烏什塔拉河曲惠干渠徑流分析與計(jì)算淺析

張衛(wèi)東

烏什塔拉河發(fā)源于新疆哈依都他烏山系南麓冰川區(qū)，是一條以降水補(bǔ)給為主，冰雪融水補(bǔ)給為輔的山溪性河流。烏什塔拉河全長(zhǎng)80.0 km，由東支敦達(dá)塔西哈溝和西支努雀肯郭勒溝組成，兩支流在八一水庫入庫口以上約500 m處匯合后流入八一水庫，八一水庫以下約9 km處為烏什塔拉河引水樞紐。烏什塔拉河現(xiàn)有水利工程主要為八一水庫和烏什塔拉河引水樞紐。為了擴(kuò)大烏什塔拉河水資源利用效益，規(guī)劃在下游曲惠鄉(xiāng)建設(shè)曲惠干渠引水工程。為確保灌溉工程順利進(jìn)行，需對(duì)烏什塔拉河曲惠干渠處年徑流情況進(jìn)行分析。

1 參證站確定

烏什塔拉河屬水文資料比較少的河流，茶汗通古水文站是烏什塔拉河上唯一的水文站，由新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)于1955年12月設(shè)立，設(shè)站位置位于八一水庫入庫口處，集水面積813 km2，觀測(cè)項(xiàng)目有水位、流量、水溫，于1958年2月撤銷。本次分析計(jì)算共選用周邊大山口、黃水溝、克爾古提水文站作為參證站。大山口水文站處于開都河出山口處，測(cè)站以上集水面積18827 km2，控制著開都河的來水水量，有觀測(cè)資料54年。位于和靜縣黃水溝出山口處的黃水溝水文站，于1955年6月設(shè)立，測(cè)站以上集水面積4311 km2，控制著黃水溝來水量，有觀測(cè)資料53年。位于清水河出山口處的克爾古提水文站，于1956年5月由新疆維吾爾自治區(qū)水利廳設(shè)立，測(cè)站以上集水面積1016 km2，控制著清水河來水量，有觀測(cè)資料53年。

2 八一水庫入庫口多年平均年徑流推求

本次烏什塔拉河水文站的年徑流量分析計(jì)算，利用附近清水河克爾古提水文站的資料來進(jìn)行年徑流量分析計(jì)算，從而確定出八一水庫入庫年徑流。采用不同方法分析計(jì)算出八一水庫進(jìn)庫流量測(cè)驗(yàn)斷面處的多年平均年徑流量，通過合理性分析確定年徑流量的推求。

2.1 水文比擬法

選用參證站克爾古提水文站進(jìn)行多年平均年徑流的計(jì)算，根據(jù)參證站長(zhǎng)系列均值1.248億 m3，集水面積1016 km2，設(shè)計(jì)烏什塔拉河流八一水庫進(jìn)庫流量測(cè)驗(yàn)斷面以上集水面積813 km2，計(jì)算得烏什塔拉河八一水庫入庫口處的多年平均年徑流量0.999億 m3。

2.2 徑流深等值線圖法

利用新疆水文水資源局2001年繪制的1956～2000年多年平均徑流深等值線圖，同時(shí)根據(jù)清水河出山口處的克爾古提站1956～2000多年平均年徑流，對(duì)新疆水文水資源局2001年電子版圖中清水河流域區(qū)附近的徑流深等值線進(jìn)行加密及修正，計(jì)算得八一水庫入庫口處多年平均徑流量為0.594億m3。

2.3 實(shí)測(cè)資料長(zhǎng)系列對(duì)比分析法

用1957年和2005～2008年5年平均年徑流量，經(jīng)長(zhǎng)短系列展延訂正，計(jì)算得八一水庫入庫口處多年平均徑流量為0.449億m3。用茶汗通古水文站1957年年徑流量，經(jīng)長(zhǎng)短系列展延訂正，計(jì)算得八一水庫入庫口處多年平均徑流量為0.595億m3。

2.4 成果合理性分析

水文比擬法計(jì)算成果：雖然烏什塔拉河流域與清水河流域同處于中天山南坡，河流流向一致，下墊面條件等相似，烏什塔拉河八一水庫入庫口處集水面積與克爾古提水文站集水積相差不大，但兩河流主要產(chǎn)流區(qū)的面積、流域平均高度、降水條件和冰川覆蓋面積等相差較大，所以所得結(jié)果0.999億m3僅供參考。

徑流深等值線圖法：采用編制好的1956～2000年多年平均年徑流深等值線圖，是根據(jù)周邊水文站點(diǎn)多年平均徑流資料繪制的，并且利用克爾古提站多年平均徑流量資料，對(duì)新疆水文水資源局2001年電子版圖中清水河流域區(qū)附近的徑流深等值線進(jìn)行加密及修正，充分考慮到繪制區(qū)域內(nèi)的降水、流域高度、下墊面植被和流域坡降等因素，尤其是考慮到八一水庫及周邊一百平方公里的山間盆地區(qū)域，地勢(shì)平坦基本不產(chǎn)流的實(shí)際情況，計(jì)算結(jié)果較科學(xué)可靠，所以推薦采用徑流深等值線圖量算值0.594億m3。

實(shí)測(cè)資料長(zhǎng)短系列對(duì)比分析法：用1957年和2005～2008年，5年平均年徑流量，經(jīng)長(zhǎng)短系列展延訂正所得結(jié)果0.449億m3僅供參考。用茶汗通古水文站1957年年徑流量，經(jīng)長(zhǎng)短系列展延訂正所得結(jié)果，雖然實(shí)測(cè)資料通過參證站克爾古提水文站年徑流量長(zhǎng)短系列展延訂正，但計(jì)算的水庫進(jìn)庫斷面以上流域平均徑流深不一定符合水庫進(jìn)庫斷面至引水樞紐之間區(qū)域的平均徑流深，直接采用進(jìn)庫斷面以上流域平均徑流深，推算引水樞紐處多年平均徑流量的計(jì)算結(jié)果有所偏大，計(jì)算的0.595億m3結(jié)果僅供參考。

3 烏什塔拉河引水樞紐處多年平均年徑流量和不同頻率下的年徑流量

3.1 多年平均年徑流量

采用編制修正好的徑流深等值線圖，在1∶25萬地形圖上量得烏什塔拉河引水樞紐以上集水面積973 km2，然后量算出集水面積上各徑流深等值線間的面積，以面積為權(quán)重，計(jì)算得烏什塔拉河引水樞紐以上流域的多年平均年徑流深為59.5 mm，換算成徑流量為0.579億m3。由于等值線圖資料系列截止到2000年，需要用克爾古提水文站長(zhǎng)系列多年平均徑流量進(jìn)行長(zhǎng)短系列展延訂正，經(jīng)統(tǒng)計(jì)克爾古提水文站1957～2000年短系列平均徑流量為1.203億m3，1957～2008年長(zhǎng)系列平均徑流量1.248億m3，經(jīng)過訂正公式計(jì)算，得烏什塔拉河引水樞紐多年平均徑流量為0.601億m3。

3.2 不同頻率下的年徑流量

參證站克爾古提水文站徑流觀測(cè)系列長(zhǎng)，徑流補(bǔ)給類型與設(shè)計(jì)流域基本相同，都屬于以冰川積雪融水及降雨補(bǔ)給為主的雨雪混合補(bǔ)給型河流，在烏什塔拉河引水樞紐處實(shí)測(cè)資料少的情況下，統(tǒng)計(jì)參數(shù)直接移用參證站克爾古提水文站的年徑流CV=0.460，CS=1.84，根據(jù)烏什塔拉河引水樞紐處年徑流均值0.601億m3、參數(shù)CV=0.460和CS=1.84求得烏什塔拉河引水樞紐處不同保證率下的年徑流量成果，見表1。

表1 烏什塔拉河引水樞紐處不同保證率下的年徑流量成果表

3.3 經(jīng)水庫調(diào)節(jié)后引水樞紐處多年平均年徑流量和設(shè)計(jì)年徑流量

3.3.1 水庫出庫前設(shè)計(jì)年徑流量

采用編制修正好的徑流深等值線圖，在1∶25萬地形圖上量得烏什塔拉河八一水庫出庫斷面以上集水面積940.9 km2，然后量算出集水面積上各徑流深等值線間的面積，以面積為權(quán)重，計(jì)算出八一水庫出庫閘以上流域的多年平均年徑流深為61.3 mm，換算成徑流量為0.577億 m3；八一水庫出庫閘至引水樞紐區(qū)間集水面積32.1 km2，區(qū)間的多年平均年徑流深為7.5 mm，換算成徑流量為0.0024億 m3；由于等值線圖資料系列截止到2000年，需要用克爾古提水文站長(zhǎng)系列多年平均徑流量進(jìn)行長(zhǎng)短系列展延訂正，經(jīng)統(tǒng)計(jì)克爾古提水文站1957～2000年短系列平均徑流量為1.203億 m3，1957～2008年長(zhǎng)系列平均徑流量1.248億 m3，采用訂正公式計(jì)算，得八一水庫出庫閘以上多年平均年徑流量為0.599億 m3，八一水庫出庫閘至引水樞紐區(qū)間多年平均年徑流量為0.0025億 m3。

移用參證站克爾古提水文站的年徑流統(tǒng)計(jì)參數(shù)CV=0.460，CS=1.84。根據(jù)烏什塔拉河八一水庫出庫閘以上天然進(jìn)庫年徑流量均值0.599億m3和八一水庫出庫閘至引水樞紐區(qū)間天然匯入年徑流量均值0.0025億m3，求得烏什塔拉河八一水庫出庫閘以上天然進(jìn)庫不同保證率設(shè)計(jì)年徑流量，和八一水庫出庫閘至引水樞紐區(qū)間的天然不同保證率設(shè)計(jì)年徑流量，見表2。

表2 不同保證率設(shè)計(jì)年徑流量成果表 單位：106 m3

3.3.2 水庫年徑流調(diào)節(jié)計(jì)算

八一水庫為年調(diào)節(jié)水庫，總庫容1870萬m3，其中，死庫容250萬m3，興利庫容1400萬m3，設(shè)計(jì)洪水條件下的調(diào)洪庫容為330萬m3，校核洪水條件下的調(diào)洪庫容500萬 m3，防洪與興利重復(fù)庫容400萬m3。根據(jù)八一水庫出庫閘以上多年平均徑流量和設(shè)計(jì)年徑流量、水庫控制灌區(qū)現(xiàn)狀年灌溉用水量和水庫水面蒸發(fā)強(qiáng)度及滲漏損失率（根據(jù)勘察，水庫滲漏損失率按當(dāng)月平均蓄水量的1%計(jì)算），經(jīng)水庫調(diào)節(jié)計(jì)算得到水庫多年平均徑流量下泄水量見表3。

4 曲惠干渠處設(shè)計(jì)年徑流量

烏什塔拉河曲惠干渠處引水樞紐以上來水量由兩部分組成，同時(shí)，出庫閘至引水樞紐以上區(qū)間，有部分徑流匯入。因此，烏什塔拉河曲惠干渠處的設(shè)計(jì)典型年徑流量，是由八一水庫出庫閘以上天然進(jìn)庫年徑流量經(jīng)水庫調(diào)節(jié)后的下泄水量及過程，與出庫閘至引水樞紐區(qū)間年徑流量相疊加而得，即曲惠干渠引水樞紐處的多年平均年徑流量為0.5691億 m3。

根據(jù)水庫調(diào)節(jié)計(jì)算結(jié)果分析，出庫閘以上天然進(jìn)庫年徑流設(shè)計(jì)頻率20%以上的來水年份，水庫天然來水過程均能滿足下游灌區(qū)的用水要求，水庫對(duì)年徑流過程的調(diào)節(jié)不大，此時(shí)水庫按預(yù)定的正常蓄水和汛限蓄水時(shí)，水庫蒸發(fā)和滲漏損失量在350萬 m3，所以設(shè)計(jì)頻率為5%、10%的水庫天然徑流量減去損失量水（350萬 m3）為庫調(diào)節(jié)后的年徑流量。通過水庫調(diào)節(jié)后的水庫下泄水量過程與出庫閘至引水樞紐區(qū)間天然匯入的年徑流量過程相疊加，引水樞紐處的設(shè)計(jì)年徑流量，見表3。

表3 經(jīng)水庫調(diào)節(jié)引水樞紐處不同保證率年徑流量表單位：10億 m3

5 結(jié)語

烏什塔拉河引水樞紐以上來水量由兩部分組成，由于缺乏監(jiān)測(cè)資料，采用多種計(jì)算方法，分別計(jì)算出經(jīng)八一水庫調(diào)節(jié)后的下泄水量年徑流量，出庫閘至引水樞紐區(qū)間年徑流量。通過水庫調(diào)節(jié)后的水庫下泄水量過程與出庫閘至引水樞紐區(qū)間天然匯入的年徑流量過程相疊加，得到曲惠干渠引水樞紐處的多年平均年徑流量為0.5512億m3，滿足曲惠鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)灌溉用水需求，可以進(jìn)行建設(shè)。