關于TSKEG河修建徑流式水電站對水文情勢的影響

倪 強，孫 鑫

（新疆水利水電勘測設計研究院，新疆烏魯木齊830000）

關于TSKEG河修建徑流式水電站對水文情勢的影響

倪 強，孫 鑫

（新疆水利水電勘測設計研究院，新疆烏魯木齊830000）

簡述新疆TSKEG河上游河段水電梯級開發方案布置情況，梯級電站建設后從豐水、平水、枯水期對水流傳播影響進行分析。

水電梯級開發；開發方案；水流傳播影響；新疆TSKEG河

1 梯級方案布置形式

TSKEG河上游規劃河段全長57km，該河段內擬定了四級電站的開發方案，梯級電站的開發方式均為引水式水電站。TSKEG河水電梯級開發方案梯級布置形式為，一級電站從河道引水，經過電站廠房發電后，尾水入河道；二級電站從河道引水發電后，尾水進入三級電站前池，發電后投入河道；四級電站從河道引水，經過電站廠房發電后，尾水入河道。一級電站、二級電站（三級電站）、四級電站引水渠首處河道比降分別為7.88‰、7.55‰、7.16‰；規劃電站引水渠、尾水渠順等高線布置，總長度為63.5km，比降為1‰。

2 梯級電站建設對河道水文情勢影響

根據引水渠、尾水渠縱比降與河道長度不同，縱比降不同，水流流速不同，水流在渠道中和河道中的傳播歷時有時差，引水式梯級電站的修建會引起匯流時間變化，進而引起河道流量的變化。點繪TSKEG河伊爾列黑站1967年實測平均流速與流量關系，TSKEG河梯級方案布置示意圖詳見圖1。由圖1中能看出，TSKEG河流量以50m3/s分成兩段后，河道平均流速與流量具有很好的相關關系。

選擇2012年伊爾列黑洪水要素作為代表，并移用。取不同量級下的15日洪水過程進行分析。

（1）河道來水偏小情況下梯級電站對下游河道流量的影響

選擇2012年5月1日至2012年5月15日的洪水要素進行分析，流量過程見圖2。

圖2 河道來水偏小情況下四級電站尾水河道斷面流量過程典型過程

水流在河道、引水渠道中的特征值見表1～表3。天然情況下TSKEG河傳播特征見表2。

從表1～表3中能看出，修建電站后河道天然來水偏小情況下，未建電站前，水在河道中的傳播時間為23h。電站建成后大部分水被引到電站發電，選取的5日典型過程中84.2%的水量被用來發電，該部分水在發電引水渠、尾水渠中的傳播時間為10h；生態基流在河道中傳播時間為48h。把生態基流、四級電站退水、四級電站尾水斷面河道流量過程繪制于圖3；天然情況和電站建成后四級電站尾水斷面河道流量對比見圖4。電站建成后河道來水偏枯的情況下，電站渠道中水流的平均流速快于河道，四級電站尾水處河道斷面的流量沒有改變，時間提前了約13h。

在枯水時段，電站的建設不會改變四級電站下游的天然徑流量，對電站下游流量過程線形起主導作用的是渠道的引水過程線，由于渠道中水流的傳播速度快，會先于生態基流到達電站尾水斷面河道，因此，枯水時電站的建設會使流量過程線提前。

（2）河道平水情況下梯級電站對下游河道流量的影響

選擇2012年9月8日至2012年9月23日的洪水要素進行分析，河道平水情況下四級電站尾水河道斷面典型過程見圖5，天然情況下TSKEG河傳播特征見表4。

表1 天然來水偏小情況下河道天然水流傳播特征值表

表2 天然來水偏小情況下修建電站后河道水流傳播特征值表

表3 天然來水偏小情況下修建電站后渠道水流傳播特征值表

圖3 枯水時段電站建成后四級電站尾水河道斷面流量過程線圖

圖4 枯水時段天然情況下和電站建成后四級電站尾水河道斷面流量過程線對比圖

該時段TSKEG河平均流量為51.3m3/s，電站引水渠按設計引水流量30m3/s引進，河道余水21.3m3/s。水流在河道中的平均流速，采用圖1中的相關方程計算得出。在渠道中的平均流速采用曼寧公式計算得到。

圖5 河道平水情況下四級電站尾水河道斷面典型過程

水流在河道、引水渠道中的特征值見表4～表6。

表4 平水情況下河道水流傳播特征值表

表5 平水情況下河道水流傳播特征值表

表6 平水情況下河道水流傳播特征值表

從表4～表6中能看出，修建電站后河道平水情況下，未建電站前，水在河道中的傳播時間為12h；建電站后水在渠道中的傳播時間為8h；余水在河道中傳播時間為20h。把河道余水、四級電站退水、四級電站尾水斷面河道流量過程繪制于圖6；天然情況和電站建成后四級電站尾水斷面河道流量對比見圖7，由圖能看出，電站建成后平水情況下，電站渠道中水流的平均流速快于河道，四級電站尾水處河道斷面的流量沒有改變，流量過程線向后順延了8h。

在平水時段，電站的建設不會改變四級電站下游的天然徑流量，但是會使流量過程線推后。

圖6 平水時段電站建成后四級電站尾水河道斷面流量過程線圖

圖7 平水時段天然情況下和電站建成后四級電站尾水河道斷面流量過程線對比圖

（3）河道豐水情況下梯級電站對下游河道流量的影響

選擇2012年7月2日至2012年7月17日的洪水要素進行分析，洪水過程見圖8，天然情況下TSKEG河傳播特征見表7。

該時段TSKEG河平均流量為133.9m3/s，電站引水渠按設計引水流量30m3/s引進，河道余水103.9m3/s。水流在河道中的平均流速，采用圖1中的相關方程計算得出。在渠道中的平均流速采用曼寧公式計算得到。

水流在河道、引水渠道中的特征值見表7～表9。

表7 豐水情況下河道水流傳播特征值表

表8 豐水情況下河道水流傳播特征值表

表9 豐水情況下河道水流傳播特征值表

圖8 河道豐水情況下四級電站尾水河道斷面典型過程

從表7～表8中能看出，修建電站后河道豐水情況下，未建電站前，水在河道中的傳播時間為8h；建電站后水在渠道中的傳播時間為8h；余水在河道中傳播時間為9h。把河道余水、四級電站退水、四級電站尾水斷面河道流量過程繪制于圖9；天然情況和電站建成后四級電站尾水斷面河道流量對比見圖10，由圖能看出，電站建成后豐水情況下，電站建成后對下游河道基本無影響。

TV12

B

1672-2469（2015）10-0045-03

10.3969/j.issn.1672-2469.2015.10.14

倪 強（1983年—），男，工程師。