苏巴什水库调度运行方式研究

赵丹丹

（新疆维吾尔自治区水利管理总站，新疆 乌鲁木齐830000）

合理的水库运行管理及调度可以延长水库的使用寿命和功能，增强水库的防洪蓄洪能力，保障水库安全运行工作状态［1-2］。本文根据苏巴什水库实际情况，结合防洪、灌溉及生态用水对水库的要求，制定水库运行方式及调水计划，不仅能够有效利用柯坪河水资源，解决苏巴什河灌区的缺水问题，为灌区未来的发展提供用水保证［3］，也能对水库运行进行科学合理地管理和调度，提高水库的管理水平，保障运行安全。

1 流域气候特性

苏巴什水库是柯坪河的控制性水利工程。柯坪河流域位于新疆天山南脉黑尔塔格山南麓，隶属阿克苏地区柯坪县。柯坪河流域地势北高南低、西高东低，全流域分北部山区和南部盆地两部分。北部黑尔塔格山海拔在3400 m左右，无常年积雪，基本无植被覆盖，为陡峭山区。南部为由南向东倾斜的盆地，高程在1600 m～2400 m之前，地面多为砾石隔壁覆盖［4］。柯坪河流域地处塔里木盆地的西北边缘，是西南天山支脉南麓中低山区，由于受北部、西部天山的阻隔，流域内具有明显的干旱区气候特征。柯坪河流域气候特点是西、南部山区冬暖夏凉热量不足，无霜期较短，冬季有逆温带，山区无终年积雪；流域中部盆地为温带干旱区，光热资源丰富，日照充足，多风沙，降水稀少，蒸发较大，气候干燥，属于典型的大陆北温带干旱气候。多年平均气温11.6℃，极端最高气温42.7℃（1983.8.1日），最低气温-29.3℃（1967.1.5日）；多年平均降水量93.6 mm，最大1日降雨量为73.8 mm（2009.8.19），降水集中在夏秋季节；多年平均蒸发量2656.8 mm；多年平均风速1.7 m/s，最大风速24 m/s（1964.8.12）；最大土层冻结深度为150 cm。

2 流域洪水特性

柯坪河洪水按成因可分为暴雨型洪水和融雪型洪水。春末夏初的4月～5月主要为积雪消融洪水，由于流域平均高程较低，冬季积雪量有限，因而洪水规模较小。冰雪消融型洪水历时长，峰值不高，洪量较大，洪水涨落变化平缓，与升温过程关系密切，具有明显的日变化特性；夏秋季节5月～9月以暴雨型洪水为主，特别是中低山区降雨形成的暴雨洪水具有突发性强，陡涨陡落，峰高量小，历时较短的变化特点。由于坝址以上集水面积较大（4428 km2），所以受各场次降雨中心、降雨范围及降雨强度历时的不同，使各场次洪水差异悬殊。根据柯坪气象站的降雨资料统计，单次暴雨总历时一般不超过24 h，且大暴雨在9月份也多次发生。目前柯坪河上游无控制性防洪工程，苏巴什水库下游防洪保护对象的防洪标准为20年一遇，水库断面的安全泄量为308 m3/s。苏巴什水库多年平均径流量0.6883×108m3，多年平均流量2.18 m3/s。

3 径流情况

柯坪河是一条以泉水和降水补给为主的山溪性河流。其冬季主要径流补给源为出山口附近的泉水。春季除泉水补给水，融雪对径流的补给也较明显而夏季除泉水补给外，还有降雨以洪水的形式对径流进行补给［5］。苏巴什水库坝址以上无已建及在建的水利水电工程，坝址径流为天然过程。

本次借用邻近河流阿俄水文站径流资料，间接反映柯坪苏巴什坝址径流年际、年内分配变化特征。流域受地下水补给的影响，径流的年际变化较为稳定，丰水年与枯水年水量的丰枯比仅为2.77。但径流年内分配较不均匀，10月～4月为枯水期，约占多年平均径流量的49.9%；5月～9月为汛期，其径流量约占多年平均径流量的50.1%［2］，其中5月受融雪产生的春汛影响，径流比例相对较大，约占多年平均径流量的10.3%，8月受降雨产生的夏汛影响，为径流比例较大的月份，约占多年平均径流量的12.5%。阿俄站为苏巴什水库坝址径流计算的参证站，根据阿俄站1957年～1992年年径流量资料，苏巴什水库坝址处多年平均年径流量为0.6883×108m3。

4 水库运行方式

4.1 综合利用要求

苏巴什水库的任务是灌溉和防洪。

（1）灌溉对水库的要求

苏巴什河灌区对苏巴什水库提出了灌溉要求，苏巴什河灌区地表水资源量为6883万m3，现状年灌区的引水量为3149万m3，占灌区地表水资源量的45.7%。苏巴什水库断面下游用水主要为河道生态基流和苏巴什河灌区灌溉用水，苏巴什灌区现状年灌溉需水3297万m3，设计水平年灌溉需水3539万m3。根据灌溉调节库容计算的原则和方法，对三个75%典型来水过程进行了计算，工程的灌溉调节库容由75%典型年灌区最大连续缺水量确定，需要的灌溉调节库容为1034万m3。

（2）防洪对水库的要求

苏巴什下游的柯坪县的县域、玉尔其乡等对苏巴什水库提出了防洪要求。柯坪河上游无控制性防洪工程，苏巴什水库下游防洪保护对象的防洪标准为20年一遇，水库断面的安全泄量为308 m3/s。以汛限水位1302 m为起调水位，对20年一遇的洪水过程进行了洪水调节计算，计算结果坝前最高水位（防洪高水位）为1310 m，对应的库容为711万m3，1302 m水位的库容为127万m3，柯坪河需要的防洪库容为584万m3。

（3）生态对水库的要求

苏巴什水库坝址断面以下对苏巴什水库生态用水要求主要为河道生态基流要求。根据柯坪河的河流特性，苏巴什水库坝址断面以下河道生态基流为断面多年平均流量的10%，为0.218 m3/s。

4.2 水库调水方式

苏巴什水库的任务是灌溉和防洪，调节库容1343万m3，柯坪河的多年平均年径流量6883万m3，其库容系数为0.20，在0.08～0.30之间属年调节水库。苏巴什水库在3月份开始向下游灌区供水，水库水位逐渐下降，6月底水库水位降至死水位。由于柯坪河泥沙较大，7月～9月苏巴什水库基本不蓄水，在死水位冲沙运行，10月份水库开始蓄水，并在来年3月份供水前蓄至正常蓄水位。在此期间5月底～9月，将溢洪道两孔闸门全部打开，不使用溢洪道闸门挡水。10月份重新启用溢洪道闸门挡水直至来年5月份底。一般年份苏巴什水库基本按此运行方式运行，但遇到9月～10月份有灌溉缺水等特殊年份可根据实际情况作出适当调整，并制定相应的水库调度运行方案，苏巴什水库各月的运行调度水位见图1，图中折线为灌溉供水保证线，如水库水位高于此水位灌区的灌溉用水可以保证，低于此水位灌区的灌溉用水就无法保证。

图1 苏巴什水库运行调度图

4.3 水库初始蓄水

苏巴什水库正常蓄水位以下库容仅1470万m3，坝址处多年平均入库径流量约为6883万m3，库容相对径流量来说较小，水库容易蓄满。由水库的运行方式可知，苏巴什水库在5月～8月供水和冲沙运行，水库不蓄水，9月份受防洪的影响，水库也蓄水不多，因此水库仅靠10月～次年4月蓄水，根据水文资料，苏巴什水库坝址处10月～次年4月的多年平均入库水量为3453万m3，同期下游综合用水为1333万m3，有余水2120万m3，大于正常蓄水位相应库容1470万m3，工程在开工第三年的10月初下闸蓄水，因此，在适应主体工程施工进度计划、安全蓄水速度和下游综合用水要求的情况下，水库下闸蓄水后在来年春灌前就可以转入正常运行。P=75%典型年苏巴什水库开始蓄水时间为工程开工第三年的10月1日，在11月13日可蓄至死水位1302 m，蓄水天数44天，在2月28日可蓄至正常水位1315 m，蓄水天数120天。

5 结语

苏巴什水库工程是柯坪河上的唯一控制性水利工程，水库建成后可合理配置柯坪河的水资源，保证灌区的灌溉用水需求，解决现有4.2万亩地的灌溉缺水问题。水库建成后可减少柯坪河的洪水灾害，保障人民生命财产，使柯坪县县城及玉尔其乡的防护对象达到设防标准，并对大于设防标准的洪水进行一定的消峰，大大减少了洪水造成的危害。水库建成后可有效改善灌区内生态环境，对当地社会经济发展发挥积极作用。