和静县乌拉斯台河协比乃尔布呼渠径流分析

排孜拉·牙生

（新疆巴音郭楞水文勘测局，新疆 库尔勒 841000）

黄水沟发源于中天山的天格尔山南坡，属雨雪混合补给河流，山口以上集水面积4311 km2。乌拉斯台河发源于中天山支脉的艾尔宾山南坡，山口以上为产流区，山口以下为径流散失区，属于典型的大陆性气候，冬冷夏热，日温差较大。流域内年平均降水量为64.2 mm，6月～8月降水量占年降水量的60.9%，年平均蒸发量2177.0 mm。和静县乌拉斯台河协比乃尔布呼渠位于黄水沟水文站下游24.18 km处，乌拉斯台河老河道进水闸口以下9.30 km处。协比乃尔布呼渠引水闸是1969年由和静县水利局设计，1971年5月完工并投入运行，经过45年运行，老化失修严重，需对其除险加固，需对引水渠处的径流情况进行分析。

1 沿河引水工程及水文资料

1.1 沿途引水工程分布情况

黄水沟流域中部巴仑台镇以上有两条支流，西支巴音沟，东支为乌拉斯台沟，后者为黄水沟的主流。水文站下游1.22 km处左岸为黄水沟毛拉提干渠引水闸，设计引水量8 m3/s；右岸为团结渠引水闸，设计引水量1 m3/s。此处再往下10.6 km至黄水沟防洪闸，防洪闸将黄水沟河道分为东西两条支流，东支最后注入博斯腾湖大湖；西支最后汇入乌拉斯台河老河道（现在变为受工程控制的灌溉和输水河道）。在乌拉斯台河老河道和黄水沟西支汇合口下游0.38 km处为乌拉斯台河协比乃尔布呼渠进水闸，水流被引入灌区。

乌拉斯台河是汇入开都河的一条河流，1966年在乌拉斯台河分叉口老河道上修建拦河闸（协米尔渠龙口闸），为乌拉斯台农场和协比乃尔布呼乡引水，在协米尔渠龙口闸后20 m的河道右岸有新农办草原总站引水闸又将部分水量引出。从协米尔渠龙口引水闸向下游沿乌拉斯台河老河道行进8.92 km后，与黄水沟西支汇合口，汇合口下游0.38 km处为乌拉斯台河协比乃尔布呼渠进水闸，引水量进入灌区，下泄水量经过3.95 km后汇入开都河。

1.2 水文资料

黄水沟水文站位于黄水沟出山口，乌拉斯台水文站位于协米尔渠龙口闸上游4.0 km，本次选用黄水沟水文站多年实测资料和乌拉斯台水文站一年实测资料，以及和静县水管站的引水量资料进行径流分析计算。本次收集了黄水沟、乌拉斯台水文站1956年～2011年共56年实测资料；收集了和静县水管站黄水沟毛拉提干渠和团结渠引水闸1981年～2011年的月年引水量资料；协米尔渠龙口闸1981年～2011年的月年引水量资料和新农办草原总站引水闸1999年～2011年的月年引水量资料；搜集了1966年的洪水调查资料；搜集了2007年～2010年由新疆交通设计研究院、新疆水文水资源局、长沙理工大学共同合作开展的《新疆山前区公路桥涵与路基设计流量分析计算研究》项目中黄水沟实验区的洪水沿程对比观测资料和试验研究成果报告。资料均可靠可用。

2 径流分析

径流分析是协比乃尔布呼渠进水闸水文分析计算的重要组成部分。黄水沟水文站自设立观测至今，监测断面未变动，资料系列较长且完整，因此，本次以黄水沟水文站为参证，运用河道上下游断面间的水量平衡方程来进行年径流量分析计算。

2.1 参证站设计年径流及年内分配

黄水沟水文站年径流系列在运用矩法对系列统计参数估算的基础上，用适线法选配型频率曲线推算设计年径流量。通过频率曲线法，黄水沟设计年径流量计算结果为：均值为35.44，Cv为 0.415，CS/CV=5.00,其 20年一遇、10 年一遇、4年一遇设计年径流分别显5.296亿m3、4.451亿m3、3.341亿m3。设计年径流模数：均值为1，Cv为0.415，CS/CV=5.00,其20年一遇、10年一遇、4年一遇设计年径流分别显1.830亿m3、1.538亿m3、1.155 亿 m3。

采用典型年法对参证站黄水沟水文站设计年径流量年内分配进行计算。典型年选择根据选用设计流域实测径流资料、与设计年径流量尽量接近的年份、月径流量分配过程对工程不利的年份原则进行选定，最终确定2003年、1993年、1983年、1986年作为保证率为25%、50%、75%、95%的典型年进行径流年内分配计算。计算方法利用典型年各月径流量占年径流量的百分比，推求设计年径流的年内分配。根据参证站黄水沟水文站1956年～2011年实测逐月径流资料，分析得参证站多年平均年径流量的年内分配情况，见表1。

表1 黄水沟水文站多年平均年径流量逐月分配表 单位：亿m3

2.2 径流沿程变化分析

依据协比乃尔布呼渠进水闸除险加固工程要求，需在天然来水状况下进行防洪闸枢纽处设计年径流及年内分配，和工况情况下防洪闸枢纽处的设计年径流及年内分配。为此需将黄水沟水文站至协比乃尔布呼渠进水闸之间的径流沿程损失和从协米尔渠龙口引水闸下游8.92 km长的乌拉斯台河老河道的引水量沿程损失确定下来，从而建立协比乃尔布呼渠进水闸处的径流系列。

乌拉斯台河老河道是一条形成于山前沼泽水草地中的河道，河道沿程地下水位埋深较浅（1.0 m～1.5 m），并在个别区域出露，补给河流，因此协米尔渠龙口引水闸下游的乌拉斯台河老河道的沿程渗漏极小，水量损失主要是河道蒸发。河道宽度在5 m～15 m之间，按大山口水文站的E601水面蒸发量来推算，8.92 km长的河道多年平均年蒸发水量在7.87万m3。协米尔渠龙口多年平均引水6110万m3，河道蒸发水量占年引水量的0.13%，如果再考虑浅层地下水的补给，则河道水量沿程损失很小。本次分析计算时，乌拉斯台水文站至协米尔渠龙口引水闸和乌拉斯台河老河道的水量沿程损失忽略不计。

2.3 设计年径流量及年内分配

由于乌拉斯台河老河道的来水量受协米尔渠龙口引水闸控制，因此天然状况下，协比乃尔布呼渠进水闸处的来水量仅是黄水沟西支河道的水量。枢纽处设计年径流及年内分配计算是将黄水沟水文站实测多年平均年径流推演至黄水沟汇合口处，然后对汇合口处黄水沟西支河道的年径流进行设计年径流及年内分配计算，最后推求枢纽处设计年径流及年内分配。乌拉斯台河老河道和黄水沟西支汇合口下游0.38 km处为协比乃尔布呼渠进水闸，在这0.38 km的河段上没有水量汇入和引出，本次分析计算时水量沿程损失忽略不计。

本次用两河汇合口处工况影响下的总的多年平均年内分配作为协比乃尔布呼渠进水闸处的多年平均年径流及内分配。两河汇合口处工况影响下的总的多年平均年径流用汇合处黄水沟西支和乌拉斯台河老河道径流量叠加而成。见表2。

协比乃尔布呼渠进水闸处工况影响下的设计年径流及年内分配，选用参证站黄水沟水文站的径流统计参数（CV=0.415、CS/CV=5.00）和黄水沟防洪闸枢纽处工况下典型年径量分配比。设计年径流量见表3。

表2 协比乃尔布呼渠进水闸工况下多年平均年径流量逐月分配表 单位：万m3

表3 工况下协比乃尔布呼渠进水闸设计年径流量成果表

2.4 成果合理性分析

（1）在协比乃尔布呼渠径流沿程变化的分析过程中，采用了《新疆山前区公路桥涵与路基设计流量分析计算研究》项目2007年～2010年的洪水沿程对比观测资料，根据河道上下游断面间水量平衡原理，分析计算出黄水沟水文站至下游防洪闸之间的水量沿程损失率。在乌拉斯台水文站至协米尔渠龙口引水闸和协米尔渠龙口引水闸下游乌拉斯台河老河道的引水量沿程损失分析计算时，考虑乌拉斯台河是一条形成于山前沼泽水草地中的河道，此处地下水位埋深较浅，水量损失主要是河道蒸发，并且在个别区域的河道上还有浅层地下水流出现象。因此，乌拉斯台水文站至协米尔渠龙口引水闸和协米尔渠龙口引水闸下游的乌拉斯台河老河道的沿程渗漏极小。

（2）在分析计算工况影响下的设计年径流时，使用了黄水沟上毛拉提干渠和团结渠的实测引水资料、乌拉斯台河上协米尔渠龙口引水闸和新农办草原总站引水闸的实测引水资料，这些引水资料由和静县水利局实测，资料较可靠，因此按河道断面之间水量平衡方程计算得工况影响下的设计年径流具有一定的合理性。

本次资料处理方法合理，径流沿程变化和分支河道径流分配的分析计算采用了水文站、水管站、试验研究项目的实测资料，分析方法合理，计算思路清晰，因此计算成果具有一定的合理性。

3 结语

本次协比乃尔布呼渠进水闸处的设计径流分析时，依据黄水沟水文站1956年～2011年的年径流资料、毛拉提干渠和团结渠的多年平均年引水量资料、《新疆山前区公路桥涵与路基设计流量分析计算研究》项目观测资料等。分析计算得两河汇合口处黄水沟西支河道的天然条件下和工况影响下的多年平均年径流量，再采用黄水沟水文站年径流统计参数及设计径流年内分配，计算得汇合口处黄水沟西支河道的设计径流及其年内分配。同时，根据协米尔渠龙口引水闸和新农办草原总站引水闸的多年平均年引水量资料、径流沿程损失的分析结论，分析计算得两河汇合口处乌拉斯台河老河道工况影响下的多年平均年径流量，再采用引水年内分配，计算得汇合口处乌拉斯台河老河道的设计径流及其年内分配。按相同频率或着相同月份设计径流量相叠加，得到协比乃尔布呼渠进水闸处天然条件下和工况影响下的设计年径流及其年内分配成果，可供工程设计建设参考。