玉龍喀什河水庫建設(shè)下泄生態(tài)流量分析

艾力亞斯·尤努斯

（新疆維吾爾自治區(qū)和田水文勘測(cè)局,新疆 和田 848000）

擬建的玉龍喀什水庫位于玉龍喀什河中游河段,工程主要由攔河壩、泄水消能建筑物、引水發(fā)電系統(tǒng)等組成。水庫總庫容5.36 億 m3,調(diào)節(jié)庫容4.27 億 m3,主要任務(wù)是以調(diào)控生態(tài)輸水、灌溉補(bǔ)水為主,結(jié)合防洪、兼顧發(fā)電等綜合利用。工程下游河段末端 40 km 分布有荒漠河岸林草區(qū),在流域下游平原沙漠區(qū)形成一條連綿不斷的“綠色走廊”。為了確保水庫建設(shè),不影響下游生物和植物用水需求,需對(duì)水庫建設(shè)后的下泄生態(tài)流量進(jìn)行分析。

1 概況

玉龍喀什河發(fā)源于昆侖山北坡,河長(zhǎng) 504 km,徑流以冰川積雪融水補(bǔ)給為主,降雨補(bǔ)給為輔,屬典型冰川積雪補(bǔ)給為主的河流。天然狀態(tài)下玉龍喀什河徑流年際變化 較小,但年內(nèi)分配不均；出山口同古孜洛克水文站斷面多年平均徑流量為 23.09 億 m3。在闊什拉什與喀拉喀什匯合后稱和田河,最終匯入塔里木河。

玉龍喀什水庫壩址處多年平均流量66.0 m3/s,多年平均徑流量 20.82 億 m3?，F(xiàn)狀玉龍喀什河因天然來水不均,缺乏山區(qū)控制性調(diào)節(jié)水庫,灌區(qū)春旱缺水問題突出；下游防洪設(shè)施不完善,威脅人民生命財(cái)產(chǎn)安全；同時(shí)區(qū)域電力供應(yīng)不足,影響人民群眾生活。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展,和田河流域水資源供需矛盾將更加突出,修建山區(qū)控制性水利樞紐對(duì)玉龍喀什河徑流進(jìn)行調(diào)節(jié)就顯得較為迫切。

2 壩址斷面生態(tài)流量分析

在玉龍喀什水庫可研開展過程中,主體設(shè)計(jì)擬定了混合式和壩后式兩種開發(fā)方案?；旌鲜介_發(fā)方案將在水庫壩址～發(fā)電廠房間形成 27 km 減水河段。根據(jù)調(diào)查,該河段生態(tài)保護(hù)目標(biāo)僅涉及水生生物和魚類。為了切實(shí)做好這 40 km減水河段水生態(tài)保護(hù),為此,搜集了址斷面近 30 年日流量過程、40 km 河段 32 個(gè)斷面的地形數(shù)據(jù)等資料,分別采用 BBM法、Tennant 法、最小月平均徑流法和生態(tài)水力學(xué)法,對(duì)工程壩址斷面生態(tài)流量進(jìn)行計(jì)算。

2.1 BBM 法

BBM 法基于天然水文過程,能夠綜合考慮整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)包括河道、岸邊帶等的需水,結(jié)合河段魚類產(chǎn)卵期為 4 月～7 月上旬、盛產(chǎn)期為 5 月～6 月的特點(diǎn),以近 30 年3 月份的平均日流量值8.12 m3/s 作為生態(tài)流量初始值,按照近 30 年逐日平均流量的變化率,計(jì)算魚類需水敏感期 4 月～7 月上旬的生態(tài)流量及過程,計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 工程壩址斷面 4 月～7 月上旬生態(tài)流量過程 單位：m3/s

2.2 Tennant 法

Tennant 法是目前世界上最廣泛使用的水文學(xué)方法,該方法以多年平均流量的百分?jǐn)?shù)來描述河流情況。據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì),生態(tài)流量占多年平均流量的 10%,是大多數(shù)水生生物生存所需的最小水量；生態(tài)流量占多年平均流量的 30%,是保持大多數(shù)水生生物 有良好棲息條件所需的水量。

根據(jù)工程可研報(bào)告,玉龍喀什水庫壩址斷面 1957 年～2016 年多年平均天然流量為 66 m3/s。依據(jù)《關(guān)于印發(fā)水電水利建設(shè)項(xiàng)目河道生態(tài)用水、低溫水和過魚設(shè)施環(huán) 境影響評(píng)價(jià)技術(shù)指南（試行）的函》,確定玉龍喀什河 4 月～9 月為多水期,10 月～次年 3 月為少水期。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)Tennant 法,確定玉龍喀什水庫壩址斷面 4 月～9 月最小生態(tài)流量為66×30%=19.8 m3/s,10 月～次年 3 月最小生態(tài)流量為66×10%=6.6 m3/s。

2.3 最小月平均徑流法

根據(jù)壩址斷面多年平均年內(nèi)月均流量統(tǒng)計(jì)資料（見表2）,玉龍喀什水庫壩址斷面最枯月為 2 月,對(duì)應(yīng)月均流量為7.76 m3/s。因此,確定玉龍喀什水利樞址斷面生態(tài)流量控制值為 7.76 m3/s,占多年平均流量的 11.8%。

表2 玉龍喀什水庫壩址斷面多年平均天然徑流年內(nèi)分配表 單位：m3/s；108m3

2.4 生態(tài)水力學(xué)法

根據(jù)玉龍喀什河魚類生態(tài)習(xí)性及天然狀況水力學(xué)條件,選取流速、平均水深、水面寬、濕周率、水流流態(tài)、河流形態(tài)共計(jì) 6 個(gè)水力參數(shù),根據(jù)河段魚類體長(zhǎng)、食性、繁殖要求等生態(tài)習(xí)性及天然狀況魚類生境水力學(xué)條件,確定魚類生境適宜的水力學(xué)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)（具體見表 3）,分別統(tǒng)計(jì)計(jì)算了流量為 2 m3/s、4 m3/s、6 m3/s、8 m3/s、10 m3/s、12 m3/s、14 m3/s、16 m3/s、18 m3/s、20 m3/s、30 m3/s、40 m3/s、66 m3/s 共計(jì) 13 個(gè)工況下,各參數(shù)在不同區(qū)間段對(duì)應(yīng)的河段累積長(zhǎng)度,以及每個(gè)區(qū)間河段累積長(zhǎng)度占整個(gè)研究河段的百分比。經(jīng)計(jì)算,4 月～9 月工程水庫壩址斷面生態(tài)流 量為 18 m3/s,占多年平均流量的 27.3%；10 月～次年 3 月生態(tài)流量為 8 m3/s,占多年平均流量的 12.1%。

表3 生態(tài)水力學(xué)法水力生境參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)取值統(tǒng)計(jì)表

綜上,基于各水生生態(tài)需水方法的計(jì)算結(jié)果,并統(tǒng)籌考慮玉龍喀什河徑流特點(diǎn)、河道分布魚類生態(tài)習(xí)性,最終確定本工程壩址斷面生態(tài)流量過程見表4。

表4 玉龍喀什水庫壩址斷面生態(tài)流量過程統(tǒng)計(jì)表 單位：m3/s

3 壩址斷面生態(tài)流量滿足程度評(píng)價(jià)

將工程建成后、不同來水頻率下壩址斷面下泄流量過程與斷面生態(tài)流量需求進(jìn)行對(duì)比,以判斷其生態(tài)流量滿足程度,具體見表5。

表5 工程建成后玉龍喀什樞紐壩址斷面生態(tài)流量評(píng)價(jià)表 單位：m3/s

由表5 可以看出：除 2 月份外,不同來水頻率下壩址斷面下泄流量均可滿足生態(tài)流量要求。2 月份因天然來流較小,在考慮下游灌區(qū)需水的基礎(chǔ)上,水庫基本按來流的25%、75%和 90%來水頻率下泄,水庫下泄流量略小于生態(tài)流量要求；50%來水頻率下,2 月份下泄流量大于生態(tài)流量、滿足下泄生態(tài)流量要求。

需要說明的是,玉龍喀什河出山口以下區(qū)域降雨極少,現(xiàn)狀僅 6 月～9 月過流,玉龍喀什河末端 40 km 的綠色走廊區(qū)荒漠河岸林草生存水源主要為兩岸埋深較淺的地下水,由于渠首以下河段地形坡降較緩,河水通過河谷砂卵礫石時(shí),大量河水滲漏補(bǔ)給 地下水,因此,只要維持玉龍喀什河渠首以下河段豐水期水量,就可保證玉龍喀什河 綠色走廊區(qū)地下水位在可接受的范圍內(nèi)變化。

4 結(jié)語

根據(jù)玉龍喀什水庫建設(shè)情況,采用多種計(jì)算方法,并統(tǒng)籌考慮玉龍喀什河徑流特點(diǎn)、河道魚類生態(tài)習(xí)性,將壩址斷面生態(tài)流量按照10 月～次年 3 月不小于斷面多年平均流量的 12%、4 月不小于 16%、5 月不小于 40%、6 月不小于66%、7 月不小于 52%控制,因 2 月份天然來流較小,實(shí)際調(diào)度運(yùn)行過程中,此時(shí)段水庫基本按來流下泄；其余月份水庫下泄流量均大于生態(tài)流量,滿足下泄流量要求。經(jīng)過計(jì)算,得出水庫各月份下泄生態(tài)流量,為水庫運(yùn)營(yíng)和水資源調(diào)度提供了數(shù)據(jù)支撐。