基于博斯腾湖论述水保护与调控

解子藤 陈晓青 潘爽 徐亚林

摘 要：以博斯腾湖为实例，结合水保思想，按照水库进行计算，在了解博斯腾湖湖区背景资料的基础上，结合水资源规划与利用课程内容，制订了一个设计计划，编制了计算机软件，针对不同工况情况进行水库调洪计算，确定水库防洪参数，并进一步熟练掌握了水库调洪计算的列表试算法。

关键词：博斯腾湖 水保护 算法

一、博斯腾湖区域概况

自古至今，博斯腾湖在水资源十分珍贵的新疆南部地区，有着十分重要的意义。对博斯腾湖水资源实施科学调度、实施全面规划，统筹兼顾、标本兼治、综合治理、优化配置、全面节约、有效保护就显得尤为重要。这对实现博斯腾湖水资源的可持续利用，支撑和保障区域内的人口、资源、环境与经济社会的协调、持续发展，造福各族人民，意义非凡。

博斯腾湖流域包括焉耆盆地的焉耆县，和静县，和硕县，博湖县及孔雀河流域的库尔勒市，尉犁县共五县一市。境内驻有新疆生产建设兵团农二师所属团场以及中国石油塔里木油田公司、塔里木石化工程指挥部、塔里木河南油田勘探公司、中国石化新疆公司、南疆铁路临管处等中央、自治区单位。

二、水文资料整理与分析

在博斯腾湖流域，由于其特殊的地形、地貌及水文气象条件，形成了其独特的水文系统。为了阐明流域水文气候特征，分析影响水文气象变化的主要因素，寻找该区水资源及其他资源合理开发途径，自从建国初期开始设立水文站和气象站以来，该区先后设立了5个水文站和10多个气象站，观测系列超过44年（截至2000年）的台詹多处。基本上能反映博斯腾湖流域的水文循环特征，也为科学分析博斯腾湖流域水文过程、水循环过程机理提供了宝贵的基础资料。

（一）水资源基本信息的组成

在水资源开发、利用和管理工程中，需要大量的水文及相关数据资料，如果这些数据全部靠人工和传统的数据管理方式，不仅浪费人力、物力，而且也难以保证数据的完整性、安全性和准确性。随着科学技术的不断提高，计算机科学日渐成熟，其强大的功能已被人们深刻认识，它已进入人类社会的各个领域并发挥着越来越重要的作用。

一般情况下，一个水文系统或一个流域内，它的水资源基本信息主要包括：降水量、蒸发量、径流量、生物状况、灌溉面积、引水量统计及其他社会经济指标等。可以把它们分为五大类：

（1）水文气象观测值。包括降雨量、蒸发量、径流量、流量、流速、水位、水温等；

（2）水资源量计算。水资源总量、地表水资源量、地下水资源量、水资源可利用量、径流系数；

（3）水环境及生态环境。包括各种水质指标、污水排放量、各种类型植被面积、森林覆盖率、盐渍化面积、沙化面积、水土流失面积、水生物（如鱼量、芦苇面积等）；

（4）社会经济指标。包括人口数量（城镇人口、农村人口）、工业产值、农业产值、国民生产总值、耕地面积、粮食产量、载畜量；

（5）用水指标。包括工业用水、农业用水、生活用水、各种用水定额、工业用水重复率、渠系水利用系数、水有效利用系数、可供水量、水资源利用率。

这些基本信息的种类及详细程度要根据研究地区实际情况和研究问题的深度而定。以上所列的基本信息可能对某些问题还需要增加一些新信息，可能有些信息不重要而被舍弃。针对博斯腾湖流域水资源可持续利用研究，我们选择主要信息及其指标。

1.降水量

在该区降水量较少，但随着空间位置的不同而有较大的差异。我们这里列举了7个降水量观测站资料，分别为：巴音布鲁克、巴仑台、大山口、和硕、焉耆、博湖、塔什店。7个观测站1998～2000年的月降水量及其多年平平均降水量。

可以名显看出：在该流域，大山口及其以上集水面积、降水量明显增加，是流域里主要降水集中区；而在大山口以下，降水量明显变小（与大山口以上降水集中区相比），从大山口到下游的塔什店，降水量有递减的趋势，但变化不大基本接近。和硕、焉耆、博湖、塔什店四个观测站1998～2000年的月降水量曲线。

2.蒸发量

博斯腾湖流域水文气象部门设立水面蒸发观测站点多处，但是时间序列较长的观测站不多。受收集资料的限制，下面仅列出大山口、塔什店、博湖三个台站的部分观测资料（20cm口径蒸发皿水面蒸发量观测资料）进行分析。

三、博斯腾湖洪水调节计算软件开发及使用说明

（一）概述

水库调洪演算原理虽然比较简单，但是计算过程却十分繁琐复杂。首先，设计洪水过程的每一时段的调洪演算都需经过反复的假定、试算，计算工作量很大，而且要求设计人员具有丰富的水利计算和水力学计算方面的专业知识。耗时耗力，且计算结果具有较大的误差。相关问题亟待解决。

有鉴于此，我们在指导老师的帮助下，设计了此调洪计算軟件。本软件由visual basic 6.0编写而成，可有效解决计算量巨大的问题，有针对性地解决博斯腾湖在已知设计频率来水流量情况下的调洪演算过程计算。通过计算机的不断试算，将下泄流量过程和其对应的库容、水位变化导出在txt文件中，便于使用excel进行绘制下泄流量曲线和水位变化曲线，求出相应的特征水位和特征库容，输出在软件中。软件的开发原理、运行步骤和使用说明分述如下。

（二）开发原理

调洪演算的核心是水量平衡方程。其基本含义是：在某一时段Δt内，入库水量减去库水量，应等于该时段内水库增加或减少的蓄水量。用方程来表示就是

式中：Q1、Q2为时段初、末入库流量，m3/s；q1、q2为时段初、末出库流量，m3/s；V1、V2为时段初、末水库蓄水量，m3；Δt为计算时段，s。 ①式即水量平衡方程，②式是水库下泄能力曲线。

入库流量过程Q～T是已知的，出库流量q～T曲线未知，但是可以先假设一个q作为初始流量进行计算。水库的正常水位对应的蓄水量也是已知的，计算时通过假设的q，算出V2，然后用水库的Z～V曲线（库水位～库容曲线）及泄水工程的泄水能力综合得出的库容泄水曲线来插值，得到Q，再代回计算V2。这样不断试算，直到两个量满足精度要求。这样再将该时段末的量做为下一时段初的对应的量，进行同样计算，就可以得到每一时段对应的泄量，从而得到出库流量曲线。将不同时段的出库流量和入库流量对应画在图上，在两线交点之后，泄水流量大于来水，所以交点处的库容最大。由该点求出所需的最终结果：水库最大下泄量及对应的防洪库容、水库最高水位。

参考文献：

[1] 夏军，左其亭，邵民诚《博斯腾湖水资源可持续利用：理论？方法？实践》著

[2] 王水献，董新光，吴彬《博斯腾湖流域水土资源开发与可持续发展》著

[3] 龚沛曾《Visual basic程序设计教程》（第三版）等著

作者简介：

解子藤（1999.07-），男，汉族，籍贯：山西临汾吉县，身份证号： 142630199907161035，本科生，研究方向：给排水科学与工程；

陈晓青（1996.03-），女，汉族，籍贯：山东省德州市乐陵市，身份证号： 37148119960329004X，本科生，研究方向：水利水电工程；

潘爽（1996.06.-）女，汉族，安徽省滁州市，身份证号3411261996060802444，本科生，研究方向：水利水电工程

徐亚林（1995.11.-）男，汉族，河南省商丘市，身份证号4114403199511275719，本科生，研究方向：水利水电工程；