新疆烏蘇市特吾勒水庫工程多年平均徑流量分析計(jì)算

徐君朝

（新疆維吾爾自治區(qū)塔城水文勘測局，新疆 塔城 834700）

1 引言

特吾勒水庫位于特吾勒河上，該河發(fā)源于天山山脈中段的婆羅科努山和依連哈比爾尕山北坡的高山冰川，為進(jìn)行特吾勒水庫的修建，需先對(duì)特吾勒水庫工程多年平均徑流量進(jìn)行分析計(jì)算。特吾勒河與四顆樹河為鄰近流域，其自然地理?xiàng)l件相近，以具有長系列的吉勒德水文站為參證站，進(jìn)行多年平均徑流量資料系列的代表性分析計(jì)算。特吾勒河徑流補(bǔ)給成分主要有高山冰雪融水、季節(jié)性融雪洪水、暴雨洪水。每年夏季7月、8月份，山區(qū)溫度逐漸回升，冰川融化，特吾勒河進(jìn)入主汛期。

2 水利工程概況

烏蘇市特吾勒水庫工程位于新疆塔城地區(qū)烏蘇市境內(nèi)，壩址位于特吾勒下游河段出山口處，地理坐標(biāo)東經(jīng)84°13′23″北緯44°10′19″，距烏蘇市約62 km、距312國道30 km，距烏蘇市馬吉克牧場場部7.2 km。

特吾勒水庫總庫容為623萬m3，興利庫容530萬m3，死庫容20萬m3，水庫調(diào)洪庫容73萬m3。根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL 252-2000）,該水庫按庫容屬?。?）型Ⅳ等工程，樞紐工程由大壩、溢洪道、放水洞等建筑物組成。大壩壩型為瀝青混凝土心墻壩，最大壩高65.01 m，主要建筑物為4級(jí)，次要建筑物為5級(jí)，臨時(shí)建筑物為5級(jí)。工程區(qū)設(shè)計(jì)地震烈度為Ⅷ度。

特吾勒水庫是一座以灌溉為主兼顧下游防洪的水庫。水庫主要解決下游灌區(qū)4.8萬畝灌溉用水問題。水庫建成后可改善灌溉面積1.6萬畝，新增人工飼草料地3.2萬畝，新增牧民定居640戶，使牧民定居戶數(shù)達(dá)到672戶?？蔀橄掠?.4萬畝天然草場在洪水期引洪灌溉2次。

3 水文資料情況及復(fù)核

為進(jìn)行特吾勒水庫的修建，需先進(jìn)行水文分析計(jì)算。為修建特吾勒水庫主要采用鄰近流域四顆樹河的資料，其自然地理?xiàng)l件相近，以具有66年長系列的吉勒德水文站為參證站，進(jìn)行多年平均徑流量資料系列的代表性分析計(jì)算。

表1 吉勒德站水文站概況一覽表

四棵樹河吉勒德水文站設(shè)立于1956年4月，測驗(yàn)斷面位于謝家渠渠首上游1.6 km處，同年5月份，該斷面下遷3.6 km，即現(xiàn)在測驗(yàn)斷面位置，新老斷面遷移前后集水面積相差較小，資料一致。

本次所選參證站吉勒德水文站資料系列完整，并且水文資料嚴(yán)格執(zhí)行測驗(yàn)及整編規(guī)范，計(jì)算所選用資料系列較長，資料具有較好的連續(xù)性、一致性、代表性。

4 參證站資料代表性分析

特吾勒河徑流補(bǔ)給成分主要有高山冰雪融水、季節(jié)性融雪水、暴雨洪水。每年夏季7月、8月份，山區(qū)溫度逐漸回升，冰川融化，特吾勒河進(jìn)入主汛期。

特吾勒河與四顆樹河為鄰近流域，其自然地理?xiàng)l件相近，以具有長系列的吉勒德水文站為參證站，進(jìn)行徑流資料系列的代表性分析。

繪制吉勒德站年徑流量模比系數(shù)累積均值曲線，見圖1，從圖中可以看出，吉勒德水文站年徑流量累積均值曲線隨時(shí)間的增長，變幅越來越小，年徑流系列在20年以上時(shí)，模比系數(shù)累積均值曲線穩(wěn)定并趨近1，由此可見，吉勒德水文站徑流系列均值具有較好的收斂性。

圖1 吉勒德站年徑流量模比系數(shù)累積均值曲線圖

5 參證站差積曲線分析

從吉勒德站年徑流量模比系數(shù)差積曲線圖2中可以看出，吉勒德水文站年徑流量的年際變化大致有3個(gè)時(shí)段，即1955年～1960年為枯水段，1961年～1965年為豐水段，1966年～1976年為枯水段，之后豐、平、枯水段交替出現(xiàn)，1995年～2019年為豐水段。吉勒德水文站66年徑流系列包含了豐、平、枯水變化過程。

圖2 吉勒德站年徑流量模比系數(shù)差積曲線圖

6 不同長度徑流系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)誤差分析

選取吉勒德水文站年徑流量系列不同長度，即1955年～2019年、1967年 ～2019年、1977年 ～2019年、1987年 ～2019年、1997年～2019年5個(gè)時(shí)段，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)參數(shù)相對(duì)誤差分析，計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 吉勒德水文站不同長度年徑流量統(tǒng)計(jì)參數(shù)誤差計(jì)算表

由表2可見，當(dāng)系列長度達(dá)20年以上時(shí)，系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)均值已基本穩(wěn)定，與長系列比較均值相對(duì)誤差小于±4.0%。

綜合上述分析，吉勒德水文站66年的徑流系列，包括了豐、平、枯水年，并且當(dāng)系列長度達(dá)20年以上時(shí)，均值趨于穩(wěn)定。

7 年徑流量的計(jì)算

7.1 長短系列訂正法計(jì)算年徑流量

特吾勒河上有一山口橋水文站,有實(shí)測7年的徑流量系列1990年～1991、1998年～2002年徑流量,但此站監(jiān)測時(shí)間短,且不連續(xù)?，F(xiàn)取特吾勒河山口橋站7年實(shí)測年徑流量與吉勒德站同期年徑流量資料系列1990年～1991年、1998年～2002年做年徑流量長短系列統(tǒng)計(jì)，7年短系列與1954年～2019年66年長系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)對(duì)比，用公式:

式中：W特為特吾勒河多年平均徑流量，m3；W特短為特吾勒河7年平均年徑流量，m3；W四短為四棵樹河短系列平均年徑流量，m3；W四長為四棵樹河多年平均徑流量，m3。

計(jì)算特吾勒河多年平均年徑流量為0.3428×108m3。

7.2 徑流深等值線圖法

2005年新疆水文水資源局完成了塔城地區(qū)及額敏河流域多年平均地表徑流深等值線圖，依據(jù)自治區(qū)水文水資源局在1∶25萬電子地圖上勾繪的塔城地區(qū)1956年～2008年徑流深等值線圖，經(jīng)周邊流域徑流深區(qū)域平衡計(jì)算，得到了特吾勒河流域徑流深等值線。根據(jù)特吾勒河渠首以上年徑流深等值線及面積，量算特吾勒水庫壩址以上年徑流深，折算成徑流量為0.2368×108m3。

8 徑流成果合理性分析

特吾勒水庫壩址年徑流分析計(jì)算采用了兩種方法，即長短系列法、年徑流深等值線圖法。

長短系列訂正法：以特吾勒河山口站實(shí)測資料為理論推理依據(jù)，充分運(yùn)用水庫區(qū)域內(nèi)以及周邊參證站的資料，分析各要素間的關(guān)系和變化特點(diǎn)，用參證站四棵樹河吉勒德站1954年～2019年66年長系列徑流量資料，與特吾勒河7年徑流資料進(jìn)行長短系列訂正計(jì)算，通過分析，成果合理，推薦采用此計(jì)算結(jié)果。

徑流深等值線圖法：以周邊流域?yàn)榭刂?，?jīng)四棵樹河流域徑流深區(qū)域平衡計(jì)算，獲得了徑流深等值線的走向，考慮的因素較多，包括降水、蒸發(fā)、參證站實(shí)測徑流、高程等，推算得到特吾勒擬建水庫壩址年徑流量。雖然控制站的徑流深起決定作用，但特吾勒流域控制站較少，也有其任意性，最終成果經(jīng)對(duì)比分析，采用了第一種計(jì)算方法即長短系列訂正法計(jì)算成果。

9 特吾勒水庫多年平均年徑流量及壩址處的設(shè)計(jì)年內(nèi)分配

特吾勒水庫壩址多年平均年徑流量為0.3428×108m3，采用吉勒德水文站年徑流系列頻率計(jì)算參數(shù)，即變差系數(shù)CV值取0.17，偏態(tài)系數(shù)CS值取4CV。不同頻率壩址設(shè)計(jì)年徑流量成果見表3。

表3 特吾勒水庫壩址設(shè)計(jì)年徑流量成果表

設(shè)計(jì)年徑流量年內(nèi)分配采用典型年法，按照年水量接近，春季灌溉期河流來水量偏枯的原則選取特吾勒河1998年、1999年、2001年、2000年為豐、平、偏枯、枯水典型年，采用年水量控制、同倍比縮放，計(jì)算得到不同保證率設(shè)計(jì)年徑流量年內(nèi)分配成果見表4。

表4 特吾勒水庫壩址設(shè)計(jì)年徑流量年內(nèi)分配成果表

由表4可看出特吾勒河徑流的年內(nèi)分配不均勻，受高山冰川影響，連續(xù)最大四個(gè)月徑流量占全年總水量的77.4%，出現(xiàn)于6月～10月份，最大月徑流量出現(xiàn)于8月份，最小月徑流量出現(xiàn)于2月份，徑流主要集中于夏季。四棵樹河徑流量年際變幅較小，CV值為0.17，主要是由于冰川融水補(bǔ)給占較大的比重，徑流年際變化相對(duì)穩(wěn)定。

10 結(jié)語

烏蘇市特吾勒水庫水文分析計(jì)算，根據(jù)烏蘇市特吾勒水庫規(guī)劃工作大綱的要求，對(duì)特吾勒水庫的年徑流量進(jìn)行分析計(jì)算，采用了兩種方法，即長短系列訂正法、徑流深等值線圖法，對(duì)特吾勒水庫壩址年徑流量進(jìn)行了計(jì)算。受資料條件限制，分析計(jì)算中難免有不足之處，給多年平均徑流量的分析計(jì)算帶來了一定的難度。因此，在水庫修建規(guī)劃中，應(yīng)加強(qiáng)雨洪資料的收集、監(jiān)測。