孔雀河第一分水枢纽年径流量分析计算

西尔艾力·加帕尔

(新疆塔里木河流域巴音郭楞管理局，新疆 巴州 841000)

1 工程概况

(1) 孔雀河从出湖口至第一分水枢纽主要共有4处水利工程，主要为农业灌溉扬水站由东、西两个泵站组成，东泵站设计抽水流量为45 m3/s，加大抽水流量为54 m3/s。西泵站设计抽水流量为45 m3/s，加大抽水流量为54 m3/s。

(2)达吾提闸。位于扬水站下游38.05 km，塔什店(五)水文站上游7.16 km处，达吾提闸由新达吾提闸和老达吾提闸组成，设计流量为50 m3/s，主要作用是向孔雀河输水。

(3)铁门关水库。位于塔什店(五)水文站下游9.51 km处，是一座日调节水库。设计流量为 150 m3/s，校核流量250 m3/s，最大下泄流量可达400 m3/s。

(4)第一分水枢纽。位于铁门关峡谷出口[1-2]，1968年1月建成，主要由拦河闸、左右岸进水闸等组成[3]。拦河闸为5孔，单孔净宽6 m，设计泄洪流量为200 m3/s，校核泄洪流量为250m3/s。其中左岸进水闸2孔，为库塔干渠引水，引水流量为35 m3/s。右岸进水闸4孔，为十八团大渠引水，引水流量为23 m3/s[4]。经过多年运行，设施病险问题较多，需要进行除险加固。

2 径流分析

孔雀河上共有2个水文位，一个是达吾堤闸下游7.16 km处的塔什店(五)水文站，一个是铁门关水库下游3.18 km处的达石灰窑水文站。孔雀河塔什店(五)至第一分水枢纽间沿途建设水利工程较多，除铁门关水库于1966年建设投入运行外，其他水利工程均于1983年后建设投入运行。孔雀河出流受人为控制[5]，属资料比较少的区域，结合已有的水文监测资料以及考虑使计算结果尽可能接近天然状况条件，本次水文分析计算选用石灰窑水文站1954—1982年实测水文资料作为天然状况下的设计年径流及其年内分配计算。

2.1 设计年径流

石灰窑水文站有1954—1982年总计29 a连续的实测流量资料，径流系列符合《水利水电工程水文计算规范》(SL 278—2020)的要求，采用频率曲线法对参证站进行设计年径流量的计算[6]。计算结果见表1

表1 参证站年径流统计参数及设计年径流量成果

2.2 设计年径流年内分配

采用典型年法对设计年径流量年内分配进行计算。在石灰窑水文站径流系列中选择1973年、1961年、1976年、1957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。径流年内分配成果见表2。

根据石灰窑水文站1954—1982年实测逐月径流资料，多年平均年径流量的年内分配情况见表3。

表2 石灰窑水文站设计年径流年内分配成果 104 m3

表3 石灰窑水文站多年平均年径流量逐月分配情况 104 m3

3 径流沿程损失计算

为使径流分析成果能准确反映现状条件下的实际情况，本次水文分析计算的径流沿程损失采用塔什店(五)水文站、第一分水枢纽的径流计算各节点断面间的径流损失率P1,见式(1)。

P1=(W塔(五)-W一)/W塔(五)/L1×100%

(1)

式中：P1为塔什店(五)水文站至第一分水枢纽损失率，%；W塔(五)为塔什店(五)水文站6月份月平均径流量，104m3；W一为第一分水枢纽6月份月平均径流量，104m3(为十八团渠、库塔干渠引水渠以及第一分水枢纽橡胶坝的合计值)；L1为塔什店(五)水文站至第一分水枢纽处的距离，取20.84 km。

经计算得：塔什店(五)到第一分水枢纽平均损失率为0.382%/km。

4 第一分水枢纽设计年径流及年内分配

4.1 天然条件下设计年径流及年内分配

最接近天然条件状况下，第一分水枢纽设计年径流及年内分配推求，侧重于不考虑左、右引水渠(十八团渠、库塔干渠)处引水，按径流沿程损失变化将石灰窑水文站不同保证率设计年径流及年内分配和多年平均年径流及年内分配逐步推演至第一分水枢纽处。

具体计算过程为：根据参证站石灰窑水文站不同保证率设计年径流及年内分配(表2)，和石灰窑水文站多年平均年径流及年内分配(表3)，按石灰窑水文站至第一分水枢纽处平均每公里损失率(采用塔什店(五)水文站至第一分水枢纽平均每公里损失率)推算出下游第一分水枢纽处最接近天然条件状况下设计径流及多年平均年径流及年内分配，见式(2)及表4。

W第一枢纽=W石灰窑×(1-P1×L1)

(2)

式中：W第一枢纽、W石灰窑为石灰窑、第一分水枢纽设计年径流量，108m3。

4.2 设计工况下多年平均年径流及年内分配

孔雀河是一条非自然出流的人工河流，自身不具备产流能力，尤其是1983年博湖扬水站建成投入运行后，其径流量完全受源头扬水站的人为控制，没有自然规律可循。结合现有的水文监测资料情况，选取塔什店(五)水文站近十年的水文监测资料为依据逐步推演至孔雀河第一分水枢纽处。

表4 最接近天然条件状况下第一分水枢纽多年平均年径流及年内分配成果 108 m3

计算方法：首先将塔什店(五)近十年的月径流均值按塔什店(五)至第一分水枢纽的平均每公里损失率及距离推演到第一分水枢纽处，然后扣除工况下十八团渠和库塔干渠处的多年月平均引水量，推演得第一分水枢纽处多年平均年径流及年内分配,见式(3)。

Q一=Q塔(五)-Q塔(五)×P1×L1-Q十八-Q库塔

(3)

式中：Q一为工况下第一分水枢纽月平均径流量，108m3；Q塔(五)为塔什店(五)水文站近十年(2003—2012年)月平均径流量，108m3；Q十八、Q库塔分别为十八团渠、库塔干渠月平均引水量，m3；P1为塔什店(五)水文站至第一分水枢纽平均每公里损失率，%；L1为塔什店(五)水文站至第一分水枢纽距离，km。计算结果见表5。

表5 多年平均年径流情况 108 m3

4.3 成果合理性分析

(1)节点及资料年限选取的合理性。孔雀河石灰窑水文站上游的水利工程主要有铁门关水库(1966年8月建成运行)、老达吾提闸(建于60年代)和博湖扬水站(1983年建成投入运行)，博湖扬水站的投入运行，将孔雀河变成为一条受人为影响的非自然出流河流。本次水文分析计算，选取石灰窑水文站1954—1982年径流资料，避开了1983年博湖扬水站建成投入运行带来的影响；选取塔什店(五)水文站1983—2012年实测径流资料作为工况条件下年径流及年内分配计算依据，是在现有资料条件下一种最优选择。

(2)计算方法的合理性。分别以石灰窑水文站和塔什店水文站为节点，将径流推演至第一分水枢纽处，然后在天然条件下不考虑十八团渠和库塔干渠引水影响，推算得一枢纽天然条件下的年径流及年内分配；在工况条件下考虑十八团渠和库塔干渠引水影响后，得到一分水枢纽处工况条件下年径流及年内分配。

(3)参数确定合理性。各节点间损失率由近期各节点均值推求，符合当前实际情况。

5 结 语

受水利工程影响，孔雀河已变成一条受人为影响的非自然出流河流。为保证第一分水枢纽处径流精准性，选取石灰窑水文站1954—1982年径流资料是最接近天然状况的一种选择，选取塔什店(五)水文站1983—2012年实测径流资料作为工况条件下年径流及年内分配是最贴近现状实际的一种选择，避开了1983年博湖扬水站建成投入运行带来的影响，经过分析计算第一分水枢纽处年径流16.5×108m3。为工程除险加固提供了科学依据。