查安塞沟拟建渠首场址区输沙量计算分析

阿迪力江·买买提

(新疆喀什水文勘测局，新疆 喀什 844000)

查安塞沟位于新疆博尔塔拉蒙古自治州温泉县北部的阿拉套山南坡，流向为由北到南，为博尔塔拉河支流，河源高程约3 350 m，查安塞沟流域面积33.4 km2，河道全长约15.6 km，是以降水补给为主、积雪融水补给为辅要的河流。山口以上为产流区，山口以下为散失区。在农业灌溉期，绝大部分的河流水量被引入灌区，仅有洪水散失于冲洪积扇及平原区。流域灌溉范围内主要有扎勒木特乡和蔡克特队，居住着汉、蒙、哈、回、维等民族，下游灌溉面积约1 500亩，种植作物为小麦、油葵、玉米。查安塞沟无其他水利工程调蓄径流过程，水资源利用系数较低，影响了当地农牧民的生活需求。

图1 查安塞沟拟建渠首工程水文计算断面位置示意图

1 查安塞沟拟建渠首概况

查安塞沟在出山口处现有拦河引水渠首一处，地理坐标东经81°04′13″，北纬45°04′20″，浆砌石引水渠约4.5 km，年径流量约300万 m3。查安塞沟灌区有扎勒木特乡和蔡克特队，居住着汉、蒙、哈、回、维等民族。下游灌溉面积约1 500亩，种植作物为小麦、油葵、玉米。查安塞沟再无其他水利工程调蓄径流过程，水资源利用系数较低，影响了当地农牧民脱贫致富。查安塞沟拟建渠首位置与水利工程分布见图 1。工程建设方案为在现有引水渠首上游约1 km处修建重力式挡水建筑物，挡水建筑物由溢流堰、1孔泄洪排沙闸及1孔引水闸组成，溢流堰采用细石混凝土砌石结构，高约6 m，顶宽2 m，底宽约12 m，基础深约6 m，配套及改造引水渠约5 km，设计流量0.2～0.3 m3/s，匡算工程投资约1 500万元。

根据业主与设计部门要求，现今选定拟建渠首处断面，拟建渠首断面地理坐标为：东经45°04′34.77″，北纬81°03′51.72″，海拔高程1 678 m。拟建工程场址以上河长9.68 km，集水面积23.80 km2。

2 研究区泥沙变化特征分析

河流泥沙是反映流域水土流失程度和河川径流质量的重要指标。河流泥沙含量影响水资源的使用价值，影响湖泊、水库以及水工建筑物的使用寿命。河流泥沙与流域自然地理、气候特征及人类活动有直接关系。查尔塞沟属于博尔塔拉河流域，而该流域的河流泥沙主要集中在山区暴雨洪水期，平水期及枯水期泥沙很少。本次对查安塞沟泥沙的分析选用温泉水文站和阿合奇水文站泥沙资料进行分析，研究结论可供设计部门参考。

2.1 以温泉水文站为参证站分析

温泉水文站有1983-1989和1993-2016年的悬移质泥沙输沙率和含沙量资料，由于影响泥沙资料的因素比较复杂，在此不做插补处理，可对多年已有数据进行整理后计算分析。

2.1.1 温泉水文站泥沙变化

博尔塔拉河流域山区河流比较多，但整体河流径流量不大，山区植被覆盖较好，地表土壤侵蚀较轻，博尔塔拉河的主要径流量来源于冰雪融水和地下水的补给，除了支流大河沿子河外，主要河流年平均含沙量在0.21～1.81 kg/m3之间，只有天山北坡精河以东诸河含沙量小。从整个流域的纵向分布看，自河源向下游出山口，河流的悬移质含沙量在逐渐增加，至出山口处会达到最大。从出山口出来后，河流沿程的含沙量会逐渐减小。河流含沙量的多少，受当时流域气候干旱程度、暴雨强度、下垫面条件影响。博尔塔拉河山区植被较好，坡度较小，暴雨相对较少，地下水补给量较大，河流含沙量变化较小。博尔塔拉河温泉水文站多年平均含沙量资料截至2015年为0.58 kg/m3。详见表1。

博尔塔拉河上游山区坡降大，流速快，输沙能力强，温泉水文站多年平均输沙量18.6万 t，河流侵蚀造成的灾害不容忽视。温泉水文站含沙量、输沙量的年际变化较大，最大年输沙量是最小年输沙量的8.6倍，最大年平均含沙量是最小年平均含沙量的7.5倍。含沙量、输沙量年际变化情况见表2。

表1 温泉水文站泥沙特性成果表

表2 温泉水文站含沙量、输沙量年际变化表

2.1.2 查安塞沟多年平均输沙量估算

1)悬移质输沙量

本次查安塞沟多年平均输沙量采用水文比拟法估算。计算公式为：

Ws=Ms×f

(1)

式中：Ws为多年平均年悬移质输沙量(104t)；Ms为参证站多年平均年悬移质输沙模数(t/km2)；f为集水面积(km2)

查安塞沟拟建渠首以上集水面积为23.8 km2，参证站温泉水文站以上集水面积为2 206 km2，温泉水文站多年平均年悬移质输沙量18.6×104t，求得其多年平均年悬移质输沙模数为84.3 t/km2，查安塞沟拟建渠首多年平均年悬移质输沙量为0.201×104t。

2)推移质输沙量

由于缺少推移质泥沙资料，通常推移质输沙量采用悬移质输沙量乘经验系数推求。计算公式为：

Wb=β×Ws

(2)

式中：Wb为推移质输沙量(t)；Ws为悬移质输沙量(t)；β为推移质输沙量与悬移质输沙量的比值，β在一般情况下可参考下列数值：平原地区河流：β=0.01～0.05；丘陵地区河流：β=0.05～0.15；山区河流：β=0.15～0.30

考虑到查安塞沟属山区，本报告选取推悬比系数β=0.20。

由此推求得查安塞沟拟建渠首推移质输沙量为0.040×104t。

则查安塞沟拟建渠首输沙总量为0.241×104t。

2.2 以阿合奇水文站为参证站分析

乌尔达克赛河有阿合奇水文站1964-1966年，1979-993年泥沙资料，1967-1978年间停测12年，阿合奇水文站悬移质泥沙实测资料连续时间最长的为1979年-1993年的15年资料。本报告依据阿合奇水文站实测泥沙资料，进行简单分析。

2.2.1 阿合奇水文站泥沙变化

根据阿合奇水文站悬移质泥沙实测资料，多年平均输沙量为5.985×104t，实测最大年输沙量25.6×104t，多年平均输沙模数63.81 t/km2，多年平均含沙量0.39 kg/m3，历年最大含沙量1.33 kg/m3。乌尔达克赛河径流量年内分配相对较均匀，连续最大四个月径流量占年径流量的76.2%，但河流悬移质泥沙年内分配却极不均匀，连续最大四个月输沙量出现在夏季6-9月，其输沙量占年输沙量的91.9%，最大月输沙量出现在7月，占年量的53.6%。

2.2.2 查安塞沟多年平均输沙量估算

1)悬移质输沙量

查安塞沟拟建渠首以上集水面积为23.8 km2，参证站阿合奇水文站以上集水面积为938 km2，阿合奇水文站多年平均年悬移质输沙量5.985×104t，求得其多年平均年悬移质输沙模数为63.81 /km2，根据公式(2)，查安塞沟拟建渠首多年平均年悬移质输沙量为0.152×104t。

2)推移质输沙量

根据公式(2)，本报告选取推悬比系数β=0.20。

由此推求得查安塞沟拟建渠首推移质输沙量为0.030×104t。

则查安塞沟拟建渠首输沙总量为0.182×104t。

2.3 泥沙分析成果比选

经分析、比较，推荐以温泉水文站为参证站的估算成果，即查安塞沟拟建渠首多年平均年输沙总量为0.241×104t。

3 结语

查安塞沟洪水及降水资料贫乏，为进行流域水资源合理开发利用，对泥沙、蒸发等基本水文气象特征进行研究很有必要。本文在进行水文计算分析时，通过依靠收集到的博尔塔拉河温泉水文站和乌尔达克赛河阿合奇水文站年最大洪峰流量、逐日流量、逐月降水、蒸发、气温和泥沙等基础水文资料，对查安塞沟流域泥沙变化进行计算分析，可为在查安塞沟渠首以上区域进行水资源开发利用和水利工程建设提供基础依据。