西爾艾力·加帕爾

(新疆塔里木河流域巴音郭楞管理局，新疆 巴州 841000)

1 工程概況

(1) 孔雀河從出湖口至第一分水樞紐主要共有4處水利工程，主要為農(nóng)業(yè)灌溉揚(yáng)水站由東、西兩個(gè)泵站組成，東泵站設(shè)計(jì)抽水流量為45 m3/s，加大抽水流量為54 m3/s。西泵站設(shè)計(jì)抽水流量為45 m3/s，加大抽水流量為54 m3/s。

(2)達(dá)吾提閘。位于揚(yáng)水站下游38.05 km，塔什店(五)水文站上游7.16 km處，達(dá)吾提閘由新達(dá)吾提閘和老達(dá)吾提閘組成，設(shè)計(jì)流量為50 m3/s，主要作用是向孔雀河輸水。

(3)鐵門(mén)關(guān)水庫(kù)。位于塔什店(五)水文站下游9.51 km處，是一座日調(diào)節(jié)水庫(kù)。設(shè)計(jì)流量為 150 m3/s，校核流量250 m3/s，最大下泄流量可達(dá)400 m3/s。

(4)第一分水樞紐。位于鐵門(mén)關(guān)峽谷出口[1-2]，1968年1月建成，主要由攔河閘、左右岸進(jìn)水閘等組成[3]。攔河閘為5孔，單孔凈寬6 m，設(shè)計(jì)泄洪流量為200 m3/s，校核泄洪流量為250m3/s。其中左岸進(jìn)水閘2孔，為庫(kù)塔干渠引水，引水流量為35 m3/s。右岸進(jìn)水閘4孔，為十八團(tuán)大渠引水，引水流量為23 m3/s[4]。經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行，設(shè)施病險(xiǎn)問(wèn)題較多，需要進(jìn)行除險(xiǎn)加固。

2 徑流分析

孔雀河上共有2個(gè)水文位，一個(gè)是達(dá)吾堤閘下游7.16 km處的塔什店(五)水文站，一個(gè)是鐵門(mén)關(guān)水庫(kù)下游3.18 km處的達(dá)石灰窯水文站?？兹负铀驳?五)至第一分水樞紐間沿途建設(shè)水利工程較多，除鐵門(mén)關(guān)水庫(kù)于1966年建設(shè)投入運(yùn)行外，其他水利工程均于1983年后建設(shè)投入運(yùn)行。孔雀河出流受人為控制[5]，屬資料比較少的區(qū)域，結(jié)合已有的水文監(jiān)測(cè)資料以及考慮使計(jì)算結(jié)果盡可能接近天然狀況條件，本次水文分析計(jì)算選用石灰窯水文站1954—1982年實(shí)測(cè)水文資料作為天然狀況下的設(shè)計(jì)年徑流及其年內(nèi)分配計(jì)算。

2.1 設(shè)計(jì)年徑流

石灰窯水文站有1954—1982年總計(jì)29 a連續(xù)的實(shí)測(cè)流量資料，徑流系列符合《水利水電工程水文計(jì)算規(guī)范》(SL 278—2020)的要求，采用頻率曲線(xiàn)法對(duì)參證站進(jìn)行設(shè)計(jì)年徑流量的計(jì)算[6]。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1

表1 參證站年徑流統(tǒng)計(jì)參數(shù)及設(shè)計(jì)年徑流量成果

2.2 設(shè)計(jì)年徑流年內(nèi)分配

采用典型年法對(duì)設(shè)計(jì)年徑流量年內(nèi)分配進(jìn)行計(jì)算。在石灰窯水文站徑流系列中選擇1973年、1961年、1976年、1957年作為保證率為25%、50%，75%，95%的典型年進(jìn)行徑流年內(nèi)分配計(jì)算。徑流年內(nèi)分配成果見(jiàn)表2。

根據(jù)石灰窯水文站1954—1982年實(shí)測(cè)逐月徑流資料，多年平均年徑流量的年內(nèi)分配情況見(jiàn)表3。

表2 石灰窯水文站設(shè)計(jì)年徑流年內(nèi)分配成果 104 m3

表3 石灰窯水文站多年平均年徑流量逐月分配情況 104 m3

3 徑流沿程損失計(jì)算

為使徑流分析成果能準(zhǔn)確反映現(xiàn)狀條件下的實(shí)際情況，本次水文分析計(jì)算的徑流沿程損失采用塔什店(五)水文站、第一分水樞紐的徑流計(jì)算各節(jié)點(diǎn)斷面間的徑流損失率P1,見(jiàn)式(1)。

P1=(W塔(五)-W一)/W塔(五)/L1×100%

(1)

式中：P1為塔什店(五)水文站至第一分水樞紐損失率，%；W塔(五)為塔什店(五)水文站6月份月平均徑流量，104m3；W一為第一分水樞紐6月份月平均徑流量，104m3(為十八團(tuán)渠、庫(kù)塔干渠引水渠以及第一分水樞紐橡膠壩的合計(jì)值)；L1為塔什店(五)水文站至第一分水樞紐處的距離，取20.84 km。

經(jīng)計(jì)算得：塔什店(五)到第一分水樞紐平均損失率為0.382%/km。

4 第一分水樞紐設(shè)計(jì)年徑流及年內(nèi)分配

4.1 天然條件下設(shè)計(jì)年徑流及年內(nèi)分配

最接近天然條件狀況下，第一分水樞紐設(shè)計(jì)年徑流及年內(nèi)分配推求，側(cè)重于不考慮左、右引水渠(十八團(tuán)渠、庫(kù)塔干渠)處引水，按徑流沿程損失變化將石灰窯水文站不同保證率設(shè)計(jì)年徑流及年內(nèi)分配和多年平均年徑流及年內(nèi)分配逐步推演至第一分水樞紐處。

具體計(jì)算過(guò)程為：根據(jù)參證站石灰窯水文站不同保證率設(shè)計(jì)年徑流及年內(nèi)分配(表2)，和石灰窯水文站多年平均年徑流及年內(nèi)分配(表3)，按石灰窯水文站至第一分水樞紐處平均每公里損失率(采用塔什店(五)水文站至第一分水樞紐平均每公里損失率)推算出下游第一分水樞紐處最接近天然條件狀況下設(shè)計(jì)徑流及多年平均年徑流及年內(nèi)分配，見(jiàn)式(2)及表4。

W第一樞紐=W石灰窯×(1-P1×L1)

(2)

式中：W第一樞紐、W石灰窯為石灰窯、第一分水樞紐設(shè)計(jì)年徑流量，108m3。

4.2 設(shè)計(jì)工況下多年平均年徑流及年內(nèi)分配

孔雀河是一條非自然出流的人工河流，自身不具備產(chǎn)流能力，尤其是1983年博湖揚(yáng)水站建成投入運(yùn)行后，其徑流量完全受源頭揚(yáng)水站的人為控制，沒(méi)有自然規(guī)律可循。結(jié)合現(xiàn)有的水文監(jiān)測(cè)資料情況，選取塔什店(五)水文站近十年的水文監(jiān)測(cè)資料為依據(jù)逐步推演至孔雀河第一分水樞紐處。

表4 最接近天然條件狀況下第一分水樞紐多年平均年徑流及年內(nèi)分配成果 108 m3

計(jì)算方法：首先將塔什店(五)近十年的月徑流均值按塔什店(五)至第一分水樞紐的平均每公里損失率及距離推演到第一分水樞紐處，然后扣除工況下十八團(tuán)渠和庫(kù)塔干渠處的多年月平均引水量，推演得第一分水樞紐處多年平均年徑流及年內(nèi)分配,見(jiàn)式(3)。

Q一=Q塔(五)-Q塔(五)×P1×L1-Q十八-Q庫(kù)塔

(3)

式中：Q一為工況下第一分水樞紐月平均徑流量，108m3；Q塔(五)為塔什店(五)水文站近十年(2003—2012年)月平均徑流量，108m3；Q十八、Q庫(kù)塔分別為十八團(tuán)渠、庫(kù)塔干渠月平均引水量，m3；P1為塔什店(五)水文站至第一分水樞紐平均每公里損失率，%；L1為塔什店(五)水文站至第一分水樞紐距離，km。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 多年平均年徑流情況 108 m3

4.3 成果合理性分析

(1)節(jié)點(diǎn)及資料年限選取的合理性?？兹负邮腋G水文站上游的水利工程主要有鐵門(mén)關(guān)水庫(kù)(1966年8月建成運(yùn)行)、老達(dá)吾提閘(建于60年代)和博湖揚(yáng)水站(1983年建成投入運(yùn)行)，博湖揚(yáng)水站的投入運(yùn)行，將孔雀河變成為一條受人為影響的非自然出流河流。本次水文分析計(jì)算，選取石灰窯水文站1954—1982年徑流資料，避開(kāi)了1983年博湖揚(yáng)水站建成投入運(yùn)行帶來(lái)的影響；選取塔什店(五)水文站1983—2012年實(shí)測(cè)徑流資料作為工況條件下年徑流及年內(nèi)分配計(jì)算依據(jù)，是在現(xiàn)有資料條件下一種最優(yōu)選擇。

(2)計(jì)算方法的合理性。分別以石灰窯水文站和塔什店水文站為節(jié)點(diǎn)，將徑流推演至第一分水樞紐處，然后在天然條件下不考慮十八團(tuán)渠和庫(kù)塔干渠引水影響，推算得一樞紐天然條件下的年徑流及年內(nèi)分配；在工況條件下考慮十八團(tuán)渠和庫(kù)塔干渠引水影響后，得到一分水樞紐處工況條件下年徑流及年內(nèi)分配。

(3)參數(shù)確定合理性。各節(jié)點(diǎn)間損失率由近期各節(jié)點(diǎn)均值推求，符合當(dāng)前實(shí)際情況。

5 結(jié) 語(yǔ)

受水利工程影響，孔雀河已變成一條受人為影響的非自然出流河流。為保證第一分水樞紐處徑流精準(zhǔn)性，選取石灰窯水文站1954—1982年徑流資料是最接近天然狀況的一種選擇，選取塔什店(五)水文站1983—2012年實(shí)測(cè)徑流資料作為工況條件下年徑流及年內(nèi)分配是最貼近現(xiàn)狀實(shí)際的一種選擇，避開(kāi)了1983年博湖揚(yáng)水站建成投入運(yùn)行帶來(lái)的影響，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算第一分水樞紐處年徑流16.5×108m3。為工程除險(xiǎn)加固提供了科學(xué)依據(jù)。