蘇巴什水庫調(diào)度運(yùn)行方式研究

趙丹丹

（新疆維吾爾自治區(qū)水利管理總站，新疆 烏魯木齊830000）

合理的水庫運(yùn)行管理及調(diào)度可以延長水庫的使用壽命和功能，增強(qiáng)水庫的防洪蓄洪能力，保障水庫安全運(yùn)行工作狀態(tài)［1-2］。本文根據(jù)蘇巴什水庫實(shí)際情況，結(jié)合防洪、灌溉及生態(tài)用水對(duì)水庫的要求，制定水庫運(yùn)行方式及調(diào)水計(jì)劃，不僅能夠有效利用柯坪河水資源，解決蘇巴什河灌區(qū)的缺水問題，為灌區(qū)未來的發(fā)展提供用水保證［3］，也能對(duì)水庫運(yùn)行進(jìn)行科學(xué)合理地管理和調(diào)度，提高水庫的管理水平，保障運(yùn)行安全。

1 流域氣候特性

蘇巴什水庫是柯坪河的控制性水利工程?？缕汉恿饔蛭挥谛陆焐侥厦}黑爾塔格山南麓，隸屬阿克蘇地區(qū)柯坪縣?？缕汉恿饔虻貏荼备吣系?、西高東低，全流域分北部山區(qū)和南部盆地兩部分。北部黑爾塔格山海拔在3400 m左右，無常年積雪，基本無植被覆蓋，為陡峭山區(qū)。南部為由南向東傾斜的盆地，高程在1600 m～2400 m之前，地面多為礫石隔壁覆蓋［4］?？缕汉恿饔虻靥幩锬九璧氐奈鞅边吘?，是西南天山支脈南麓中低山區(qū)，由于受北部、西部天山的阻隔，流域內(nèi)具有明顯的干旱區(qū)氣候特征。柯坪河流域氣候特點(diǎn)是西、南部山區(qū)冬暖夏涼熱量不足，無霜期較短，冬季有逆溫帶，山區(qū)無終年積雪；流域中部盆地為溫帶干旱區(qū)，光熱資源豐富，日照充足，多風(fēng)沙，降水稀少，蒸發(fā)較大，氣候干燥，屬于典型的大陸北溫帶干旱氣候。多年平均氣溫11.6℃，極端最高氣溫42.7℃（1983.8.1日），最低氣溫-29.3℃（1967.1.5日）；多年平均降水量93.6 mm，最大1日降雨量為73.8 mm（2009.8.19），降水集中在夏秋季節(jié)；多年平均蒸發(fā)量2656.8 mm；多年平均風(fēng)速1.7 m/s，最大風(fēng)速24 m/s（1964.8.12）；最大土層凍結(jié)深度為150 cm。

2 流域洪水特性

柯坪河洪水按成因可分為暴雨型洪水和融雪型洪水。春末夏初的4月～5月主要為積雪消融洪水，由于流域平均高程較低，冬季積雪量有限，因而洪水規(guī)模較小。冰雪消融型洪水歷時(shí)長，峰值不高，洪量較大，洪水漲落變化平緩，與升溫過程關(guān)系密切，具有明顯的日變化特性；夏秋季節(jié)5月～9月以暴雨型洪水為主，特別是中低山區(qū)降雨形成的暴雨洪水具有突發(fā)性強(qiáng)，陡漲陡落，峰高量小，歷時(shí)較短的變化特點(diǎn)。由于壩址以上集水面積較大（4428 km2），所以受各場次降雨中心、降雨范圍及降雨強(qiáng)度歷時(shí)的不同，使各場次洪水差異懸殊。根據(jù)柯坪氣象站的降雨資料統(tǒng)計(jì)，單次暴雨總歷時(shí)一般不超過24 h，且大暴雨在9月份也多次發(fā)生。目前柯坪河上游無控制性防洪工程，蘇巴什水庫下游防洪保護(hù)對(duì)象的防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，水庫斷面的安全泄量為308 m3/s。蘇巴什水庫多年平均徑流量0.6883×108m3，多年平均流量2.18 m3/s。

3 徑流情況

柯坪河是一條以泉水和降水補(bǔ)給為主的山溪性河流。其冬季主要徑流補(bǔ)給源為出山口附近的泉水。春季除泉水補(bǔ)給水，融雪對(duì)徑流的補(bǔ)給也較明顯而夏季除泉水補(bǔ)給外，還有降雨以洪水的形式對(duì)徑流進(jìn)行補(bǔ)給［5］。蘇巴什水庫壩址以上無已建及在建的水利水電工程，壩址徑流為天然過程。

本次借用鄰近河流阿俄水文站徑流資料，間接反映柯坪蘇巴什壩址徑流年際、年內(nèi)分配變化特征。流域受地下水補(bǔ)給的影響，徑流的年際變化較為穩(wěn)定，豐水年與枯水年水量的豐枯比僅為2.77。但徑流年內(nèi)分配較不均勻，10月～4月為枯水期，約占多年平均徑流量的49.9%；5月～9月為汛期，其徑流量約占多年平均徑流量的50.1%［2］，其中5月受融雪產(chǎn)生的春汛影響，徑流比例相對(duì)較大，約占多年平均徑流量的10.3%，8月受降雨產(chǎn)生的夏汛影響，為徑流比例較大的月份，約占多年平均徑流量的12.5%。阿俄站為蘇巴什水庫壩址徑流計(jì)算的參證站，根據(jù)阿俄站1957年～1992年年徑流量資料，蘇巴什水庫壩址處多年平均年徑流量為0.6883×108m3。

4 水庫運(yùn)行方式

4.1 綜合利用要求

蘇巴什水庫的任務(wù)是灌溉和防洪。

（1）灌溉對(duì)水庫的要求

蘇巴什河灌區(qū)對(duì)蘇巴什水庫提出了灌溉要求，蘇巴什河灌區(qū)地表水資源量為6883萬m3，現(xiàn)狀年灌區(qū)的引水量為3149萬m3，占灌區(qū)地表水資源量的45.7%。蘇巴什水庫斷面下游用水主要為河道生態(tài)基流和蘇巴什河灌區(qū)灌溉用水，蘇巴什灌區(qū)現(xiàn)狀年灌溉需水3297萬m3，設(shè)計(jì)水平年灌溉需水3539萬m3。根據(jù)灌溉調(diào)節(jié)庫容計(jì)算的原則和方法，對(duì)三個(gè)75%典型來水過程進(jìn)行了計(jì)算，工程的灌溉調(diào)節(jié)庫容由75%典型年灌區(qū)最大連續(xù)缺水量確定，需要的灌溉調(diào)節(jié)庫容為1034萬m3。

（2）防洪對(duì)水庫的要求

蘇巴什下游的柯坪縣的縣域、玉爾其鄉(xiāng)等對(duì)蘇巴什水庫提出了防洪要求?？缕汉由嫌螣o控制性防洪工程，蘇巴什水庫下游防洪保護(hù)對(duì)象的防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，水庫斷面的安全泄量為308 m3/s。以汛限水位1302 m為起調(diào)水位，對(duì)20年一遇的洪水過程進(jìn)行了洪水調(diào)節(jié)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果壩前最高水位（防洪高水位）為1310 m，對(duì)應(yīng)的庫容為711萬m3，1302 m水位的庫容為127萬m3，柯坪河需要的防洪庫容為584萬m3。

（3）生態(tài)對(duì)水庫的要求

蘇巴什水庫壩址斷面以下對(duì)蘇巴什水庫生態(tài)用水要求主要為河道生態(tài)基流要求。根據(jù)柯坪河的河流特性，蘇巴什水庫壩址斷面以下河道生態(tài)基流為斷面多年平均流量的10%，為0.218 m3/s。

4.2 水庫調(diào)水方式

蘇巴什水庫的任務(wù)是灌溉和防洪，調(diào)節(jié)庫容1343萬m3，柯坪河的多年平均年徑流量6883萬m3，其庫容系數(shù)為0.20，在0.08～0.30之間屬年調(diào)節(jié)水庫。蘇巴什水庫在3月份開始向下游灌區(qū)供水，水庫水位逐漸下降，6月底水庫水位降至死水位。由于柯坪河泥沙較大，7月～9月蘇巴什水庫基本不蓄水，在死水位沖沙運(yùn)行，10月份水庫開始蓄水，并在來年3月份供水前蓄至正常蓄水位。在此期間5月底～9月，將溢洪道兩孔閘門全部打開，不使用溢洪道閘門擋水。10月份重新啟用溢洪道閘門擋水直至來年5月份底。一般年份蘇巴什水庫基本按此運(yùn)行方式運(yùn)行，但遇到9月～10月份有灌溉缺水等特殊年份可根據(jù)實(shí)際情況作出適當(dāng)調(diào)整，并制定相應(yīng)的水庫調(diào)度運(yùn)行方案，蘇巴什水庫各月的運(yùn)行調(diào)度水位見圖1，圖中折線為灌溉供水保證線，如水庫水位高于此水位灌區(qū)的灌溉用水可以保證，低于此水位灌區(qū)的灌溉用水就無法保證。

圖1 蘇巴什水庫運(yùn)行調(diào)度圖

4.3 水庫初始蓄水

蘇巴什水庫正常蓄水位以下庫容僅1470萬m3，壩址處多年平均入庫徑流量約為6883萬m3，庫容相對(duì)徑流量來說較小，水庫容易蓄滿。由水庫的運(yùn)行方式可知，蘇巴什水庫在5月～8月供水和沖沙運(yùn)行，水庫不蓄水，9月份受防洪的影響，水庫也蓄水不多，因此水庫僅靠10月～次年4月蓄水，根據(jù)水文資料，蘇巴什水庫壩址處10月～次年4月的多年平均入庫水量為3453萬m3，同期下游綜合用水為1333萬m3，有余水2120萬m3，大于正常蓄水位相應(yīng)庫容1470萬m3，工程在開工第三年的10月初下閘蓄水，因此，在適應(yīng)主體工程施工進(jìn)度計(jì)劃、安全蓄水速度和下游綜合用水要求的情況下，水庫下閘蓄水后在來年春灌前就可以轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。P=75%典型年蘇巴什水庫開始蓄水時(shí)間為工程開工第三年的10月1日，在11月13日可蓄至死水位1302 m，蓄水天數(shù)44天，在2月28日可蓄至正常水位1315 m，蓄水天數(shù)120天。

5 結(jié)語

蘇巴什水庫工程是柯坪河上的唯一控制性水利工程，水庫建成后可合理配置柯坪河的水資源，保證灌區(qū)的灌溉用水需求，解決現(xiàn)有4.2萬畝地的灌溉缺水問題。水庫建成后可減少柯坪河的洪水災(zāi)害，保障人民生命財(cái)產(chǎn)，使柯坪縣縣城及玉爾其鄉(xiāng)的防護(hù)對(duì)象達(dá)到設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)大于設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的洪水進(jìn)行一定的消峰，大大減少了洪水造成的危害。水庫建成后可有效改善灌區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境，對(duì)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮積極作用。