新疆山區(qū)水庫(kù)參與調(diào)度后平原水庫(kù)廢棄可行性分析

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(石河子大學(xué) 水利建筑工程學(xué)院，新疆 石河子 832000)

新疆山區(qū)水庫(kù)參與調(diào)度后平原水庫(kù)廢棄可行性分析

張少博，何新林，劉兵，彭飛，張葉

(石河子大學(xué) 水利建筑工程學(xué)院，新疆 石河子 832000)

新疆山區(qū)水庫(kù)參與調(diào)度后部分平原水庫(kù)可不再承擔(dān)原有任務(wù)，使平原水庫(kù)廢棄成為可能。以瑪納斯河灌區(qū)夾河子水庫(kù)為例，對(duì)比分析夾河子水庫(kù)廢棄前后灌區(qū)種植業(yè)與水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度方案的變化，確定平原水庫(kù)廢棄的可行性及對(duì)灌區(qū)種植業(yè)與水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度等的影響。結(jié)果表明：夾河子水庫(kù)廢棄可以降低水庫(kù)群年蒸發(fā)(980.9萬(wàn)～1 884.0萬(wàn)m3)與滲漏(135.7萬(wàn)～878.2萬(wàn)m3)損失；豐水年與平水年增加水庫(kù)群棄水量(分別增加3 474.4萬(wàn),1 360.1萬(wàn)m3)，枯水年減少棄水量(2 140.1萬(wàn)m3)；顯著提高灌區(qū)種植業(yè)產(chǎn)值(30.8%～43.9%)與種植面積(17.4%～29.9%)。故山區(qū)水庫(kù)參與調(diào)度后夾河子水庫(kù)廢棄可行，而新疆其他類似地區(qū)也可以有選擇地廢棄部分水深淺、庫(kù)容小、安全狀態(tài)差的平原水庫(kù)。

新疆；平原水庫(kù)廢棄；種植業(yè)；水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度；瑪納斯河灌區(qū)

1 研究背景

新疆自治區(qū)成立后，為充分利用水資源，新疆興建了500多座水庫(kù)(平原水庫(kù)超過(guò)90%)，總庫(kù)容達(dá)到60億m3，有力促進(jìn)了自治區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展[1]。但由于經(jīng)濟(jì)與技術(shù)條件限制，許多水庫(kù)在修建時(shí)未按設(shè)計(jì)要求施工，部分水庫(kù)運(yùn)行時(shí)險(xiǎn)情高發(fā)，危及灌區(qū)安全[2]。同時(shí)，平原水庫(kù)水深淺、水面面積寬廣、蒸發(fā)滲漏損失嚴(yán)重，導(dǎo)致灌區(qū)水資源利用效率偏低[2]。近年來(lái)，新疆加快了山區(qū)水庫(kù)的興建工作,而平原水庫(kù)由于興建較早，管理不善，大多面臨老化失修的問(wèn)題。山區(qū)水庫(kù)興建后平原水庫(kù)作用降低，平原部分水庫(kù)廢棄成為可能。水庫(kù)廢棄是其生命周期中一個(gè)重要階段，是在水庫(kù)病險(xiǎn)老化、功能喪失、經(jīng)濟(jì)效益衰退等因素作用下的必然結(jié)果。楊孟[3]曾經(jīng)采用網(wǎng)絡(luò)分析方法研究了安徽黑洼水庫(kù)的廢棄可能;黃海真等[4]也對(duì)黑河流域黃藏寺水利樞紐替代平原水庫(kù)的環(huán)境影響進(jìn)行了研究。

新疆水庫(kù)功能通常以防洪、灌溉為主，發(fā)電無(wú)條件服從于防洪與灌溉，水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度服從灌區(qū)水資源優(yōu)化配置需求。20世紀(jì)90年代，聯(lián)合國(guó)出版了《水與可持續(xù)發(fā)展準(zhǔn)則：原理與政策方案》一書，標(biāo)志著水資源優(yōu)化配置發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)相對(duì)成熟的階段[5]。近年來(lái)，粒子群算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、博弈論等也被大量應(yīng)用于水資源優(yōu)化配置方面[6-13]。

本文通過(guò)構(gòu)建瑪納斯河灌區(qū)(簡(jiǎn)稱“瑪河灌區(qū)”)水資源優(yōu)化配置模型,分析夾河子水庫(kù)廢棄對(duì)灌區(qū)種植業(yè)與水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度的影響。模型采用系統(tǒng)分解與逐步逼近的思路，將水資源優(yōu)化配置分解為灌區(qū)種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化與水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度優(yōu)化2部分，采用成熟穩(wěn)定的MatLab優(yōu)化工具箱求解以保證求解精度。通過(guò)對(duì)比分析平原水庫(kù)廢棄前后灌區(qū)種植業(yè)與水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度方案的變化，確定山區(qū)水庫(kù)參與調(diào)度后平原水庫(kù)廢棄的可行性以及對(duì)灌區(qū)種植業(yè)與水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度等的影響，同時(shí)也為新疆其他類似地區(qū)提供合理參考。

2 研究區(qū)概況

新疆瑪納斯河發(fā)源于天山北麓中段43號(hào)冰川，干流全長(zhǎng)324 km(河源至小拐)，年平均徑流量為12.61億m3[14]，出山口處建有肯斯瓦特水文站(86°05′E,43°59′N)，海拔940.0 m?，敽庸鄥^(qū)下設(shè)石河子灌區(qū)、下野地灌區(qū)、莫索灣灌區(qū)3個(gè)子灌區(qū)(如圖1、表1)，現(xiàn)有水庫(kù)5座(如表2所示)。水庫(kù)中肯斯瓦特水庫(kù)為山區(qū)水庫(kù)，承擔(dān)灌區(qū)主要防洪任務(wù)，兼顧灌溉與發(fā)電；平原水庫(kù)中蘑菇湖水庫(kù)、躍進(jìn)水庫(kù)分別承擔(dān)下野地、莫索灣灌區(qū)主要灌溉供水任務(wù)，大泉溝水庫(kù)承擔(dān)下野地灌區(qū)供水小流量調(diào)節(jié)任務(wù)，夾河子水庫(kù)主要用于平衡下野地灌區(qū)和莫索灣灌區(qū)用水需求。由表2及水庫(kù)所承擔(dān)任務(wù)可知，蘑菇湖水庫(kù)與躍進(jìn)水庫(kù)均承擔(dān)主要灌溉任務(wù)，且水庫(kù)庫(kù)容大、淤積庫(kù)容小，不可能廢棄；大泉溝水庫(kù)庫(kù)容雖小，調(diào)節(jié)能力有限，但水庫(kù)是石河子地區(qū)著名旅游景區(qū)，同時(shí)承擔(dān)著漁業(yè)養(yǎng)殖的任務(wù)，且水庫(kù)大壩狀態(tài)良好，淤積庫(kù)容小，有效庫(kù)容高于夾河子水庫(kù)，也不宜廢棄；夾河子水庫(kù)淤積嚴(yán)重，有效庫(kù)容最小，且水庫(kù)大壩屬于Ⅲ類壩，險(xiǎn)情多發(fā)，而其承擔(dān)的防洪與灌溉調(diào)節(jié)任務(wù)由肯斯瓦特水庫(kù)實(shí)現(xiàn)，故可作為合理的廢棄選擇。

圖1 瑪河灌區(qū)子灌區(qū)劃分與水系分布Fig.1 Sub-irrigations in Manasi RiverIrrigation Area

表1 瑪河灌區(qū)各子灌區(qū)劃分情況Table 1 Scope and area of sub-irrigations inManasi River Irrigation Area

表2 瑪河灌區(qū)水庫(kù)庫(kù)容Table 2 Storage capacities of reservoirs in ManasiRiver Irrigation Area

3 研究區(qū)水資源優(yōu)化配置模型構(gòu)建與求解

由于瑪河灌區(qū)水庫(kù)群主要任務(wù)為灌區(qū)的防洪與灌溉，灌區(qū)內(nèi)工業(yè)、生活、市政供水等不足總供量的5%，故本研究以灌區(qū)種植業(yè)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值為主要目標(biāo)，以灌區(qū)防洪，工業(yè)、生活、市政、生態(tài)等供水，水工建筑物安全等為約束，依據(jù)灌區(qū)內(nèi)子灌區(qū)劃分與水系分布建立灌區(qū)水資源優(yōu)化配置模型,如圖2所示，并依據(jù)圖2構(gòu)建數(shù)學(xué)模型。

圖2 瑪河灌區(qū)水資源優(yōu)化配置模型Fig.2 Model of optimized water resources allocation in Manasi River Irrigation Area

3.1 目標(biāo)函數(shù)

數(shù)學(xué)模型的目標(biāo)函數(shù)為

(1)

式中：I為灌區(qū)種植業(yè)產(chǎn)值；Si,j為第i子灌區(qū)第j作物種植面積；Pi,j為第i子灌區(qū)第j作物單位面積產(chǎn)值；n為作物種類數(shù)。

3.2 約束條件

(1) 第i子灌區(qū)第j作物種植面積約束條件為

Si,j,min≤Si,j≤Si,j,max。

(2)

式中Si,j,min和Si,j,max分別為第i子灌區(qū)第j作物種植面積下限和上限。

(2) 第i子灌區(qū)種植面積約束條件為

Si,min≤Si≤Si,max。

(3)

式中：Si為第i子灌區(qū)種植面積；Si,min和Si,max分別為第i子灌區(qū)種植面積下限和上限。

(3) 第i子灌區(qū)產(chǎn)值約束條件為

(4)

式中：Ii,min為第i子灌區(qū)種植業(yè)產(chǎn)值下限；Ii為第i子灌區(qū)種植業(yè)產(chǎn)值。

(4) 第i子灌區(qū)第k月供水量約束條件為

Vi,k,ir,ne+Vi,k,ot,ne≤Vi,k,ca,pr+Vi,k,gw,pr+Vi,k,ot,pr。

(5)

式中：Vi,k,ir,ne為第i子灌區(qū)第k月灌溉需水；Vi,k,ot,ne為第i子灌區(qū)第k月其他需水(工業(yè)、生活、市政等)；Vi,k,ca,pr為第i子灌區(qū)第k月渠系供水；Vi,k,gw,pr為第i子灌區(qū)第k月地下水開采量；Vi,k,ot,pr為第i子灌區(qū)第k月其他可利用水量。

(5) 第i子灌區(qū)第k月地下水開采量約束條件為

Vi,k,gw,pr,min≤Vi,k,gw,pr≤Vi,k,gw,pr,max。

(6)

式中Vi,k,gw,pr,min和Vi,k,gw,pr,max分別為第i子灌區(qū)第k月地下水開采量下限和上限。

(6) 第i子灌區(qū)地下水年開采總量約束條件為

(7)

式中Vi,gw,pr,max為第i子灌區(qū)地下水年開采量上限。

(7) 第k月夾河子水庫(kù)下游瑪河河道生態(tài)需水約束條件為

Vk,ne≤Vk,pr。

(8)

式中：Vk,ne為第k月生態(tài)需水量；Vk,pr為第k月生態(tài)供水量。

(8) 第i分匯水點(diǎn)水量平衡約束條件為

(9)

式中：Vj,k,in為流向第i分匯水點(diǎn)的第j渠道第k月輸水量；ηj為第j渠道水利用系數(shù)；Vj,k,ou為流出第i分匯水點(diǎn)的第j渠道第k月輸水量。

(9) 第i水庫(kù)第k月水量平衡約束條件為

Vi,k-1+Vi,k,ca,in+Vi,k,ot,in-Vi,k,ev-

Vi,k,le-Vi,k,ca,ou=Vi,k。

(10)

式中：Vi,k-1為第i水庫(kù)第k-1月末蓄水量；Vi,k,ca,in為第i水庫(kù)第k月渠道入庫(kù)水量；Vi,k,ot,in為第i水庫(kù)第k月其他入庫(kù)水量；Vi,k,ev為第i水庫(kù)第k月蒸發(fā)損失；Vi,k,le為第i水庫(kù)第k月滲漏損失；Vi,k,ca,ou為第i水庫(kù)第k月渠道出庫(kù)水量；Vi,k為第i水庫(kù)第k月末蓄水量。

(10) 第i水庫(kù)蓄水上下限約束條件為

Vi,k,min≤Vi,k≤Vi,k,max。

(11)

式中Vi,k,min和Vi,k,max分別為第i水庫(kù)第k月蓄水下限和上限。

(11) 第j渠道輸水能力約束條件為

0≤Vj,k≤Vj,k,max。

(12)

式中：Vj,k為第j渠道第k月輸水量；Vj,k,max為第j渠道第k月允許最大輸水量。

(12) 非負(fù)約束條件為

0≤x。

(13)

式中x代表模型中所有物理量。

3.3 水庫(kù)蒸發(fā)、滲漏損失估算

(1) 第i水庫(kù)第k月蒸發(fā)損失可由式(14)計(jì)算。

Vi,k,ev=Ei,kSi,k。

(14)

式中：Ei,k為第i水庫(kù)第k月水面蒸發(fā)量；Si,k為第i水庫(kù)第k月月平均水面面積。

(2) 第i水庫(kù)第k月滲漏損失可由式(15)計(jì)算。

Vi,k,le=αi,k(Vi,k-1+Vi,k)/2 。

(15)

式中αi,k為第i水庫(kù)第k月滲漏系數(shù)。

3.4 模型求解

模型首先以灌區(qū)作物種植面積、總種植面積、渠道輸水能力為約束條件，利用線性優(yōu)化方法確定在不考慮供水能力的條件下灌區(qū)種植業(yè)產(chǎn)值上限(Imax)與下限(Imin)。然后依次賦值總灌區(qū)種植業(yè)產(chǎn)值為Imin+n×0.1×(Imax-Imin)(n=1,2,…,10)，利用多目標(biāo)達(dá)到算法確定灌區(qū)產(chǎn)值等于既定產(chǎn)值且各子灌區(qū)各月份作物需水量最小時(shí)灌區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)，以此計(jì)算各子灌區(qū)各月份種植業(yè)需水量。最后以生態(tài)供水、子灌區(qū)地下水開采量、地下水年開采總量、夾河子水庫(kù)下游瑪河河道生態(tài)需水、灌區(qū)供水量、分匯水點(diǎn)水量平衡、水庫(kù)水量平衡、水庫(kù)蓄水上下限、渠道輸水能力等為約束條件，以灌區(qū)水量損失最小為目標(biāo)函數(shù)采用非線性優(yōu)化算法從1—12月份逐月進(jìn)行水庫(kù)群優(yōu)化調(diào)度，如果到12月份仍然能夠滿足所有限制條件，則優(yōu)化成功并增加產(chǎn)值再次優(yōu)化，否則將調(diào)整步長(zhǎng)修改為原來(lái)的0.1倍后再進(jìn)行優(yōu)化。如此進(jìn)行直至產(chǎn)值步長(zhǎng)低于0.000 1×(Imax-Imin)(此時(shí)產(chǎn)值誤差已在容許范圍內(nèi))時(shí)退出優(yōu)化過(guò)程，完成模型求解工作。模型求解流程如圖3所示。

圖3 水資源優(yōu)化配置模型求解流程Fig.3 Flowchart of the optimization model of water resources allocation

4 結(jié)果分析

研究利用肯斯瓦特水文站1957—2012年逐月徑流數(shù)據(jù)通過(guò)P-Ⅲ曲線確定來(lái)水頻率P分別為25%，50%，75%時(shí)肯斯瓦特水文站月徑流過(guò)程，同時(shí)為考慮洪水年水庫(kù)群調(diào)度能力，選擇年徑流總量最高的1999年徑流過(guò)程(P=0.87%)作為洪水代表年，各水平年及洪水代表年流量過(guò)程如表3所示。

表3 洪水代表年及水平年月徑流量過(guò)程 Table 3 Monthly runoff processes at Kensiwatestation in typical flood year and hydrologicalyears of P=25%, P=50% and P=75% 108m3

由于肯斯瓦特水庫(kù)距離肯斯瓦特水文站僅有2.3 km，且水庫(kù)與水文站之間河道沒有支流匯入或水量分出，故可直接將水文站月徑流過(guò)程作為相應(yīng)水平年肯斯瓦特水庫(kù)入庫(kù)徑流量輸入模型，進(jìn)而分析夾河子水庫(kù)廢棄前后灌區(qū)種植業(yè)與水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度方案的變化。

4.1 水庫(kù)群蒸發(fā)、滲漏損失

運(yùn)行模型可得P分別為25%,50%,75%時(shí),夾河子水庫(kù)廢棄前后瑪河灌區(qū)不同種植業(yè)產(chǎn)值下的水資源優(yōu)化配置方案，從中提取P分別為25%, 50%, 75%時(shí)夾河子水庫(kù)廢棄前后水庫(kù)群蒸發(fā)、滲漏損失,如圖4所示。

圖4 夾河子水庫(kù)廢棄前后水庫(kù)群蒸發(fā)損失及滲漏損失對(duì)比Fig.4 Evaporation losses and leakage losses of the reservoir group before and after the abandonment of Jiahezi Reservoir

由圖4可知，夾河子水庫(kù)廢棄能夠顯著降低水庫(kù)群年蒸發(fā)損失，滲漏損失也有所降低但降幅較小。來(lái)水頻率P分別為25%，50%，75%時(shí)水庫(kù)群年蒸發(fā)損失降低幅度分別為980.9萬(wàn)，1 596.9萬(wàn)，1 884.0萬(wàn)m3，降低比例分別為17.3%，27.9%，31.0%；滲漏損失削減量分別為135.7萬(wàn)，628.7萬(wàn)，878.2萬(wàn)m3，削減比例分別為4.9%，21.3%，28.7%。這主要是因?yàn)閵A河子水庫(kù)廢棄可以避免被迫在夾河子水庫(kù)蓄水并在較大程度上削減平原水庫(kù)群水面面積，進(jìn)而減少水庫(kù)群蒸發(fā)、滲漏損失。

4.2 水庫(kù)群棄水量

水庫(kù)群年棄水量如表4所示。由表4可知，來(lái)水頻率P分別為25%，50%時(shí)夾河子水庫(kù)廢棄后水庫(kù)群年棄水量有所增加，增加幅度分別為3 474.4萬(wàn)，1 361.0萬(wàn)m3，這主要是因?yàn)閵A河子水庫(kù)廢棄導(dǎo)致水庫(kù)群總庫(kù)容減小、調(diào)節(jié)能力下降。但P分別為25%，50%時(shí),夾河子水庫(kù)廢棄后,灌區(qū)種植業(yè)最高產(chǎn)值與種植面積均已達(dá)到最高值，故此時(shí)水庫(kù)群棄水增加對(duì)灌區(qū)并無(wú)不利之處。同時(shí)，水庫(kù)群棄水直接進(jìn)入夾河子水庫(kù)下游瑪河河道，有利于下游河道生態(tài)植被的恢復(fù)與灌區(qū)生態(tài)安全的良性維持。P=75%時(shí)，夾河子水庫(kù)廢棄可以顯著降低水庫(kù)群棄水量，降幅為2 140.1萬(wàn)m3，有利于維持灌區(qū)種植業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。由于模型中設(shè)定夾河子水庫(kù)每年向水庫(kù)下游瑪河河道供應(yīng)不低于肯斯瓦特站年徑流量的10%作為生態(tài)供水(現(xiàn)狀年基本不供水)，故水庫(kù)群棄水減少對(duì)下游河道生態(tài)植被影響并不嚴(yán)重。

表4 夾河子水庫(kù)廢棄前后水庫(kù)群年棄水量Table 4 Abandoned water amount of reservoirgroup before and after the abandonment ofJiahezi Reservoir 104m3

4.3 水庫(kù)年平均有效蓄水量

引入水庫(kù)有效蓄水量(Vef)為水庫(kù)實(shí)際蓄水量(Vac)與水庫(kù)死庫(kù)容(Vde)之差，即

Vef=Vac-Vde。

(16)

水庫(kù)群年平均有效蓄水量如表5所示。由表5可知，來(lái)水頻率P=25%時(shí)夾河子水庫(kù)廢棄后水庫(kù)群有效蓄水量增加了3 371.9萬(wàn)m3，其中山區(qū)水庫(kù)和平原水庫(kù)群分別增加1 859.0萬(wàn),1 512.9萬(wàn)m3，有利于增加山區(qū)水庫(kù)的發(fā)電效益以及水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度的靈活性；P=50%時(shí)夾河子水庫(kù)廢棄前后水庫(kù)群有效蓄水量變化不大，僅下降142.4萬(wàn)m3；P=75%時(shí)夾河子水庫(kù)廢棄后水庫(kù)群有效蓄水量下降了1 869.0萬(wàn)m3，其中山區(qū)水庫(kù)和平原水庫(kù)群分別下降了1 402.3萬(wàn),466.8萬(wàn)m3，減少的水量主要用于增加灌區(qū)的種植面積，進(jìn)而提高灌區(qū)種植業(yè)產(chǎn)值。

表5 夾河子水庫(kù)廢棄前后水庫(kù)年平均有效蓄水量Table 5 Annual effective storage of reservoir groupbefore and after the abandonment ofJiahezi Reservoir 104m3

4.4 灌區(qū)種植業(yè)最高產(chǎn)值與種植面積

灌區(qū)種植業(yè)最高產(chǎn)值與種植面積如表6所示。由表6可知，來(lái)水頻率P分別為50%，75%時(shí)夾河子水庫(kù)廢棄能顯著提高灌區(qū)種植業(yè)最高產(chǎn)值與種植面積，最高產(chǎn)值提升比例分別為30.8%，43.9%，最高種植面積提升比例分別為17.4%，29.9%。種植面積與產(chǎn)值的提高主要原因是夾河子水庫(kù)的廢棄可以在較大程度上降低水庫(kù)群蒸發(fā)、滲漏損失并解除夾河子水庫(kù)死庫(kù)容限制，提高水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度靈活性，增加灌區(qū)灌溉供水。由于灌區(qū)總耕地面積限制，且P=25%時(shí)夾河子水庫(kù)廢棄前就已經(jīng)達(dá)到最高產(chǎn)值與種植面積，故夾河子水庫(kù)廢棄并不能提高豐水年灌區(qū)種植業(yè)最高產(chǎn)值與種植面積。

表6 夾河子水庫(kù)廢棄前后灌區(qū)種植業(yè)最高產(chǎn)值與種植面積Table 6 Maximum output values and cultivated areas ofplanting industry in the irrigation area beforeand after the abandonment of Jiahezi Reservoir

5 結(jié) 論

綜合而言，夾河子水庫(kù)廢棄對(duì)灌區(qū)及水庫(kù)群影響如下：

(1)可以顯著降低水庫(kù)群年蒸發(fā)損失(980.9萬(wàn)～1 884.0萬(wàn)m3)，并削減一定的滲漏損失量(135.7～878.2萬(wàn)m3)。

(2)豐水年與平水年可以增加水庫(kù)群棄水量(分別增加3 474.4萬(wàn),1 361.0萬(wàn)m3)，有利于夾河子水庫(kù)下游瑪河河道生態(tài)恢復(fù)與灌區(qū)生態(tài)安全的良性維持，枯水年減少水庫(kù)群棄水量(2 140.1萬(wàn)m3)，有利于維持灌區(qū)種植業(yè)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展，對(duì)生態(tài)植被影響不大。

(3)豐水年可以增加水庫(kù)群有效蓄水量(3 371.9萬(wàn)m3)，有利于增加山區(qū)水庫(kù)的發(fā)電效益以及水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度靈活性，平水年影響不大，枯水年則會(huì)減少有效蓄水量(1 869.0萬(wàn)m3)。

(4) 平水年與枯水年可以顯著提高灌區(qū)種植業(yè)最高產(chǎn)值(分別提高30.8%,43.9%)與總種植面積(分別提高17.4%,29.9%)，豐水年由于灌區(qū)總耕地面積限制，無(wú)法提高最高產(chǎn)值與種植面積。

綜上所述，夾河子水庫(kù)廢棄有利于灌區(qū)種植業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水庫(kù)群的聯(lián)合調(diào)度，也有利于下游瑪河河道生態(tài)植被的恢復(fù)與灌區(qū)生態(tài)安全的良性維持。至于水庫(kù)群的防洪問(wèn)題，肯斯瓦特水庫(kù)的建成使水庫(kù)群總庫(kù)容增加了1.8億m3，而廢棄夾河子水庫(kù)僅僅減少了0.35億m3，并且肯斯瓦特水庫(kù)位于瑪納斯河出山口位置，地理位置更有利于防洪，因此廢棄夾河子水庫(kù)不會(huì)對(duì)水庫(kù)群防洪造成不利影響。故山區(qū)肯斯瓦特水庫(kù)參與調(diào)度后，夾河子水庫(kù)可以予以廢棄。

就新疆地區(qū)而言，山區(qū)水庫(kù)參與調(diào)度前，灌區(qū)平原水庫(kù)群一般能夠滿足灌區(qū)防洪與灌溉需求，山區(qū)水庫(kù)參與調(diào)度后，部分平原水庫(kù)可不再承擔(dān)原有任務(wù)。因此，可以有選擇地廢棄部分水深淺、庫(kù)容小、安全狀態(tài)差的平原水庫(kù)以減少平原水庫(kù)群蒸發(fā)滲漏損失，解除水庫(kù)死庫(kù)容限制，提高水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度靈活性與灌區(qū)水資源利用效率。

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Feasibility of Abandoning Plain Reservoirs after the Operation ofMountain Reservoirs in Xinjiang

ZHANG Shao-bo,HE Xin-lin, LIU Bing, PENG Fei, ZHANG Ye

(College of Water Conservancy and Architectural Engineering, Shihezi University, Shihezi 832000, China)

Abandoning some reservoirs in the plain region of Xinjiang becomes possible as they undertake no task any more after the operation of mountain reservoirs. With the Jiahezi Reservoir in Manasi River Irrigation Area in Xinjiang as a case study, we investigate the feasibility of abandoning Jiahezi reservoir and the influence of abandonment on planting industry and reservoir group scheduling by analyzing the changes in planting industry in the irrigation area and schemes of reservoir scheduling before and after the abandonment of the Jiahezi Reservoir. Results show that abandoning Jiahezi Reservoir would reduce annual evaporation loss (by 980.9×104～1884.0×104m3) and leakage loss (by 135.7×104～878.2×104m3) of the reservoir group; improve the water quantity abandoned by the reservoir group (by 3474.4×104and 1 360.1×104m3respectively) in high and normal flow years but reduce (by 2 140.1×104m3) in low flow years; significantly improve the output value of planting industry (by 30.8%～43.9%) and the cultivated area (by 17.4%～29.9%). Therefore, we conclude that the Jiahezi Reservoir can be abandoned after the operation of mountain reservoirs. Some other plain reservoirs of shallow water depth, small storage capacities and unsafe status in other similar areas in Xinjiang can also be abandoned.

Xinjiang; abandonment of plain reservoirs; planting industry; joint operation of reservoir group; Manasi River Irrigation area

2016-09-05；

2016-10-31

國(guó)家自然基金地區(qū)科學(xué)基金項(xiàng)目(51469028)；國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃水資源高效利用專項(xiàng)(2017YFC0404304)

張少博(1990-)，男，河南商丘人，碩士研究生，研究方向?yàn)樗乃Y源。E-mail:1821428739@qq.com

劉 兵(1983-)，男，新疆石河子人，副教授，博士，研究方向?yàn)樗Y源開發(fā)利用與管理。E-mail:liub198306@163.com

10.11988/ckyyb.20160913

TV697.1

A

1001-5485(2018)01-0023-06

(編輯：陳 敏)