乌苏市西湖水库入库流量确定

司洪亮

(塔城水文勘测局，新疆 塔城 834700)

水库入库水量参数对既有水库除险加固工程设计具有较大的影响，合理确定入库水量是正确分析水库安全和效益的前提[1-2]。以乌苏市西湖水库为例，通过水文数据收集对水库入库流量进行分析，为后续除险加固工程设计提供参考。

西湖水库最大坝高8.05 m，坝顶长1 345 m，坝顶高程为393 m，正常蓄水位391 m，总库容145×104m3，有效库容137×104m3，死库容8×104m3；水库放水涵洞型式为预埋涵管(螺旋缝焊管)，长度70 m，管径0.7 m；非常溢洪道为敞开式，长度342.7 m。

1 入库水量的组成

西湖水库位于平原区，库区无天然地表水直接进入，但地下水储量较为丰富，库区西南侧现有4眼自流井，单井涌水量平均在60 m3/h左右，在冬季(11-3月)长达5个月的时间里，自流井的水耗散于皇宫沟内，为了利用冬季自流井水资源，在皇宫沟边建成一座容量为10×104m3左右的蓄水塘坝，但因容量太小，仍有自流井冬闲水大量散失。在主要承担为水库除险加固工程提供水文分析计算的同时，对入库水量进行了力所能及的调查与监测，对西湖水库的入库水量有了进一步的了解。

西湖水库的入库水量主要有(1)自流井引水注入；(2)通过喇嘛沟干渠及汇通渠引入四棵树河地表水注入。

2 入库可引水量的估算

2.1 可引入四棵树河地表水量

根据2002年4月汇通农场与乌苏市水利局签订的供水协议，目前年供水量400×104m3，按照供水协议和供水计划，汇通农场每年可从甘河子镇支渠汇通农场分水闸引入四棵树河地表水量400×104m3，计量点为汇通农场分水闸，引入水量经4 km长的汇通渠和约1 km长的天然渠道然后进入西湖水库。具体引水时间由汇通农场提出供水计划，每年分若干次引入400×104m3水量。选取四棵树河吉勒德水文站作为参证站。

2.1.1 参证站径流系列一致性分析

吉勒德水文站自建站至今测验断面经过两次迁移，前后集水面积相差较小，流域气候和下垫面条件基本稳定，资料系列具有一致性。

2.1.2 参证站径流系列可靠性分析

四棵树河吉勒德站为国家基本水文站，是四棵树河水量控制站，其流量测验采用的仪器、计算方法为行业规范推荐和允许使用，资料可靠、精度较高。

2.1.3 参证站径流系列代表性分析

1)不同长度系列统计参数对比分析

从吉勒德站水文站年径流量长短系列统计参数对照分析中可以看出，径流年际变化相对较大，短系列年径流量均值与长系列相比，其最大差值在40%以内。当系列长度达30年以上时，短系列年径流量均值与长系列差值稳定在3.0%以内，短系列Cv值与长系列差值稳定在5.0%以内(见图1)。说明吉勒德水文站站1955-2007年53年径流系列已有了一定的代表性(见图2)。相对偏差采用以下公式计算：

均值相对偏差=(W短-W长)/W长×100%

(1)

Cv值相对偏差=(Cv短-Cv长)/Cv长×100%

(2)

图1 年径流量长短系列统计

2)年径流模比系数累积平均曲线分析

吉勒德水文站自建站至2007年有53年完整连续的资料系列，径流系列均值最大与最小之比为2.3，变差系数Cv值为0.16，年际变化较小。当径流资料系列达30年以上时，相对多年均值而言统计参数已较稳定，模比系数累计平均值趋近于1(见图3)。

图2 吉勒德水文站历年年径流量过程线

图3 吉勒德站年径流量模比系数累积平均曲线

3)年径流模比系数差积曲线分析

吉勒德水文站径流系列模比系数差积曲线中包含了一个完整的丰、平、枯水变化周期(见图4)。

图4 吉勒德站年径流量模比系数差积曲线

综合上述三个方面的分析，吉勒德水文站53 a径流资料系列，已包含了两个完整的丰、平、枯水变化周期。当径流资料系列长度达到30 a时，Cv值基本趋于稳定，但均值稳定性与Cv值相比不够稳定，可大致反映该河年径流系列的统计分布规律。

4)设计径流及年内分配

按P-Ⅲ型频率曲线，吉设计年径流量计算成果见表1，年径流量频率曲线图见图5。

表1 设计年径流量计算成果表

图5 年径流量频率曲线图

由频率计算成果，根据典型年的选择原则，选取西湖农场与乌苏市水利局签订供水协议后的年份作为典型年，即选取吉勒德水文站2005年作为典型年，采用同倍比缩放，得到吉勒德水文站保证率为50%、75%的来水量月分配过程，见图6。

图6 吉勒德水文站保证率为50%、75%的来水量月分配过程

新渠首龙口引水能力为22.0 m3/s，四棵树河道来水流量大于新渠首龙口引水流量按22.0 m3/s计算，汇通渠按分水比例计算的数据与渠道输水能力进行了比较，渠道分配的流量大于渠道的输水能力0.25 m3/s，按输水能力进行计算。

2.2 可引入自流井水量

乌苏西湖水库库区西南侧有4眼自备自流井，单井出水量平均为60 m3/h，其中，以轧花厂一眼自流井出水量最大。根据实地调查，4眼自流井现仅有轧花厂一眼自流井出水，其余3眼自流井都没有出水。向当地询问了解，说辞不一，有的说没有出水的自流井一部分是因为坍塌、报废造成的，也有的说是因地下水位下降而不出水，此问题还需进一步了解。2006年东方农场和林家在西湖水库南测新打了两眼井，均为自流井。

在调查期间，对轧花厂自流井的出水量进行3次流量测验，对东方农场自流井的出水量进行2次流量测验(表2)，轧花厂3次测验数据相差不大，3次实测平均流量为0.028 m3/s(单井出水量相当于100 m3/h)，按照实测平均流量0.028 m3/s作为非浇灌期(11-3月)的平均溢出流量。

表2 自流井实测流量成果表

东方农场按照实测平均流量0.026 m3/s的1.2倍作为非浇灌期(11-3月)的平均溢出流量，将0.026 m3/s×1.2=0.031 2 m3/s作为非浇灌期(11-3月)的平均溢出流量，浇灌期(4-10月)自流井水几乎全部用于灌溉，因此计算时浇灌期水量按0处理，据此可估算出东方农场自流井全年溢出水量。

全年及各月计算结果见表3。由表3可知：轧花厂自流井可引入水库的径流量为36.53×104m3/a，东方农场自流井可引入水库的径流量为40.70×104m3/a，林家自流井可引入水库的径流量为32.56×104m3/a。

综上，西湖水库可引水量为自流井引水量109.80×104m3，与四棵树河不同保证率地表可引水量之和，即保证率为50%年可引入库水量为422.9×104m3，保证率为75%年可引入库水量为403.5×104m3。西湖水库保证率为可引水量计算成果见图7。

表3 西湖水库自流井可引入库年径流量及年内分配表 流量：m3/s，水量：104m3

图7 西湖水库可引水量计算成果

3 结语

西湖水库地处平原区皇宫沟中段，与上游诸河流没有天然地表水联系，该水库属平原区引水注入式水库，有以下几个特点：

(1)该农场为充分利用当地水资源，以蓄冬闲水为主。

(2)水库是河灌面积引水浇灌的唯一通道，即目前汇通农场非井灌区的5 000亩耕地完全靠水库供水。

(3)引用的入库水量除受天然水文情势影响外，还受人为控制的影响很大。如从四棵树河引水只能在供水计划以内，绝不能多引水，引水次数、引水时间也受人为控制。