòu)面及地形的控制。由于巖性、巖體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度及風(fēng)化程度的差異，使兩岸岸坡順河谷方向形成溝梁相間的梳狀地形，沖溝走向與河谷近直交。廠壩區(qū)兩岸較大的沖溝有18條。壩軸線沿規(guī)模最大的左右岸相對應(yīng)的4號及14號兩沖溝布置。左岸山體雄厚，發(fā)育有1～7號沖溝，沖溝走向與巖層走向平行，間距40～75 m，切割深20～75 m。山梁呈凸起的巖脊，寬15～40 m，由山梁形成的邊坡高陡，自然坡度60°～80°，局部直立；右岸岸坡相對較緩，發(fā)育有8～17號沖溝，切割深5～35 m，沖溝之間山梁岸坡坡度45°～65°。各沖溝內(nèi)分布有厚度不等的坡積物，其中左岸崩坡積物分布面積約9 000 m2，呈斜坡狀，最大厚度20～30 m，崩坡積物體主要由塊、碎石組成，含直徑1～5 m的大孤石，呈棱角狀，結(jié)構(gòu)松散，多具架空現(xiàn)象，坑、孔壁垮塌嚴(yán)重，基本處于極限平衡狀態(tài)；右岸溝內(nèi)堆積崩坡積碎石層自然坡度相對較緩。

該水利樞紐工程位于高山融雪區(qū)，3月至4月是工程區(qū)春季融雪時段，5月至8月是工程區(qū)的主要降水時段，因此廠壩區(qū)沖溝內(nèi)會間斷性產(chǎn)生洪水，如果處理不當(dāng)極其容易引發(fā)山洪泥石流。

3 廠壩區(qū)原防洪設(shè)施概況

水利樞紐工程無論從復(fù)雜的地質(zhì)地形條件還是從自然氣候條件來講，防洪設(shè)施的建設(shè)是必不可缺少的。工程建設(shè)末期及運行初期，相繼修建了廠壩區(qū)防洪附屬設(shè)施，主要是沿1～4號進(jìn)場道路靠山體岸坡底設(shè)置了排水溝渠，在各沖溝末端修建了設(shè)置排水管的漿砌石擋墻，沖溝的水通過排水管匯入排水溝渠。①廠區(qū)原主要防洪設(shè)施有1，2號沖溝，末端分別修建了漿砌石擋墻并在擋墻中設(shè)置直徑φ100（u-pvc）排水管，擋墻下游溝底采用鋼筋籠護(hù)底，兩側(cè)采用漿砌石護(hù)坡，與二號上壩公路路邊排水渠（1 m×1 m）相連，通過二號上壩公路過路箱涵排至主河道中。②壩區(qū)左壩肩沖溝原主要防洪設(shè)施有左壩肩漿砌石擋墻，擋墻頂部距地面7 m，擋墻長21 m。

4 原防洪設(shè)施運行實踐及廠壩區(qū)2010年洪災(zāi)

在水利樞紐工程建設(shè)末期及運行初期，即2005年至2009年期間，原防洪設(shè)施發(fā)揮了一定作用，個別地方洪水造成的少量的泥石流通過人工、機(jī)械清理和疏導(dǎo)，春季融雪及雨季洪水期未發(fā)生大的問題，出現(xiàn)問題的地方一直在不斷優(yōu)化完善中。

2009年末至2010年初，水利樞紐工程所在地區(qū)遭遇60年不遇的大雪，2009年11月下旬至2010年1月中旬降雪量異常偏多，積雪量較常年偏多200%，積雪深度較常年偏深20 cm，積雪覆蓋率達(dá)到95.7%，雪深大于20 cm的積雪面積占總積雪面積的80.5%，雪深大于40 cm的積雪面積占總積雪面積的37.3%。2010年3月以來水利樞紐工程所在地區(qū)氣溫回升較快，氣溫較同期偏高、降雨偏多，催化了廠壩區(qū)積雪的融化。3月17日，左壩肩沖溝內(nèi)積雪融水流量增大，洪水通過左壩肩漿砌石擋墻排水孔和擋墻頂部流向大壩壩頂，如不及時處理，將危害粘土心墻防滲體，威脅大壩的安全運行。3月18日，水利樞紐工程所在地區(qū)普降中雨，3月19日，氣溫迅速回升，進(jìn)一步加速了積雪的融化，致使該水利樞紐工程自建設(shè)以來遭遇最為嚴(yán)重的山洪泥石流災(zāi)害，2號沖溝源頭兩岸巖體崩塌，導(dǎo)致形成堆積壩，待洪水蓄到一定高度時，堆積壩沖毀，瞬時，能量巨大的山洪泥石流奔涌而下，沖毀了原2號沖溝末端漿砌石擋墻及其下游兩側(cè)護(hù)坡以及二號上壩公路部分排水渠。山洪裹挾巨石淤堵了排水渠，洪水泥石流沖上二號上壩公路后沖落至三號進(jìn)廠路，造成上壩公路、進(jìn)廠公路全部阻斷，廠房尾水平臺區(qū)大量雍水，逼近電廠廠房，嚴(yán)重危及了電廠的安全運行。

5 存在的問題及原因分析

2010年春季防洪結(jié)束后，工程運行管理單位組織設(shè)計及相關(guān)技術(shù)人員，針對廠壩區(qū)2010年洪災(zāi)，對整個樞紐區(qū)域地形地質(zhì)進(jìn)行了現(xiàn)場勘察和調(diào)查研究，分析區(qū)域洪災(zāi)的成因。廠壩區(qū)左岸山頂為河谷的一級階地，為一寬廣的坡地草原，傾向于河谷，雨季的雨水和積雪融水順勢匯入各沖溝，另外沖溝高差（309 m）和坡度較大，山洪處于高勢能、低阻力狀態(tài)，沖溝存在的處于極限平衡狀態(tài)的崩坡積物在山洪的裹挾下，瞬間便會形成山洪泥石流。這便是樞紐區(qū)域形成洪水甚至泥石流的機(jī)理。

廠壩區(qū)原防洪設(shè)施的建設(shè)，只是按正常年份情況考慮，積雪消融的緩慢過程的水量不大，洪水中夾雜的石渣通過擋墻攔截，每年春汛前及時清理擋墻前的石渣和淤泥，確保擋墻中設(shè)置的排水管暢通，使洪水匯入路邊排水溝再導(dǎo)入主河道。廠壩區(qū)2010年洪災(zāi)暴露了原防洪設(shè)施存在的缺陷和問題，即未考慮到左岸山頂一級階地寬廣的坡地草原特殊年份的積雪量，以及異常氣候條件下，春季融雪期氣溫會驟然升高以及降雨等，防洪設(shè)施工程措施不夠系統(tǒng)完善。

6 防洪系統(tǒng)完善的思路及防洪設(shè)施建設(shè)

針對廠壩區(qū)防洪設(shè)施存在的缺陷問題，提出了“源頭控制，中段加固，末端攔阻，下游溝排”相結(jié)合的治理洪災(zāi)的思路，采取工程措施完善防洪設(shè)施系統(tǒng)。廠壩區(qū)右岸一級階地為一山脊，積雪面積很小，原防洪設(shè)施能夠滿足需要。因此，廠壩區(qū)左岸為防洪系統(tǒng)完善的重點。

壩區(qū)防洪設(shè)施建設(shè)：左壩肩沖溝頂部由于匯水量少，溝中坡積物在工程建設(shè)期已經(jīng)進(jìn)行了混凝土噴護(hù)防護(hù)處理，因此，只在左壩肩沖溝原有的漿砌石擋墻底部設(shè)置了一排混凝土集水溝（斷面矩形），集水溝后設(shè)置混凝土排水溝（斷面矩形），將積雪融水集中排向大壩上游護(hù)坡導(dǎo)入庫中，避免積雪融水翻溢擋墻頂部流向壩頂。

廠區(qū)防洪設(shè)施建設(shè)：采取系統(tǒng)的工程措施，從山洪形成的源頭、下游段、廠房尾水平臺解除誘發(fā)泥石流災(zāi)害的潛在威脅。

1）從山洪集中匯入源頭修建擋水建筑物，起到調(diào)蓄和控制山洪流量的作用。擋水建筑物采取漿砌石擋墻的型式，基礎(chǔ)坐落在基巖上，墻中梅花型分層設(shè)置直徑φ300預(yù)制混凝土排水管7根。擋墻長為54.3 m，頂部高程為1 245 m，最大墻高為3.3 m，墻腳下游設(shè)置高為0.9 m的鋼筋籠拋石，防止洪水對擋墻基礎(chǔ)的淘刷。

2）對沖溝內(nèi)不穩(wěn)定的、易產(chǎn)生泥石的崩坡積物、極不穩(wěn)定的風(fēng)化松動巖石和孤石進(jìn)行清理或加固，防止滑坡、孤石阻塞，避免形成堰塞體。

3）在沖溝下游段適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置攔砂壩攔阻泥石流的固體物質(zhì)，防止石渣淤積二號上壩公路路邊排水溝，確保排水溝暢通無阻，起到阻渣通水的作用，其基礎(chǔ)坐落在基巖上，攔砂壩長15 m，頂部高程為944 m，最大高度2.7 m。攔砂壩中梅花型分層設(shè)置直徑φ300預(yù)制混凝土排水管7根，墻腳下游設(shè)置高為0.9 m的鋼筋籠拋石，防止洪水對擋墻基礎(chǔ)的淘刷。

4）在電站廠房門前修建排水溝導(dǎo)入尾水，避免水流沖上二號上壩公路后，沖落至三號進(jìn)廠路后沖入廠房。排水溝為頂部加設(shè)攔柵式蓋板的矩形斷面混凝土結(jié)構(gòu)，總長為67 m。

7 系統(tǒng)完善后的效果

2010年夏季，水利樞紐工程運行管理單位完善了廠壩區(qū)防洪設(shè)施系統(tǒng)的建設(shè)。 盡管2011年春季和2012年春季，左岸山頂一級階地坡地草原的積雪厚度與2010年積雪厚度相當(dāng)，但由于防洪設(shè)施系統(tǒng)發(fā)揮了有效的控制作用，致使融雪產(chǎn)生的巨大洪水并未能在廠壩區(qū)造成洪水泥石流災(zāi)害。 2012年3月18日，左壩肩沖溝發(fā)生積雪融水，洪水通過擋墻底部的集水溝、排水溝流到大壩上游防浪護(hù)坡，未流向壩頂。經(jīng)過兩年的春汛巡視檢查，系統(tǒng)防洪設(shè)施起到了防范洪災(zāi)的有利作用，減少了每年防洪期間大量的人力、機(jī)械、物資、資金投入，防洪效果和效益顯著。

［1］程曉陶.當(dāng)代水利科技前沿（防洪減災(zāi)）［M］.北京：中國水利水電出版社，2005.

［2］肖煥雄.施工導(dǎo)截流與圍堰工程研究［M］.北京：中國電力出版社，2002.

［3］司兆樂.水利水電樞紐施工技術(shù)［M］.北京：中國水利水電出版社，2001.