肯斯瓦特水庫建成后對瑪納斯河灌區(qū)水資源的影響分析

(新疆瑪納斯河流域管理處，新疆 石河子 832000)

運行管理

肯斯瓦特水庫建成后對瑪納斯河灌區(qū)水資源的影響分析

謝富東

(新疆瑪納斯河流域管理處，新疆 石河子 832000)

肯斯瓦特水庫是瑪納斯河渠首上游在建的唯一一座水庫，水庫建成后將對上下游水文、水資源、水能資源等產(chǎn)生一定的影響，筆者從多方面分析了水庫建成后對各方面的影響程度和利害關(guān)系，以期能對管好用好瑪納斯河水資源提供幫助。

肯斯瓦特水庫；瑪納斯河；水資源；影響分析

1 瑪納斯河基本情況

瑪納斯河位于天山北坡經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)核心地帶，東鄰塔西河，西鄰金溝河，南靠依連哈比爾尕山與和靜縣相隔，北接古爾班通古特沙漠與和布克賽爾縣、福?？h相望。在建的肯斯瓦特水利樞紐位于瑪納斯河中游的肯斯瓦特河段，該河段上至清水河支流匯入口，下至一級引水式電站引水渠首，全長約8km。水庫位于瑪納斯河干流之上，壩址與肯斯瓦特水文站相鄰，距下游出山口紅山嘴約30km(見下頁圖)。多年平均年徑流量為13.16億m3(紅山嘴斷面)和12.21億m3(肯斯瓦特斷面)，肯斯瓦特、紅山嘴兩站區(qū)間多年平均產(chǎn)流量為0.95億m3。

瑪河流域水系示意圖及水文測站分布圖

2 瑪納斯河水利工程概況

目前瑪納斯河上已建成攔河引水樞紐2座，大、中型平原水庫5座，小型水庫9座，已建梯級電站5座，主要引水干渠有數(shù)十條，灌區(qū)總灌溉面積200多萬hm2?，敿{斯河防洪工程比較單一，上游山區(qū)河段沒有控制性工程，對洪水沒有調(diào)蓄能力。下游的夾河子水庫是瑪納斯河上唯一具有調(diào)洪能力的水庫，水庫總庫容1億m3，調(diào)洪庫容0.48億m3，調(diào)節(jié)能力十分有限(見表1)。

表1 瑪納斯河灌區(qū)目前主要平原水庫統(tǒng)計情況 單位：億m3

3 肯斯瓦特水庫工程設(shè)計參數(shù)

肯斯瓦特水利樞紐是瑪納斯河流域一座具有防洪、蓄水、灌溉、發(fā)電等綜合利用功能的工程，主要由攔河壩、右岸溢洪道、泄洪洞、發(fā)電廠房、發(fā)電引水系統(tǒng)等獨立工程組成。工程建成后，水庫總?cè)萘?.88億m3，正常蓄水位990.00m，水庫回水長度約13.3km，水庫面積4.18km2。年設(shè)計發(fā)電量2.72億kW·h，電站裝機(jī)容量100MW。工程總投資15.98億元，現(xiàn)狀為在建工程。

4 水庫建成后對灌區(qū)水資源的影響分析

4.1 對區(qū)域水資源時空分布的影響

由于流域水資源利用方式由無山區(qū)控制性工程改為肯斯瓦特水庫調(diào)度控制，對區(qū)域水資源的利用影響較大，增加了調(diào)蓄能力，山區(qū)水庫可實現(xiàn)與下游5座大中型平原水庫聯(lián)調(diào)，在不增加流域農(nóng)業(yè)灌溉面積的情況下，使南部灌區(qū)供水保證率有較大提高，水資源將得到合理的分配。

a.改變了區(qū)域地表水和地下水的空間分布，可減少地下水開采量。工程改變了地表水資源在區(qū)域空間上的分布，增加了調(diào)蓄能力，不僅提高了南部灌區(qū)的保證率，而且河道下泄(夾河子斷面)主要用于生態(tài)的水量略有增加。另外解決了流域內(nèi)工程型缺水問題，充分利用區(qū)域水資源。

肯斯瓦特水庫的修建，將會對地表和地下水資源量產(chǎn)生影響，通過擬建的山區(qū)水庫與下游5座大中型平原水庫聯(lián)調(diào)，有利于下游自然生態(tài)環(huán)境的改善，而且使區(qū)域的水資源得到科學(xué)合理的使用。

b.改變水量時間分布，符合國民經(jīng)濟(jì)用水要求?，敿{斯河灌區(qū)主要提供農(nóng)業(yè)用水，水庫建成后，南部灌區(qū)和北部灌區(qū)都可以達(dá)到設(shè)計保證率，水資源利用的提高為灌區(qū)水資源分配提供了可利用資源，為流域用水量分配提供了更大的開發(fā)利用空間，進(jìn)一步提高了水資源開發(fā)利用程度。

4.2 對水文情勢的影響

4.2.1 水庫正常運行對庫區(qū)水文情勢的改變

肯斯瓦特水利樞紐為不完全年調(diào)節(jié)水庫，庫容1.88億m3，正常蓄水位990.00m，水庫回水長度約13.3km，水庫面積4.18km2。

建成后的水庫為深切峽谷型水庫，改變了原河道形態(tài)，由河道型水體轉(zhuǎn)向湖泊型水體，水流的主體流動方向為單向，庫尾及庫表水體的流速較平均值大；壩前水深增加，庫區(qū)水體流速從庫尾到壩前逐漸減少，水體流態(tài)由急流轉(zhuǎn)為緩流。

肯斯瓦特水利樞紐具有防洪功能，通過肯斯瓦特水庫的調(diào)節(jié)可以削峰滯洪，該工程洪水調(diào)節(jié)計算成果見表2。

表2 肯斯瓦特水利樞紐調(diào)洪計算成果 單位：m3/s

依據(jù)肯斯瓦特水利樞紐處設(shè)計條件下徑流年內(nèi)和建庫前后下泄徑流分配變化情況，結(jié)合擬建樞紐的調(diào)度運行庫水位與洪水設(shè)計成果，經(jīng)分析，建庫后樞紐區(qū)水文情勢變化如下：

a.水庫低水位一般出現(xiàn)在4～7月，水庫在低水位運行，到8月或9月水庫才能蓄至較高水位，工程蓄水期主要在9月中旬至10月；11月至次年3月水庫下泄水量比天然來水量大。

b.水庫建成進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)后，下泄量減少時間主要為9～10月。

c.建庫后，汛期末在滿足綜合利用的前提下，水庫盡可能蓄水。非灌溉季節(jié)在不影響次年灌溉供水的前提下，水庫按發(fā)電要求運行，增加了12月至次年3月的下泄水量。因此，水庫建成后枯水期的徑流總量由3.59億m3提高到4.32億m3，凈增幅為20%，可以提高枯水年下游河道的枯水期流量。

d.肯斯瓦特水利樞紐建成后，總庫容1.88億m3，防洪庫容0.399億m3，通過水庫滯洪、削峰調(diào)節(jié)，下游河道的防洪標(biāo)準(zhǔn)得到有效提高。水庫具有明顯的削峰滯洪作用，通過肯斯瓦特水庫的調(diào)節(jié)，可以把50年一遇洪峰流量由1085m3/s削減到500m3/s?，敿{斯河紅山嘴渠首在1999年曾經(jīng)來水達(dá)到1095m3/s，如消減至500m3/s，將進(jìn)一步提高渠首安全運行保證率。

4.2.2 工程建成后對壩址以下河道的水文情勢的影響分析

肯斯瓦特水利樞紐建成后，總庫容達(dá)1.88億m3，對瑪納斯河下游徑流的滯留作用明顯，尤其是平水期和枯水期，由擬建水利樞紐至夾河子水庫段的河道徑流條件將有所改變?？纤雇咛厮麡屑~通過河道放水至一級電站渠首，該段河道將不會出現(xiàn)斷流現(xiàn)象，根據(jù)工程環(huán)評報告，肯斯瓦特斷面生態(tài)基流10月至次年3月為1.01m3/s，4～9月為6.67m3/s。肯斯瓦特水利樞紐在洪水期可以蓄存一定水量，具有調(diào)節(jié)功能，以下河段8～9月為減水河段，減水21%～23%，過水量將減少，其余月份水量將增加0.5%～50.4%?？纤雇咛厮麡屑~建設(shè)后，在非洪水期一級電站引水渠首以下河段河水均被水電站引水渠引走，由瑪納斯河水文現(xiàn)狀可知與工程實施前河道水文情勢類似。

由于農(nóng)業(yè)灌溉、發(fā)電等需要，在紅山嘴渠首至夾河子水庫段河道水量明顯減少，根據(jù)工程環(huán)評報告，紅山嘴斷面生態(tài)基流10月至次年3月為1.29m3/s，4～9月為6.99m3/s，保證天然河道不斷流，每月有一定的生態(tài)基流下泄。工程建設(shè)后，夾河子水庫斷面各月下泄流量均有不同程度的增加，總水量增加約為0.27億m3。

4.3 對區(qū)域水資源利用的影響

水庫在下泄農(nóng)業(yè)灌溉期的灌溉用水時結(jié)合發(fā)電，在非灌溉期通過河道下泄發(fā)電水量，進(jìn)入下游平原水庫，運行過程為調(diào)節(jié)水量，因此水庫整個放水過程均大于河道內(nèi)生態(tài)基流的要求。經(jīng)過水庫調(diào)蓄后，將瑪納斯河下游紅山嘴—夾河子段的防洪標(biāo)準(zhǔn)由目前的5～10年一遇提高到50年一遇，下游河道安全泄量為500m3/s；水庫為瑪納斯河流域全灌區(qū)提供P=75%的供水保證率，尤其對南部7.652萬hm2農(nóng)業(yè)灌溉提供穩(wěn)定、可靠的水源， 對12.333萬hm2膜下滴灌的供水保證率達(dá)到95%；同時利用壩后電站，為石河子電網(wǎng)增加100MW的水電裝機(jī)，并承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)，發(fā)電引水流量為112.4m3/s，電站退水對提高下游已建五級引水式水電站的發(fā)電保證率具有明顯的積極作用?？纤雇咛厮畮斓男藿?，對區(qū)域水資源利用不產(chǎn)生影響。

4.4 對水能資源的影響

肯斯瓦特水利樞紐工程位于瑪納斯河支流清水河匯入口以下約500m處，距下游紅山嘴引水樞紐29.34km，距石河子市約70km。壩址至紅山嘴引水樞紐之間已建有兩級引水式水電站，一級電站取水口位于擬建肯斯瓦特水利樞紐下游3km，一級電站裝機(jī)50MW，二級電站取水口接一級電站尾水，二級電站裝機(jī)12.8MW；紅山嘴引水樞紐以下建有三至五級水電站，三級電站裝機(jī)26.25MW，四級和五級水電站裝機(jī)均為13MW。紅山嘴引水渠首沉沙池后一部分經(jīng)跨河渡槽投入石河子區(qū)的六浮渠、洞子渠，另一部分直接進(jìn)入東岸大渠，經(jīng)三至五級水電站發(fā)電后的尾水也可投入東岸大渠。工程實施后，河流水資源量沒有減少，水庫運行方式不會對下游電站的取水及引水水位造成影響，因此對水能資源沒有產(chǎn)生不利影響。水庫的興建改變了天然徑流的時空分布，水庫冬季加大放水保證發(fā)電，經(jīng)瑪納斯河一級水電站前池的調(diào)蓄提高了下游梯級電站的保證出力和發(fā)電量。

4.5 對河流生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)水量的影響

4.5.1 對淹沒區(qū)的生態(tài)環(huán)境影響分析

工程正常運行后水域面積將大大增加，庫區(qū)原為荒漠草場、灌木林，多為耐旱植被，常年蓄水后土壤水分條件發(fā)生改變，土壤類型將向水成型發(fā)展，植被種類將隨之變化，喜濕性，甚至水生植物將出現(xiàn)，并成為淹沒區(qū)優(yōu)勢種。工程建成后大壩前形成一個回水距離約20km的山谷型水庫和自然河道。庫區(qū)將有大面積的靜水區(qū)，水流較緩，表層水溫相對較高，水的透明度增大，無機(jī)鹽的濃度有所增加，這些因素將有利于庫區(qū)初級生產(chǎn)者的發(fā)展，從而有利于消費者包括魚類的生長。

4.5.2 運行期對樞紐至一級電站引水樞紐之間河段的影響分析

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，在肯斯瓦特至瑪納斯河一級電站渠首段河谷中零星生長榆樹、楊樹，河谷低地和河漫灘上生長早熟禾、苔草和蒿草等荒漠植被。工程建成后，擬建樞紐仍然通過河道向一級電站引水渠首輸水，依然為河谷植被的生長提供水源。對于該段河谷兩側(cè)岸坡和坡角堆積物上生長的灌木薔薇、半灌木駝絨藜等耐旱植被，經(jīng)過調(diào)查這些天然植被生長主要依賴春季融雪水、夏季降雨，河道輸水量的變化對其影響甚微[1]。

4.5.3 對瑪納斯河一級電站至夾河子水庫段河谷生態(tài)環(huán)境的影響分析

瑪納斯河一級電站渠首至紅山嘴站段河谷低地生長早熟禾、苔草和蒿草等荒漠植被，在二級電站與三級電站之間、山區(qū)泉水溢出帶下游的河床中心灘地有榆樹等天然植被，分布在泉水溝和地下水位較淺的地帶，可以依靠地下水生長。工程運行后，每年汛期洪水仍從河道走，而且洪水量變化不大，可以給河灘草地植被補(bǔ)水，根據(jù)植被生長習(xí)性可以認(rèn)為工程運行對該段河谷生態(tài)影響甚輕[1]。另外，在入瑪納斯河的各小洪溝口有少量榆樹和蘆葦，分布高程在過水河床之上，現(xiàn)狀調(diào)查其生長不依賴瑪納斯河水，而是依靠各小洪溝的洪水。

紅山嘴至夾河子水庫段為礫質(zhì)河床，無河谷天然植被，工程運行后，該河段不存在對野生植被的影響。

4.5.4 對夾河子水庫以下河道的影響分析

該工程的實施僅對瑪納斯河流域中的瑪納斯河的水文情勢產(chǎn)生影響，其產(chǎn)生變化的控制斷面為夾河子水庫。夾河子水庫是位于瑪納斯河中下游河段的攔河式平原水庫，設(shè)計庫容1億m3，水庫設(shè)有東、西放水涵洞，分別向莫索灣灌區(qū)和下野地灌區(qū)供水。從溢洪道泄水閘下泄至下游河道的水量，灌區(qū)無法引用，主要用于河道下游的生態(tài)需水。

肯斯瓦特水利樞紐建成后，對下游生態(tài)不會產(chǎn)生不利影響。

4.6 對地下水的影響

4.6.1 對瑪納斯河肯斯瓦特水利樞紐至一級水電站渠首段河谷潛流的影響

肯斯瓦特水利樞紐通過水電站發(fā)電退水入河道后，放水至一級電站渠首，該段3km長的河道將不會出現(xiàn)斷流現(xiàn)象，但在8～9月下泄水量將減少21%～23%，其余月份水量將增加0.5%～50.4%。工程建成后，擬建樞紐仍然通過河道向一級電站引水渠首輸水，該段河道不會出現(xiàn)斷流現(xiàn)象。對擬建的瑪納斯河肯斯瓦特水利樞紐至一級水電站渠首段河谷潛流的影響很小。

4.6.2 對已建一、二級水電站引水渠首下段河谷出露泉水的影響

肯斯瓦特—紅山嘴區(qū)間并沒有大的支流匯入，紅山嘴徑流量卻增加了0.95億m3，說明該段河道有地下水補(bǔ)給地表水，據(jù)分析，該段出露泉水主要來自寧家河、金溝河及塔西河河水的側(cè)向補(bǔ)給，因此該項目建設(shè)后不影響下游的泉水出露。

4.7 對瑪納斯河水資源行政管理的影響

瑪納斯河在管理方面歷來都存在紛爭，自成立灌區(qū)委員會以來， 1964年制定了《瑪河章程》，由自治區(qū)瑪管處按照《瑪河章程》統(tǒng)一進(jìn)行水量分配、調(diào)度，自治區(qū)瑪管處定期組織召開灌委會協(xié)調(diào)用水問題。目前參與瑪納斯河管理的有自治區(qū)瑪河流域管理處、石河子瑪河流域管理處、瑪納斯縣瑪河管理處三家單位?，敿{斯河紅山嘴渠首目前由自治區(qū)瑪管處管理，位于紅山谷出山口處，上游既無控制性防洪工程，下游也無蓄水調(diào)節(jié)工程，但卻行使著流域管理的職能。隨著肯斯瓦特水庫建成發(fā)電，該渠首的防洪功能將大大減弱，既受制于水庫對水量的調(diào)節(jié)、調(diào)峰，又處于水量不得不下放的尷尬局面，同時由于該單位為準(zhǔn)公益性事業(yè)單位，既要收取水費，又要行使流域管理職能，加之歷史遺留問題繁多，多家單位交叉管理，因此對于加強(qiáng)自治區(qū)、兵團(tuán)、瑪納斯縣行使水行政管理、協(xié)調(diào)相互之間的關(guān)系問題，無疑顯得更為復(fù)雜，因此需自上而下，多方牽頭，統(tǒng)一管理，才能興利除害，造福人民。

[1]新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)石河子水利局.瑪納斯河肯斯瓦特水利樞紐工程可研報告[R].2008.10.

[2]新疆瑪納斯河流域管理處.新疆瑪納斯河流域管理處處志[Z].2006.8.

[3]新疆瑪納斯河灌區(qū)委員會.瑪河章程[Z].1993年(修訂版).

AnalysisoftheImpactonWaterResourceofManasiRiverIrrigationAreaAftertheCompletionofKensiwateReservoir

XIE Fu-dong

(XinjiangManasiRiverDrainageAreaAdministration,Shihezi832000,China)

Kensiwate Reservoir is the only reservoir being constructed in the upper reaches of Manasi River, which will generate certain impact on hydrology, water resources and water energy resources in the lower and upper reaches after completion. The author analyzes the impact level and advantages and disadvantages to various aspects after the reservoir is completed, in order to provide helps for better managing water resources of Manasi River.

Kensiwate reservoir; Manasi River; water resource; impact analysis

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A

1673-8241(2014)09-0028-05