【摘要】為貫徹落實第二次中央新疆工作座談會精神,流域經(jīng)濟社會快速發(fā)展,補短板強民生,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,對河道河勢穩(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開發(fā)中的第二級,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。電站裝機容量203MW,為徑流式電站,采用左岸引水式開發(fā),開發(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。水庫正常引水位1550.0m,校核洪水位1551.30m;相應(yīng)庫容577萬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,主電站裝機容量200MW,生態(tài)電站裝機容量3MW。
一、砂石料場儲量、分布、開采總量
恰木薩水電站河道料場為天然砂礫石料場,料場區(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,勘察總儲量為1660萬m3,擬開采總量為772萬m3。其料場特性如下表1:
二、采砂河段天然河勢穩(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泥沙的作用力與河床泥沙抵抗力之間的對比關(guān)系,如比降越大,水流越急,泥沙越細,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)定指標的一般計算公式為:
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,計算得河段縱向穩(wěn)定系數(shù)K縱為33.3。
計算結(jié)果顯示恰木薩水電站料場河段天然縱向穩(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測斷面,計算為1332m。將各參數(shù)代入公式計算得河段橫向穩(wěn)定系數(shù)K橫為27.7。
計算結(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重。
4、天然河勢穩(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、開采砂石料對河道河勢變化影響
1、對河勢變化影響分析
恰木薩水電站河道采砂是按枯水期與汛期進行開采。枯水期、汛期均采用臨時導(dǎo)流措施,將改變河道水流方向,部分河道汊流被截斷,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)致河勢的改變。
查閱各采砂區(qū)域規(guī)劃開采深度可知,C1砂礫石料場最大開采深度3.0m,C2砂礫石料場最大開采深度4.0m,C3砂礫石料場最大開采深度5.0m,C4砂礫石料場最大開采深度4.0m,C5砂礫石料場最大開采深度4.0m。各采砂區(qū)域的規(guī)劃最大開采深度將會在河床內(nèi)形成深坑,直接影響河床的縱向穩(wěn)定性及河勢變化。
2、對河道行洪能力影響分析
河道料場開采的控制條件為:枯水期料場范圍高于水位線,采用臨時導(dǎo)流措施先開采河床區(qū)域;汛期修筑圍堰,將原河道中的水流疏導(dǎo)至開采區(qū)域外側(cè)。修筑圍堰開采,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占地,原料與成品料的運送,在河道料場開采區(qū)域與臨河道路之間、河道料場開采區(qū)域與砂石加工廠之間、砂石加工廠與臨河進場道路之間的連接道路,亦有可能對河道行洪形成阻塞,降低河道行洪能力。
通過計算分析,采砂河段行洪能力由能通過P=10%洪峰流量的行洪能力降至能通過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)通過對天然河勢穩(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,河勢相對不穩(wěn)定。
(2)通過采砂對河道河勢變化影響的分析判斷,將導(dǎo)致采砂河段河勢部分改變、不穩(wěn)定;同時,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《中華人民共和國河道管理條例》、《新疆維吾爾自治區(qū)河道管理條例》、《新疆維吾爾自治區(qū)水資源管理條例》等有關(guān)規(guī)定,恰木薩水電站項目業(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,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)安全運行;
4、嚴格控制采砂深度,將規(guī)劃的5個采砂區(qū)域采砂深度控制在3m以內(nèi);
5、恰木薩水電站項目業(yè)主及采砂單位,嚴格按照批復(fù)的《新疆葉爾羌河恰木薩水電站工程水土保持方案報告書》,認真做好采砂場地的水土保持工作。料場棄料應(yīng)及時就近回填到開挖坑內(nèi),以減少采砂對河流水勢過度影響,減少水土流失。采砂活動結(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、加強河道采砂監(jiān)督管理工作,定期、不定期對采砂河段進行巡查、檢查,督促落實河道采砂各項要求,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)安全運行。
參考文獻:
[1]《新疆葉爾羌河流域規(guī)劃報告》
[2]《新疆葉爾羌河恰木薩爾水電站工程可行行研究報告》
作者簡介:夏運寶(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。