淺談新疆克孜爾水庫汛限水位動(dòng)態(tài)控制的運(yùn)用

祖麗菲亞·尼亞孜

(新疆克孜爾水庫管理局 拜城 842313)

高景鋒

(連云港市石梁河水庫管理處 222323)

哈斯也提

(新疆水利水電科學(xué)院 烏魯木齊 830000)

1 工程概況

克孜爾水庫是渭干河流域上一座以灌溉、防洪為主，兼顧水力發(fā)電等綜合利用的大型控制性水利樞紐工程，水庫壩址位于干流木扎提河與支流黑孜河交匯處，水庫控制集水面積16637km2，原設(shè)計(jì)總庫容6.4億m3，設(shè)計(jì)灌溉面積21.33萬hm2，水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)為千年一遇洪水（5720m3/s）設(shè)計(jì)、萬年一遇洪水（8160m3/s）校核。工程規(guī)模為一等大（1）型，主要建筑物為1級(jí)，由主壩、副壩、溢洪道、泄洪排沙涵洞與發(fā)電站組成。主壩壩頂長(zhǎng)920.6m，最大壩高44m；副壩壩頂長(zhǎng)1288m，最大壩高32m。主、副壩型均為粘土心墻砂礫殼壩，電站為壩后式電站，總裝機(jī)4×6.5MW。

克孜爾水庫位于地震多發(fā)區(qū)，工程地質(zhì)條件復(fù)雜，特別是大壩建在活動(dòng)斷層上。1985年10月主體工程正式動(dòng)工，列為自治區(qū)“七五”計(jì)劃重點(diǎn)工程，于1995年全面竣工。

2 水庫汛期動(dòng)態(tài)汛限水位控制運(yùn)用

2.1 問題的提出

近年來，在科學(xué)論證的基礎(chǔ)上，自治區(qū)防辦對(duì)防辦所管轄的克孜爾水庫防洪調(diào)度進(jìn)行了較大幅度的調(diào)整，把汛期劃分為主汛期、后汛期，同時(shí)規(guī)定了主汛期、后汛期的限制水位；為水庫合理安排水庫蓄泄、靈活調(diào)度洪水提供了科學(xué)合理的調(diào)度原則，使水庫工程效益得到明顯提高。

2.2 動(dòng)態(tài)汛限水位控制的必要性

克孜爾水庫主汛期和后汛期確定的兩個(gè)汛限水位，是根據(jù)水庫多年實(shí)測(cè)雨洪資料進(jìn)行水文統(tǒng)計(jì)規(guī)律分析，按照主汛期（6月1日～8月20日）和后汛期（8月21日～9月10日）兩個(gè)階段分別分析洪水洪峰、洪量，計(jì)算特征值（均值、Cv、Cs及不同頻率洪水的設(shè)計(jì)值），推求出設(shè)計(jì)洪水過程線，并根據(jù)分期洪水過程線和設(shè)計(jì)的起調(diào)水位確定的。確定的主汛期限制水位為1142.0m，相應(yīng)庫容3.18億m3；后汛期限制水位為1144.0m，相應(yīng)庫容3.85億m3。動(dòng)態(tài)汛限水位控制把汛期分為主汛期和后汛期兩個(gè)時(shí)段，是因?yàn)檠雌诜制谄鹩櫲掌诳陀^要求基本符合渭干河流域氣象水文特性，不宜分期過多。主、后汛期之間實(shí)際上沒有明顯的時(shí)刻界線，是逐漸演變的，期間有一個(gè)過渡過程。用動(dòng)態(tài)汛限水位控制，更符合興利服從防洪、確保水庫安全的防洪原則，不僅科學(xué)合理，也是非常必要的。

2.3 動(dòng)態(tài)汛限水位控制不可盲目提高，要相機(jī)決策

渭干河流域地處中緯度大陸深處，遠(yuǎn)離海洋，四周環(huán)山，屬大陸干旱氣候，流域位于天山山區(qū)暴雨帶的中心位置，根據(jù)新疆暴雨路徑分析，無論是天山弧形路徑還是天山東移路徑，都會(huì)經(jīng)過該流域，而渭干河流域正處于這個(gè)移動(dòng)路徑的迎風(fēng)面，因此發(fā)生暴雨的幾率大增。影響該區(qū)域暴雨的大氣環(huán)流系統(tǒng)主要是西太平洋副熱帶高壓、西南暖濕氣流和中亞低值環(huán)流系統(tǒng)，形成不同的暴雨類型，既有短時(shí)局部性大暴雨及中歷時(shí)區(qū)域性大暴雨，也有長(zhǎng)時(shí)、大范圍的持續(xù)性大雨。降雨空間分布有地區(qū)性差別，流域降水隨著高程的增加略有增大。平原區(qū)降水量為50～60mm，出山口帶為100～150mm，中高山區(qū)降水量200～900mm流域多年平均年降雨量為104mm，其中5～8月降雨約占65%。暴雨多集中在7～8月，可占53%，洪峰出現(xiàn)次數(shù)集中在7月中旬至8月上旬，8月中旬至9月底后汛期內(nèi)發(fā)生較大洪水的幾率較小。在后汛期水庫不僅應(yīng)攔蓄主汛期洪水余量，還要根據(jù)多年運(yùn)用的經(jīng)驗(yàn)，在平、枯水年的8月15～20日開始蓄水。因此，動(dòng)態(tài)汛限水位的控制對(duì)水庫防洪安全和興利蓄水都非常重要，要根據(jù)水庫實(shí)際情況具體分析、科學(xué)論證，相機(jī)行事。

2.4 水庫汛限水位的動(dòng)態(tài)控制方法

目前，克孜爾水庫承擔(dān)的興利任務(wù)愈來愈重，如果蓄不上后汛期洪水，對(duì)渭干河灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響很大，這就在客觀上要求水庫要分期抬高汛限水位，盡可能多蓄水。因此,水庫在后汛期的8月21日開始攔蓄部分洪水，水庫水位逐步要突破汛期限制水位1142.0m，向汛末限制水位1144.0m過渡。由于渭干河8月洪水出現(xiàn)的頻率為26.1%，歷史實(shí)測(cè)最大洪峰流量為1958年8月14日的1840m3/s，相當(dāng)于設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P=5%。如果在汛末期出現(xiàn)設(shè)計(jì)P=2%的洪水，水庫從1144.0m起調(diào)，最大泄量控制在660m3/s以下，經(jīng)調(diào)洪演算，壩前可能達(dá)到的最高洪水位為1146.56m，略高于防洪高水位1146.4m，水庫主體工程可安全度汛。同時(shí),通過效益對(duì)比分析，按原初步設(shè)計(jì)報(bào)告，水庫在汛期需蓄汛1.9億m3/s，經(jīng)水庫近幾年采取汛限水位的動(dòng)態(tài)控制后，可多攔蓄0.6億m3/s的汛未部分洪水作為秋冬季調(diào)節(jié)水量以保證灌溉用水。使水庫汛期蓄汛達(dá)2.5億m3/s，因此實(shí)行汛限水位動(dòng)態(tài)管理：?可以減少棄水，由于超過正常汛限水位的水不用立即泄洪，可以有效提高單位的經(jīng)濟(jì)效益；?可以抬高發(fā)電水頭，提高發(fā)電效率；?由于提高汛限水位，增加了庫容，提高了水庫蓄滿率，可以提高預(yù)防旱災(zāi)的能力。

克孜爾水庫汛限水位的動(dòng)態(tài)控制經(jīng)過科學(xué)的分析研究，在后汛期水庫調(diào)度運(yùn)用過程中，若一味地強(qiáng)調(diào)防洪，仍使用主汛期的汛限水位，未能適時(shí)地抬高汛限水位，往往會(huì)發(fā)生不必要的棄水現(xiàn)象，面對(duì)非汛期的灌區(qū)干旱缺水卻無能為力。反之，若過分強(qiáng)調(diào)洪水資源的有效利用，直接抬高到后汛期的汛限水位，雖可實(shí)現(xiàn)多蓄水，而在現(xiàn)代科技手段尚不能在較長(zhǎng)預(yù)見期內(nèi)準(zhǔn)確預(yù)報(bào)降水及徑流的情況下，汛限水位的直接抬高將冒極大的風(fēng)險(xiǎn)。因此，汛限水位的動(dòng)態(tài)控制對(duì)水庫防洪安全和興利蓄水都非常重要，要根據(jù)水庫實(shí)際情況具體分析、科學(xué)論證，相機(jī)行事。

3 結(jié)語

實(shí)踐證明：在克孜爾水庫實(shí)施汛限水位動(dòng)態(tài)控制是可行的、科學(xué)的、合理的，風(fēng)險(xiǎn)無增而效益明顯，有效緩解了渭干河灌區(qū)嚴(yán)重缺水的緊張局面，為建設(shè)非常規(guī)水源開辟了一個(gè)新的途徑，也完全符合“由控制洪水向洪水管理轉(zhuǎn)變”的新時(shí)期治水新思路，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。