淺談新疆克孜爾水庫汛限水位動態控制的運用

祖麗菲亞·尼亞孜

(新疆克孜爾水庫管理局 拜城 842313)

高景鋒

(連云港市石梁河水庫管理處 222323)

哈斯也提

(新疆水利水電科學院 烏魯木齊 830000)

1 工程概況

克孜爾水庫是渭干河流域上一座以灌溉、防洪為主，兼顧水力發電等綜合利用的大型控制性水利樞紐工程，水庫壩址位于干流木扎提河與支流黑孜河交匯處，水庫控制集水面積16637km2，原設計總庫容6.4億m3，設計灌溉面積21.33萬hm2，水庫防洪標準為千年一遇洪水（5720m3/s）設計、萬年一遇洪水（8160m3/s）校核。工程規模為一等大（1）型，主要建筑物為1級，由主壩、副壩、溢洪道、泄洪排沙涵洞與發電站組成。主壩壩頂長920.6m，最大壩高44m；副壩壩頂長1288m，最大壩高32m。主、副壩型均為粘土心墻砂礫殼壩，電站為壩后式電站，總裝機4×6.5MW。

克孜爾水庫位于地震多發區，工程地質條件復雜，特別是大壩建在活動斷層上。1985年10月主體工程正式動工，列為自治區“七五”計劃重點工程，于1995年全面竣工。

2 水庫汛期動態汛限水位控制運用

2.1 問題的提出

近年來，在科學論證的基礎上，自治區防辦對防辦所管轄的克孜爾水庫防洪調度進行了較大幅度的調整，把汛期劃分為主汛期、后汛期，同時規定了主汛期、后汛期的限制水位；為水庫合理安排水庫蓄泄、靈活調度洪水提供了科學合理的調度原則，使水庫工程效益得到明顯提高。

2.2 動態汛限水位控制的必要性

克孜爾水庫主汛期和后汛期確定的兩個汛限水位，是根據水庫多年實測雨洪資料進行水文統計規律分析，按照主汛期（6月1日～8月20日）和后汛期（8月21日～9月10日）兩個階段分別分析洪水洪峰、洪量，計算特征值（均值、Cv、Cs及不同頻率洪水的設計值），推求出設計洪水過程線，并根據分期洪水過程線和設計的起調水位確定的。確定的主汛期限制水位為1142.0m，相應庫容3.18億m3；后汛期限制水位為1144.0m，相應庫容3.85億m3。動態汛限水位控制把汛期分為主汛期和后汛期兩個時段，是因為汛期分期起訖日期客觀要求基本符合渭干河流域氣象水文特性，不宜分期過多。主、后汛期之間實際上沒有明顯的時刻界線，是逐漸演變的，期間有一個過渡過程。用動態汛限水位控制，更符合興利服從防洪、確保水庫安全的防洪原則，不僅科學合理，也是非常必要的。

2.3 動態汛限水位控制不可盲目提高，要相機決策

渭干河流域地處中緯度大陸深處，遠離海洋，四周環山，屬大陸干旱氣候，流域位于天山山區暴雨帶的中心位置，根據新疆暴雨路徑分析，無論是天山弧形路徑還是天山東移路徑，都會經過該流域，而渭干河流域正處于這個移動路徑的迎風面，因此發生暴雨的幾率大增。影響該區域暴雨的大氣環流系統主要是西太平洋副熱帶高壓、西南暖濕氣流和中亞低值環流系統，形成不同的暴雨類型，既有短時局部性大暴雨及中歷時區域性大暴雨，也有長時、大范圍的持續性大雨。降雨空間分布有地區性差別，流域降水隨著高程的增加略有增大。平原區降水量為50～60mm，出山口帶為100～150mm，中高山區降水量200～900mm流域多年平均年降雨量為104mm，其中5～8月降雨約占65%。暴雨多集中在7～8月，可占53%，洪峰出現次數集中在7月中旬至8月上旬，8月中旬至9月底后汛期內發生較大洪水的幾率較小。在后汛期水庫不僅應攔蓄主汛期洪水余量，還要根據多年運用的經驗，在平、枯水年的8月15～20日開始蓄水。因此，動態汛限水位的控制對水庫防洪安全和興利蓄水都非常重要，要根據水庫實際情況具體分析、科學論證，相機行事。

2.4 水庫汛限水位的動態控制方法

目前，克孜爾水庫承擔的興利任務愈來愈重，如果蓄不上后汛期洪水，對渭干河灌區農業生產影響很大，這就在客觀上要求水庫要分期抬高汛限水位，盡可能多蓄水。因此,水庫在后汛期的8月21日開始攔蓄部分洪水，水庫水位逐步要突破汛期限制水位1142.0m，向汛末限制水位1144.0m過渡。由于渭干河8月洪水出現的頻率為26.1%，歷史實測最大洪峰流量為1958年8月14日的1840m3/s，相當于設計重現期P=5%。如果在汛末期出現設計P=2%的洪水，水庫從1144.0m起調，最大泄量控制在660m3/s以下，經調洪演算，壩前可能達到的最高洪水位為1146.56m，略高于防洪高水位1146.4m，水庫主體工程可安全度汛。同時,通過效益對比分析，按原初步設計報告，水庫在汛期需蓄汛1.9億m3/s，經水庫近幾年采取汛限水位的動態控制后，可多攔蓄0.6億m3/s的汛未部分洪水作為秋冬季調節水量以保證灌溉用水。使水庫汛期蓄汛達2.5億m3/s，因此實行汛限水位動態管理：?可以減少棄水，由于超過正常汛限水位的水不用立即泄洪，可以有效提高單位的經濟效益；?可以抬高發電水頭，提高發電效率；?由于提高汛限水位，增加了庫容，提高了水庫蓄滿率，可以提高預防旱災的能力。

克孜爾水庫汛限水位的動態控制經過科學的分析研究，在后汛期水庫調度運用過程中，若一味地強調防洪，仍使用主汛期的汛限水位，未能適時地抬高汛限水位，往往會發生不必要的棄水現象，面對非汛期的灌區干旱缺水卻無能為力。反之，若過分強調洪水資源的有效利用，直接抬高到后汛期的汛限水位，雖可實現多蓄水，而在現代科技手段尚不能在較長預見期內準確預報降水及徑流的情況下，汛限水位的直接抬高將冒極大的風險。因此，汛限水位的動態控制對水庫防洪安全和興利蓄水都非常重要，要根據水庫實際情況具體分析、科學論證，相機行事。

3 結語

實踐證明：在克孜爾水庫實施汛限水位動態控制是可行的、科學的、合理的，風險無增而效益明顯，有效緩解了渭干河灌區嚴重缺水的緊張局面，為建設非常規水源開辟了一個新的途徑，也完全符合“由控制洪水向洪水管理轉變”的新時期治水新思路，具有重要的理論意義和實用價值。