基于博斯騰湖論述水保護與調(diào)控

解子藤 陳曉青 潘爽 徐亞林

摘 要：以博斯騰湖為實例，結(jié)合水保思想，按照水庫進行計算，在了解博斯騰湖湖區(qū)背景資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合水資源規(guī)劃與利用課程內(nèi)容，制訂了一個設(shè)計計劃，編制了計算機軟件，針對不同工況情況進行水庫調(diào)洪計算，確定水庫防洪參數(shù)，并進一步熟練掌握了水庫調(diào)洪計算的列表試算法。

關(guān)鍵詞：博斯騰湖 水保護 算法

一、博斯騰湖區(qū)域概況

自古至今，博斯騰湖在水資源十分珍貴的新疆南部地區(qū)，有著十分重要的意義。對博斯騰湖水資源實施科學調(diào)度、實施全面規(guī)劃，統(tǒng)籌兼顧、標本兼治、綜合治理、優(yōu)化配置、全面節(jié)約、有效保護就顯得尤為重要。這對實現(xiàn)博斯騰湖水資源的可持續(xù)利用，支撐和保障區(qū)域內(nèi)的人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟社會的協(xié)調(diào)、持續(xù)發(fā)展，造福各族人民，意義非凡。

博斯騰湖流域包括焉耆盆地的焉耆縣，和靜縣，和碩縣，博湖縣及孔雀河流域的庫爾勒市，尉犁縣共五縣一市。境內(nèi)駐有新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)二師所屬團場以及中國石油塔里木油田公司、塔里木石化工程指揮部、塔里木河南油田勘探公司、中國石化新疆公司、南疆鐵路臨管處等中央、自治區(qū)單位。

二、水文資料整理與分析

在博斯騰湖流域，由于其特殊的地形、地貌及水文氣象條件，形成了其獨特的水文系統(tǒng)。為了闡明流域水文氣候特征，分析影響水文氣象變化的主要因素，尋找該區(qū)水資源及其他資源合理開發(fā)途徑，自從建國初期開始設(shè)立水文站和氣象站以來，該區(qū)先后設(shè)立了5個水文站和10多個氣象站，觀測系列超過44年（截至2000年）的臺詹多處?；旧夏芊从巢┧跪v湖流域的水文循環(huán)特征，也為科學分析博斯騰湖流域水文過程、水循環(huán)過程機理提供了寶貴的基礎(chǔ)資料。

（一）水資源基本信息的組成

在水資源開發(fā)、利用和管理工程中，需要大量的水文及相關(guān)數(shù)據(jù)資料，如果這些數(shù)據(jù)全部靠人工和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理方式，不僅浪費人力、物力，而且也難以保證數(shù)據(jù)的完整性、安全性和準確性。隨著科學技術(shù)的不斷提高，計算機科學日漸成熟，其強大的功能已被人們深刻認識，它已進入人類社會的各個領(lǐng)域并發(fā)揮著越來越重要的作用。

一般情況下，一個水文系統(tǒng)或一個流域內(nèi)，它的水資源基本信息主要包括：降水量、蒸發(fā)量、徑流量、生物狀況、灌溉面積、引水量統(tǒng)計及其他社會經(jīng)濟指標等。可以把它們分為五大類：

（1）水文氣象觀測值。包括降雨量、蒸發(fā)量、徑流量、流量、流速、水位、水溫等；

（2）水資源量計算。水資源總量、地表水資源量、地下水資源量、水資源可利用量、徑流系數(shù)；

（3）水環(huán)境及生態(tài)環(huán)境。包括各種水質(zhì)指標、污水排放量、各種類型植被面積、森林覆蓋率、鹽漬化面積、沙化面積、水土流失面積、水生物（如魚量、蘆葦面積等）；

（4）社會經(jīng)濟指標。包括人口數(shù)量（城鎮(zhèn)人口、農(nóng)村人口）、工業(yè)產(chǎn)值、農(nóng)業(yè)產(chǎn)值、國民生產(chǎn)總值、耕地面積、糧食產(chǎn)量、載畜量；

（5）用水指標。包括工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水、生活用水、各種用水定額、工業(yè)用水重復(fù)率、渠系水利用系數(shù)、水有效利用系數(shù)、可供水量、水資源利用率。

這些基本信息的種類及詳細程度要根據(jù)研究地區(qū)實際情況和研究問題的深度而定。以上所列的基本信息可能對某些問題還需要增加一些新信息，可能有些信息不重要而被舍棄。針對博斯騰湖流域水資源可持續(xù)利用研究，我們選擇主要信息及其指標。

1.降水量

在該區(qū)降水量較少，但隨著空間位置的不同而有較大的差異。我們這里列舉了7個降水量觀測站資料，分別為：巴音布魯克、巴侖臺、大山口、和碩、焉耆、博湖、塔什店。7個觀測站1998～2000年的月降水量及其多年平平均降水量。

可以名顯看出：在該流域，大山口及其以上集水面積、降水量明顯增加，是流域里主要降水集中區(qū)；而在大山口以下，降水量明顯變?。ㄅc大山口以上降水集中區(qū)相比），從大山口到下游的塔什店，降水量有遞減的趨勢，但變化不大基本接近。和碩、焉耆、博湖、塔什店四個觀測站1998～2000年的月降水量曲線。

2.蒸發(fā)量

博斯騰湖流域水文氣象部門設(shè)立水面蒸發(fā)觀測站點多處，但是時間序列較長的觀測站不多。受收集資料的限制，下面僅列出大山口、塔什店、博湖三個臺站的部分觀測資料（20cm口徑蒸發(fā)皿水面蒸發(fā)量觀測資料）進行分析。

三、博斯騰湖洪水調(diào)節(jié)計算軟件開發(fā)及使用說明

（一）概述

水庫調(diào)洪演算原理雖然比較簡單，但是計算過程卻十分繁瑣復(fù)雜。首先，設(shè)計洪水過程的每一時段的調(diào)洪演算都需經(jīng)過反復(fù)的假定、試算，計算工作量很大，而且要求設(shè)計人員具有豐富的水利計算和水力學計算方面的專業(yè)知識。耗時耗力，且計算結(jié)果具有較大的誤差。相關(guān)問題亟待解決。

有鑒于此，我們在指導(dǎo)老師的幫助下，設(shè)計了此調(diào)洪計算軟件。本軟件由visual basic 6.0編寫而成，可有效解決計算量巨大的問題，有針對性地解決博斯騰湖在已知設(shè)計頻率來水流量情況下的調(diào)洪演算過程計算。通過計算機的不斷試算，將下泄流量過程和其對應(yīng)的庫容、水位變化導(dǎo)出在txt文件中，便于使用excel進行繪制下泄流量曲線和水位變化曲線，求出相應(yīng)的特征水位和特征庫容，輸出在軟件中。軟件的開發(fā)原理、運行步驟和使用說明分述如下。

（二）開發(fā)原理

調(diào)洪演算的核心是水量平衡方程。其基本含義是：在某一時段Δt內(nèi)，入庫水量減去庫水量，應(yīng)等于該時段內(nèi)水庫增加或減少的蓄水量。用方程來表示就是

式中：Q1、Q2為時段初、末入庫流量，m3/s；q1、q2為時段初、末出庫流量，m3/s；V1、V2為時段初、末水庫蓄水量，m3；Δt為計算時段，s。 ①式即水量平衡方程，②式是水庫下泄能力曲線。

入庫流量過程Q～T是已知的，出庫流量q～T曲線未知，但是可以先假設(shè)一個q作為初始流量進行計算。水庫的正常水位對應(yīng)的蓄水量也是已知的，計算時通過假設(shè)的q，算出V2，然后用水庫的Z～V曲線（庫水位～庫容曲線）及泄水工程的泄水能力綜合得出的庫容泄水曲線來插值，得到Q，再代回計算V2。這樣不斷試算，直到兩個量滿足精度要求。這樣再將該時段末的量做為下一時段初的對應(yīng)的量，進行同樣計算，就可以得到每一時段對應(yīng)的泄量，從而得到出庫流量曲線。將不同時段的出庫流量和入庫流量對應(yīng)畫在圖上，在兩線交點之后，泄水流量大于來水，所以交點處的庫容最大。由該點求出所需的最終結(jié)果：水庫最大下泄量及對應(yīng)的防洪庫容、水庫最高水位。

參考文獻：

[1] 夏軍，左其亭，邵民誠《博斯騰湖水資源可持續(xù)利用：理論？方法？實踐》著

[2] 王水獻，董新光，吳彬《博斯騰湖流域水土資源開發(fā)與可持續(xù)發(fā)展》著

[3] 龔沛曾《Visual basic程序設(shè)計教程》（第三版）等著

作者簡介：

解子藤（1999.07-），男，漢族，籍貫：山西臨汾吉縣，身份證號： 142630199907161035，本科生，研究方向：給排水科學與工程；

陳曉青（1996.03-），女，漢族，籍貫：山東省德州市樂陵市，身份證號： 37148119960329004X，本科生，研究方向：水利水電工程；

潘爽（1996.06.-）女，漢族，安徽省滁州市，身份證號3411261996060802444，本科生，研究方向：水利水電工程

徐亞林（1995.11.-）男，漢族，河南省商丘市，身份證號4114403199511275719，本科生，研究方向：水利水電工程；