古爾嘎赫德河引水樞紐徑流分析與計(jì)算淺析

古力米娜·賽依德

（新疆巴音郭楞水文勘測局，新疆 庫爾勒 841000）

1 河流概況

古爾嘎赫德河發(fā)源于阿爾金山南麓和祁漫塔格山北坡，自西向東注入青海境內(nèi)的嘎斯特勒湖。古爾嘎赫德河流域地形較復(fù)雜，上游源頭位于阿爾金山與祁漫塔格山交的埡口處，海拔為4300 m。從阿爾金山、祁漫塔格山兩側(cè)山頂發(fā)育形成的數(shù)十條支流匯集與兩山之間的盆地形成古爾嘎赫德河干流，河流干流蜿蜒在山間的盆地中，河床平均坡降約5‰，在山間的盆地中沖刷形成大面積的水草沼澤地。兩側(cè)山頂發(fā)育小洪溝河水在山口附近滲入地下，在盆地兩則又以泉水形式出露，流入古爾嘎赫德河。古爾嘎赫德河水資源目前尚未開發(fā)利用，若羌縣規(guī)劃在古爾嘎赫德河上建引水樞紐工程，需對工程處的徑流和泥沙進(jìn)行分析。

2 徑流影響因素及計(jì)算方法分析

2.1 徑流影響因素分析

古爾嘎赫德河流域地處歐亞大陸腹地，氣候干燥，多大風(fēng)，屬典型的大陸性干旱氣候，年平均降水量為24.5 mm。全年夏季降水較多，最大月降水量出現(xiàn)在7月，占全年降水量的35.9%；最大連續(xù)月降水量出現(xiàn)在5月～8月，占全年降水量的82.0%。年平均蒸發(fā)量2994 mm（Φ20 mm蒸發(fā)器觀測值），折算成E601型蒸發(fā)量為1736 mm，蒸發(fā)時空變化規(guī)律與氣溫變化相同。全年盛行西北風(fēng)，多年≥8級大風(fēng)日平均數(shù)為36.9天，最大年平均風(fēng)速為10.3 m/s，年平均風(fēng)速2.1 m/s。古爾嘎赫德河水主要來源于降雨和冰雪融水，其干燥氣候和多風(fēng)天氣，嚴(yán)重影響河道徑流。

2.2 計(jì)算方法

古爾嘎赫德河與若羌河、車爾臣河、克里雅河和尼雅河發(fā)源于同一山脈，同處于昆侖山。所以擬建引水樞紐處徑流設(shè)計(jì)計(jì)算選擇克里雅河克里雅水文站、尼雅河尼雅水文站、若羌河若羌水文專用站、且末水文站為參證站。由于所選參證站均處于各自河流出山口以下數(shù)十公里處，為使資料系列一致、可靠，需要將各參證站徑流資料計(jì)算至出山口處。對于若羌河短系列資料，須先進(jìn)行出山口徑流計(jì)算，再用克里雅長系列徑流資料采用長短系列訂正法將其計(jì)算為長系列徑流成果。

3 參證站多年平均徑流分析

3.1 參評站的選取

古爾嘎赫德河流域無水文測站和水文監(jiān)測資料，屬于徑流資料極度匱乏地區(qū)，參證站的選擇對徑流分析準(zhǔn)確性至關(guān)重要。

“三性”分析參證站的選?。汗艩柛潞盏潞优c若羌河、車爾臣河、克里雅河和尼雅河都發(fā)源于同一山脈，同處于昆侖山。在有長系列徑流資料的車爾臣河、克里雅河、尼雅河中，車爾臣河與古爾嘎赫德河流域面積相差最大，面積比約為1/10。尼雅水文站2000年～2016年每年只在4月～10月觀測水文資料，年徑流量統(tǒng)計(jì)不完整，資料存在插補(bǔ)等問題。因此，本次水文分析計(jì)算選用擁有長系列實(shí)測徑流資料的克里雅作為三性分析的參證站。

水文比擬法參證站的選?。哼x取發(fā)源于昆侖山，集水面積相近、流域產(chǎn)流區(qū)高程接近的克里雅、尼雅河水文站、且末水文站、若羌河作為設(shè)計(jì)年徑流計(jì)算的參證站。

3.2 參證站設(shè)計(jì)年徑流

參證流域中克里雅河、尼雅河和車爾臣河具有長系列實(shí)測徑流資料。根據(jù)推算的克里雅出山口處（1957年～2016年）、尼雅出山口處（1978年～2016年）和車爾臣河出山口（1957年～2016年）長系列徑流資料，采用頻率曲線法對參證站進(jìn)行設(shè)計(jì)年徑流量的計(jì)算。在運(yùn)用矩法對系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)估算的基礎(chǔ)上，用適線法選配型頻率曲線推算設(shè)計(jì)年徑流量。適線時，在擬合點(diǎn)群趨勢的基礎(chǔ)上，側(cè)重考慮平、枯水年的點(diǎn)據(jù)。計(jì)算得參證站克里雅河出山口設(shè)計(jì)年徑流量均值10.243×108m3，年徑流CV為0.24；尼雅河出山口設(shè)計(jì)年徑流量均值2.414×108m3，年徑流CV為0.36；車爾臣河出山口設(shè)計(jì)年徑流量均值10.68×108m3，年徑流CV為0.39。

4 引水樞紐多年平均年徑流量分析

4.1 徑流深等值線圖量算法

利用新疆水文水資源局2001年繪制的1956年～2000年多年平均徑流深等值線圖，在1∶25萬地形圖上量得古爾嘎赫德河流域引水樞紐以上集水面積2596 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)算得引水樞紐以上流域的1956～2000年平均年徑流深為37.16mm，換算成徑流量為0.9647×108m3，見圖1。由于徑流深等值線圖資料系列為1956年～2000年，需用參證站克里雅河、車爾臣河長系列多年平均徑流量進(jìn)行長短系列展延訂正，參證站克里雅、且末水文站有1957年～2014年完整徑流資料，為使訂正系列資料同步，需將克里雅、且末年徑流資料展延插補(bǔ)到1956年。因此，本次水文分析計(jì)算克里雅、且末1956年徑流量采用各自1957年～2016年長系列多年平均值代替。

克里雅河出山口1956年～2000年多年平均年徑流量為9.413×108m3，1956年～2016 年多年平均年徑流量為 10.243×108m3，經(jīng)計(jì)算得引水樞紐多年平均徑流量為1.050×108m3。車爾臣河出山口1956年～2000年多年平均年徑流量為9.401×108m3，1956年～2016年多年平均年徑流量為10.681×108m3，經(jīng)計(jì)算得引水樞紐多年平均徑流量為1.096×108m3。徑流深等值線圖法中的徑流資料系列截止到2000年，且引水樞紐以上集水面積上徑流等值線分布密度較少，故所得結(jié)果僅供參考。

圖1 古爾嘎赫德河流域徑流深等值線圖

4.2 水文比擬法

選用參證站克里雅水文站、尼雅水文站、且末水文站和若羌專用站進(jìn)行多年平均年徑流的計(jì)算，根據(jù)參證站多年平均徑流量和集水面積，以及引水樞紐以上集水面積F庫=2596 km2。水文比擬法訂正因子k值的取值主要考慮了流域產(chǎn)流區(qū)平均高程、多年平均降水深差異等因素，根據(jù)參證站河流水文特征值及k值取值，引水樞紐處的多年平均年徑流量計(jì)算見表1。雖然克里雅河、尼雅河、車爾臣河和古爾嘎赫德河都發(fā)源于同一山脈昆侖山，下墊面條件相似，但各流域集水面積、山口以上平均高度、平均降水深度及產(chǎn)流能力都與古爾嘎赫德河存在一定的差異，故水文比擬法計(jì)算成果僅供參考。

表1 引水樞紐處多年平均年徑流量計(jì)算表

4.3 實(shí)測資料長短系列訂正法

若羌縣水利局在古爾嘎赫德河河口以上3 km處設(shè)庫拉木勒克薩依水文觀測站，觀測斷面就位于引水樞紐處，根據(jù)觀測資料的審查和整編，2015年1月～2015年12月觀測的年徑流為0.557×108m3。用參證站且末水文站還原至出山口處的長系列多年平均徑流量10.681×108m3和2015年的年徑流量15.932×108m3進(jìn)行長短系列展延訂正，經(jīng)訂正計(jì)算得引水樞紐處的多年平均徑流量為0.373×108m3。古爾嘎赫德河流域與車爾臣河流域山口以上平均高度相近，而且兩流域相互接壤，所以本次水文分析計(jì)算最后推薦實(shí)測資料長短系列訂正法計(jì)算所得結(jié)果0.373×108m3為引水樞紐處多年平均徑流量見表2。

表2 引水樞紐多年平均年徑流量成果表

4.4 引水樞紐設(shè)計(jì)年徑流

設(shè)計(jì)流域與參證站車爾臣河流域徑流都發(fā)源于阿爾金山，流域源頭接壤，下墊面條件相似，流域植被較好。在擬建引水樞紐處缺少實(shí)測資料的情況下，統(tǒng)計(jì)參數(shù)直接移用參證站且末水文站還原至出山口處1957年～2016年的年徑流CV=0.390和CS=1.755。根據(jù)擬建引水樞紐處多年平均年徑流均0.373×108m3，求得擬建引水樞紐處不同保證率設(shè)計(jì)年徑流量成果，見表3。

表3 引水樞紐處不同保證率設(shè)計(jì)年徑流量成果表

4.5 引水樞紐設(shè)計(jì)年徑流量年內(nèi)分配

典型年選擇原則：按照水量相近的原則選取，即選取典型年徑流量與設(shè)計(jì)年徑流量相近的年份；對引水工程較為不利的原則選取。通過引水樞紐處2015年的水文實(shí)測資料分析，其年徑流量為0.557×108m3，其中7、8月的徑流占到年徑流的70%；而車爾臣河5、6、7、8月的多年平均月徑流只占年徑流的56.2%，兩流域的多年平均月徑流分配比相差較大，按照對引水工程較為不利的選取原則，故設(shè)計(jì)年徑流年內(nèi)分配時，枯水年、平水年、偏豐水年和豐水年均采用引水樞紐處實(shí)測2015年年徑流年內(nèi)分配比。用2015年內(nèi)分配比乘以引水樞紐處對應(yīng)的設(shè)計(jì)年徑流量，即得到引水樞紐處設(shè)計(jì)典型年的年內(nèi)分配，見表4。

表4 引水樞紐處不同保證率設(shè)計(jì)年徑流量年內(nèi)分配表 單位：104m3

5 結(jié)語

古爾嘎赫德河基本概況沒有水文監(jiān)測站點(diǎn)，水文監(jiān)測缺乏。為了開發(fā)該水資源進(jìn)行引水工程建設(shè)，就需對工程處的徑流和泥沙進(jìn)行分析，以確保工程建設(shè)科學(xué)。文章以流域情況相近的克里雅河、尼雅河、車爾臣河水文站為參證站，采用等值線圖量算法、水文比擬法和修訂因子法，對工程處不同保證率的設(shè)計(jì)年徑流量和輸沙量進(jìn)行了分析推求。經(jīng)計(jì)算，其多年平均年徑流0.373×108m3，可供工程設(shè)計(jì)建設(shè)參考。