阿爾塔什水利樞紐修建對下游河段水文特性的影響

卡斯木江·買買提

（新疆喀什噶爾河流域管理局，新疆 喀什 844000）

1 阿爾塔什水利樞紐概況

葉爾羌河流域地理坐標(biāo)為東經(jīng)74°28′～80°45′，北緯34°50′～40°30′，其在中國境內(nèi)流域面積約3.48 萬km2，是新疆境內(nèi)洪峰流量最大的河流，流域內(nèi)地形呈現(xiàn)出北低南高態(tài)勢，山巒巍峨險峻，出山口以下平原平坦寬闊，河汊較多，洪災(zāi)頻繁。阿爾塔什水利樞紐修建于新疆葉爾羌河流域，位于莎車縣和克孜勒蘇柯爾克孜自治州阿克陶縣交界處的庫斯拉甫鄉(xiāng)，與莎車縣直線距離110 km，與葉城縣相距128 km，與喀什市相距310 km。阿爾塔什水利樞紐屬于大（I）型工程，對葉爾羌河干流下游河段起到控制性作用，樞紐工程主要由攔河壩、泄水建筑物、引水發(fā)電系統(tǒng)、電站廠房、放水涵洞等組成，正常蓄水位可達(dá) 1820 m，總庫容 22.49 億 m3，調(diào)節(jié)庫容 12.54 億 m3，工程建成后將使葉爾羌河下游一般防洪標(biāo)準(zhǔn)提高至20 a 一遇，重點防洪對象標(biāo)準(zhǔn)提高至50 a 一遇。葉爾羌河干流的四十八團渡口水文站高程1100 m，集水面積985500 km2，測站以上河長959 km，水文資料序列為1972 年～2017 年。根據(jù)1972 年～2017 年葉爾羌河流域下游多年運行情況，流域豐水期為6 月～10 月，枯水期為11 月～次年4 月，其中3 月為最枯月份。

阿爾塔什水利樞紐于2017 年底建成運行，為進行阿爾塔什水利樞紐建設(shè)對下游水文情勢影響的對比分析，以位于樞紐工程下游的四十八團渡口水文站為典型測站，選取1972 年～2017 年實測平均流量、水位及流速等水文特征值（表1），以 2018 年為水平年。

表1 四十八團渡口水文測站1972 年～2017 年水文特征實測值統(tǒng)計

2 阿爾塔什水利樞紐修建對下游河段水文情勢的影響

2.1 水沙特性的變化

2.1.1 輸沙量

選取葉爾羌河干流阿爾塔什水利樞紐修建前后四十八團渡口水文站1972 年～2018 年實測水文資料，系列較長，具有較好的代表性。四十八團渡口水文站以下河段輸沙量沿程增大，測站多年平均輸沙量見表2。

表2 四十八團渡口水文站不同時段懸移質(zhì)輸沙量統(tǒng)計

2.1.2 攔沙率

阿爾塔什水利樞紐位于葉爾羌河流域，流域支流眾多，最大的支流是位于喬戈里峰和阿克勤達(dá)坂以下的庫勒欽河，以及位于阿卡勒克博依的塔什庫爾于河，所以，阿爾塔什水利樞紐修建后的攔沙量按照主要支流入?yún)R沙量+ 其他支流入?yún)R沙量- 四十八團渡口輸沙量估算，綜合攔沙率為樞紐工程攔沙量與主要和其他支流總?cè)雲(yún)R沙量之比計算，結(jié)果見表3。

表3 阿爾塔什水利樞紐攔沙量

由上表結(jié)果可知，阿爾塔什水利樞紐修建后，對于葉爾羌河流域主要支流及其他支流入?yún)R流量輸沙量能起到有效攔截作用，綜合攔沙率達(dá)25.12%。

2.1.3 顆粒級配

為獲取阿爾塔什水利樞紐修建前后下游四十八團渡口水文站懸沙含沙量及顆粒級配分布特征，采取收集實測資料并進行實驗分析的方法，在下游四十八團渡口水文站采集5 份床沙樣品。取樣后先烘干樣品至凝結(jié)成塊，并研磨成細(xì)小顆粒，采用NSY-2光電顆分儀測量，為增強分析結(jié)果的代表性，在各份試樣中取樣三次，統(tǒng)計出三次取樣結(jié)果顆粒粒徑的平均值，見表4。

表4 阿爾塔什水利樞紐修建前后四十八團渡口水文站床沙樣品顆粒極配

將上表統(tǒng)計結(jié)果與《水庫水文泥沙觀測規(guī)范》（SL 339-2006）對比可知，阿爾塔什水利樞紐修建前四十八團渡口水文站河床表層泥沙的平均粒徑與中值粒徑較大（＞規(guī)范所規(guī)定的16.65 μm）。樞紐修建后下游四十八團渡口水文站河床表層泥沙粒徑明顯減小，低于規(guī)范所規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 水位特性的變化

阿爾塔什水利樞紐修建前四十八團渡口水文站1972 年～2017 年多年平均水位778 m，最高水位833 m，出現(xiàn)在9 月份，最低水位734 m，出現(xiàn)在3 月份。2017 年底水利樞紐建成運行后，最高水位795 m 出現(xiàn)在9 月，最低水位754 m 出現(xiàn)在3月，水位變動幅度從99 m 下降為41 m，樞紐運行后，最高水位與最低水位出現(xiàn)時間并無明顯變化。

2.3 水溫特性的變化

阿爾塔什水利樞紐2017 年底完工運行前后，水溫變化并不明顯（見表5），庫區(qū)水溫和上游的來水溫度主要受環(huán)境溫度影響較大[1]，與樞紐工程的建設(shè)并無直接關(guān)系，而且樞紐工程修建后也并未引起水溫分層[2]，對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居民生活用水以及小生物生存環(huán)境并無不利影響。

表5 阿爾塔什水利樞紐建成運行前后四十八團渡口水文站月平均水溫統(tǒng)計 單位：℃

與水利樞紐修建以前的水文情勢資料進行對比發(fā)現(xiàn)，阿爾塔什水利樞紐于2017 年底建成后的運營過程中，葉爾羌河流域下游經(jīng)水庫各項功能發(fā)揮并調(diào)節(jié)后，水文特性發(fā)生了較大變化。水利樞紐修建前葉爾羌河流域年徑流量集中于7 月～8 月份，枯水期徑流量（1.34 億 m3）與豐水期（5.87 億 m3）相差巨大。水利樞紐建成運行后，葉爾羌河流域徑流年內(nèi)分配狀況發(fā)生改變，通過削峰補低作用，汛期徑流量減小為3.99 億m3；年平均水位變動幅度也比水利樞紐運行前減少了0.89 m；各月平均水位比樞紐工程運行前降低0.58 m。充分表明，葉爾羌河流域下游水文情勢與阿爾塔什水利樞紐的調(diào)節(jié)作用有直接關(guān)系。

3 水文情勢影響預(yù)測

3.1 年平均流量、水位、流速下降

由四十八團渡口水文站1972 年～2017 年實測水文資料（圖1～圖2）可知，年平均水位在778 m 的基礎(chǔ)上下降至水平年2018 年的724 m；年平均流速由實測值1.056 m/s 下降至1.870 m/s。根據(jù)預(yù)測，阿爾塔什水利樞紐建成運行后，將引起葉爾羌河流域水位、流速下降。

圖1 四十八團渡口水文站實測月平均水位變動趨勢圖

圖2 四十八團渡口水文站實測月平均流速變動趨勢圖

3.2 水文過程均化

由圖1 和圖2 可以看出，在阿爾塔什水利樞紐工程的作用下，葉爾羌河流域下游呈現(xiàn)出較為明顯的年內(nèi)以豐補歉效應(yīng)，從年平均數(shù)據(jù)來看，每年6 月～10 月份水位、流速等水文特征值增大較為明顯。從實際情況可以看出，阿爾塔什水利樞紐運行對流域下游中高水流量產(chǎn)生影響較大。

4 結(jié)論

葉爾羌河流域下游支流水文特性雖然與當(dāng)?shù)貧夂驐l件、人類生產(chǎn)生活等活動有密切關(guān)系，但是阿爾塔什水利樞紐工程的修建運行也是改變流域下游水文特性的重要原因。2017 年阿爾塔什水利樞紐工程建成運營后，使得水文要素總體呈現(xiàn)出下降趨勢，充分表明，水利樞紐發(fā)揮了一定的調(diào)節(jié)作用。本文對阿爾塔什水利樞紐工程建設(shè)對下游河段水文要素影響的分析結(jié)果能為科學(xué)評價該水利工程修建對葉爾羌河流域下游生態(tài)環(huán)境影響提供客觀依據(jù)，從而為有關(guān)部門制定合理的防護與恢復(fù)對策提供決策建議。