新疆克孜爾水庫2016年“8·1”洪水水情分析及水庫調度實況

(克孜爾水庫管理局，新疆 拜城　842313)

1　工程概況

克孜爾水庫位于新疆阿克蘇地區拜城縣境內渭干河上，由主壩、副壩、溢洪道、泄洪排沙涵洞與發電站組成，水庫壩址在渭干河干流木扎提河與支流黑孜河匯合口以下約500m處，水庫控制集水面積16637km2。水庫灌溉控制下游庫車、沙雅、新和三縣，設計灌溉面積為21.3萬hm2，水庫設計總庫容6.4億m3，是以灌溉、防洪為主，兼有發電綜合利用的大(1)型水利樞紐工程。

1985年工程開工，1995年全面竣工。2014年水庫完成除險加固工程并通過竣工驗收，經水利部大壩安全管理中心鑒定、黃河水利委員會審查批準，除險加固工程規模為Ⅰ等大(1)型工程，設計總庫容為7.25億m3，除險加固后主壩加高3.60m,副壩加高4.20m，水庫除險加固前后防洪設計標準見表1。

表1　克孜爾水庫工程除險加固前后防洪設計標準對比

2　“8·1”洪水概述

7月31日21時—8月1日14時，渭干河流域山區發生了強度高、面積廣的暴雨天氣過程，7日31日21時50分木扎提河(破城子站)開始漲水，流量達377m3/s，超警戒流量(警戒流量為350m3/s)。8月1日0時流量達479m3/s，超保證流量(保證流量為450m3/s)，5時最大洪峰流量達649m3/s,為有實測資料以來的第二位洪水；此時卡普斯浪河、卡拉蘇河相繼開始漲水，8月1日2時40分卡普斯浪河(卡木魯克站)流量為412m3/s，超警戒流量(警戒流量為400m3/s)。6時卡普斯浪河(卡木魯克站)流量漲至600m3/s，已達保證流量(保證流量600m3/s)。7時最大洪峰流量達803m3/s,為有實測資料以來的第二位洪水；卡拉蘇河(卡拉蘇站)1日6時流量為650m3/s，超過保證流量(保證流量350m3/s)，9時最大洪峰流量達910m3/s,為有實測資料以來的第一位洪水。與此同時臺勒維丘克河和克孜爾河也開始漲水，到1日9時10分入庫站:托克遜站流量已達1400.0m3/s,超過保證流量(保證流量1000m3/s)。上述四條支流的洪水遭遇疊加,于1日14時30分在木扎提河托克遜水文站(克孜爾水庫進庫站)出現有實測資料以來的第一位洪水,最大洪峰流量達2180m3/s。8月1日11時，黑孜河流量已達560m3/s，超過危險流量(危險流量為450m3/s)。隨著降雨中心東移,黑孜河黑孜水文站(克孜爾水庫進庫站)1日14時出現了1020m3/s洪峰流量,超過保證流量(保證流量800m3/s)，14時18分最大洪峰流量達1240m3/s,為有實測資料以來的第三位洪水，致使克孜爾水庫入庫洪峰流量猛增至3420m3/s(見圖1、表2)。

圖1　“8·1”洪水托克遜、黑孜水文站及入庫洪水過程線

表2　渭干河流域各河“8·1”洪峰流量統計

3　洪水成因分析

由于受西南暖濕氣流與北方冷空氣的影響，從7月31日21時開始渭干河流域山區發生強度高、面積廣的暴雨過程，加之前期持續高溫，零度層持續偏高，導致山區積雪融化，致使克孜爾水庫發生“8·1”暴雨融雪型洪水。根據克孜爾水庫防洪調度系統水、雨情監測站點采集到的雨量信息表明：7月31日21時—8月1日14時，最大累計降雨量為57mm，發生于公安煤礦站(累計降雨情況見表3)。

表3　渭干河流域7月31日8月1日降雨統計　單位:mm

4　“8·1”洪水特征

“8·1”洪水洪峰流量高。洪峰流量為3420m3/s,洪峰流量按克孜爾水庫除險加固后設計洪水標準計算為40年一遇洪水標準，小于渭干河50年一遇的設計洪水標準洪峰值3586m3/s。

洪水量級大。“8·1”洪水一日洪量為1.69億m3，洪水總量2.04億m3。

洪水持續時間較短。“8·1”洪水起漲速度快，退水也快。入庫流量1000～2000m3/s的持續時段為9h，洪水流量2000～3000m3/s的持續時段為12h，3000～3360m3/s的持續時段1h。

5　“8·1”洪水實時預報

利用克孜爾水庫防洪調度系統實時監測到的渭干河上游區域雨情信息及上游6個水文站的實測水文數據，提前5個小時采用馬斯京根法實時修正預報洪水洪峰流量為3475m3/s，洪峰入庫時間在8月1日14時，預測一日洪量1.82億m3，預測洪水總量2.25億m3；而實測最大洪峰流量3420m3/s,峰現時間8月1日15時，實測一日洪量1.69億m3，實測洪水總量2.04億m3，預報精度92%(見圖2)。

6　“8·1”洪水實時調度

6.1　水庫預報調度

采用馬斯京根法實時修正預報洪水洪峰流量為3475m3/s，1日洪量1.82億m3，入庫時間8月1日14時。

方案1：泄流550m3/s預測壩前最高水位1146.25m，出現時間為2日18時。

方案2：泄流650m3/s壩前最高水位為1146.02m，出現時間為2日15時。

方案3：泄流750m3/s (水庫下游河道安全下泄流量為750m3/s)，壩前最高水位1145.81m，出現時間為2日14時(見表4)。

圖2　“8·1”洪水實測與預報流量對比過程線

表4　“8·1”洪水預報結果及調度方案概況

6.2　水庫實時調度

克孜爾水庫根據天氣預報和實時入庫洪水進行了分析會商，經自治區防辦批準后，決定自8月1日12時起水庫下泄流量按350m3/s進行預泄,每隔1h逐步增加出庫泄量, 總泄量初步按調度方案1控制在550m3/s左右。隨著河道來水回落，至2日16時水庫基本達到進出庫平衡，此后水庫繼續維持泄流不變，確保庫水位回落至主汛期汛限水位1143.00m以下運行(水庫實時調度概況見表5、圖3)。

表5　“8·1”洪水克孜爾水庫實時調度概況

7　效益分析

7.1　防洪效益

克孜爾水庫洪水預報調度系統充分發揮了在水庫防災減災中的作用，為科學調度“8·1”大洪水提供決策依據，采取積極有效的水庫預泄方案，成功攔蓄了40年一遇的大洪水，在“8·1”40年一遇大洪水中,入庫洪峰流量為3420m3/s,最大下泄流量為550m3/s,入庫洪水總量2.04億m3,水庫攔蓄洪水1.51億m3,削峰率達83.90%。

7.2　社會效益

圖3　克孜爾水庫 “8·1”洪水調度過程線

在抵御 “8·1”40年一遇洪水中，水庫不僅保護了渭干河下游庫車、新和、沙雅3縣27.3萬hm2農田、塔河油田、74萬人及大量牲畜等生命財產不受洪水侵害，而且確保了314國道、南疆鐵路、南疆通訊光纜的暢通，庫車機場的正常通航，可見水庫防洪效益十分顯著。

8　“8·1”洪水調度考評

依據《水庫洪水調度考評規定》(SL 224—98)，對克孜爾水庫“8·1” 40年一遇洪水調度結果進行了考評, 考評涉及基礎性工作、經常性工作、洪水預報、洪水調度等四個方面20個考評項目，對照各項目相應的指標進行評價，綜合評分結果為91.70分，為優。

9　結　語

渭干河流域“8·1” 40年一遇洪水防洪調度工作，實現了“精確預報，預泄調度，科學決策”的目標；由于對水庫實施了除險加固，相應防洪標準得到提高，調度預泄方式較之前更加可控，在遭遇同量級洪水的情況下，水庫泄量相應減少，最大限度地減輕了下游河道的防洪壓力，充分發揮了水庫的防洪功能。