基于博斯騰湖論述水保護與調控

解子藤 陳曉青 潘爽 徐亞林

摘 要：以博斯騰湖為實例，結合水保思想，按照水庫進行計算，在了解博斯騰湖湖區背景資料的基礎上，結合水資源規劃與利用課程內容，制訂了一個設計計劃，編制了計算機軟件，針對不同工況情況進行水庫調洪計算，確定水庫防洪參數，并進一步熟練掌握了水庫調洪計算的列表試算法。

關鍵詞：博斯騰湖 水保護 算法

一、博斯騰湖區域概況

自古至今，博斯騰湖在水資源十分珍貴的新疆南部地區，有著十分重要的意義。對博斯騰湖水資源實施科學調度、實施全面規劃，統籌兼顧、標本兼治、綜合治理、優化配置、全面節約、有效保護就顯得尤為重要。這對實現博斯騰湖水資源的可持續利用，支撐和保障區域內的人口、資源、環境與經濟社會的協調、持續發展，造福各族人民，意義非凡。

博斯騰湖流域包括焉耆盆地的焉耆縣，和靜縣，和碩縣，博湖縣及孔雀河流域的庫爾勒市，尉犁縣共五縣一市。境內駐有新疆生產建設兵團農二師所屬團場以及中國石油塔里木油田公司、塔里木石化工程指揮部、塔里木河南油田勘探公司、中國石化新疆公司、南疆鐵路臨管處等中央、自治區單位。

二、水文資料整理與分析

在博斯騰湖流域，由于其特殊的地形、地貌及水文氣象條件，形成了其獨特的水文系統。為了闡明流域水文氣候特征，分析影響水文氣象變化的主要因素，尋找該區水資源及其他資源合理開發途徑，自從建國初期開始設立水文站和氣象站以來，該區先后設立了5個水文站和10多個氣象站，觀測系列超過44年（截至2000年）的臺詹多處。基本上能反映博斯騰湖流域的水文循環特征，也為科學分析博斯騰湖流域水文過程、水循環過程機理提供了寶貴的基礎資料。

（一）水資源基本信息的組成

在水資源開發、利用和管理工程中，需要大量的水文及相關數據資料，如果這些數據全部靠人工和傳統的數據管理方式，不僅浪費人力、物力，而且也難以保證數據的完整性、安全性和準確性。隨著科學技術的不斷提高，計算機科學日漸成熟，其強大的功能已被人們深刻認識，它已進入人類社會的各個領域并發揮著越來越重要的作用。

一般情況下，一個水文系統或一個流域內，它的水資源基本信息主要包括：降水量、蒸發量、徑流量、生物狀況、灌溉面積、引水量統計及其他社會經濟指標等。可以把它們分為五大類：

（1）水文氣象觀測值。包括降雨量、蒸發量、徑流量、流量、流速、水位、水溫等；

（2）水資源量計算。水資源總量、地表水資源量、地下水資源量、水資源可利用量、徑流系數；

（3）水環境及生態環境。包括各種水質指標、污水排放量、各種類型植被面積、森林覆蓋率、鹽漬化面積、沙化面積、水土流失面積、水生物（如魚量、蘆葦面積等）；

（4）社會經濟指標。包括人口數量（城鎮人口、農村人口）、工業產值、農業產值、國民生產總值、耕地面積、糧食產量、載畜量；

（5）用水指標。包括工業用水、農業用水、生活用水、各種用水定額、工業用水重復率、渠系水利用系數、水有效利用系數、可供水量、水資源利用率。

這些基本信息的種類及詳細程度要根據研究地區實際情況和研究問題的深度而定。以上所列的基本信息可能對某些問題還需要增加一些新信息，可能有些信息不重要而被舍棄。針對博斯騰湖流域水資源可持續利用研究，我們選擇主要信息及其指標。

1.降水量

在該區降水量較少，但隨著空間位置的不同而有較大的差異。我們這里列舉了7個降水量觀測站資料，分別為：巴音布魯克、巴侖臺、大山口、和碩、焉耆、博湖、塔什店。7個觀測站1998～2000年的月降水量及其多年平平均降水量。

可以名顯看出：在該流域，大山口及其以上集水面積、降水量明顯增加，是流域里主要降水集中區；而在大山口以下，降水量明顯變小（與大山口以上降水集中區相比），從大山口到下游的塔什店，降水量有遞減的趨勢，但變化不大基本接近。和碩、焉耆、博湖、塔什店四個觀測站1998～2000年的月降水量曲線。

2.蒸發量

博斯騰湖流域水文氣象部門設立水面蒸發觀測站點多處，但是時間序列較長的觀測站不多。受收集資料的限制，下面僅列出大山口、塔什店、博湖三個臺站的部分觀測資料（20cm口徑蒸發皿水面蒸發量觀測資料）進行分析。

三、博斯騰湖洪水調節計算軟件開發及使用說明

（一）概述

水庫調洪演算原理雖然比較簡單，但是計算過程卻十分繁瑣復雜。首先，設計洪水過程的每一時段的調洪演算都需經過反復的假定、試算，計算工作量很大，而且要求設計人員具有豐富的水利計算和水力學計算方面的專業知識。耗時耗力，且計算結果具有較大的誤差。相關問題亟待解決。

有鑒于此，我們在指導老師的幫助下，設計了此調洪計算軟件。本軟件由visual basic 6.0編寫而成，可有效解決計算量巨大的問題，有針對性地解決博斯騰湖在已知設計頻率來水流量情況下的調洪演算過程計算。通過計算機的不斷試算，將下泄流量過程和其對應的庫容、水位變化導出在txt文件中，便于使用excel進行繪制下泄流量曲線和水位變化曲線，求出相應的特征水位和特征庫容，輸出在軟件中。軟件的開發原理、運行步驟和使用說明分述如下。

（二）開發原理

調洪演算的核心是水量平衡方程。其基本含義是：在某一時段Δt內，入庫水量減去庫水量，應等于該時段內水庫增加或減少的蓄水量。用方程來表示就是

式中：Q1、Q2為時段初、末入庫流量，m3/s；q1、q2為時段初、末出庫流量，m3/s；V1、V2為時段初、末水庫蓄水量，m3；Δt為計算時段，s。 ①式即水量平衡方程，②式是水庫下泄能力曲線。

入庫流量過程Q～T是已知的，出庫流量q～T曲線未知，但是可以先假設一個q作為初始流量進行計算。水庫的正常水位對應的蓄水量也是已知的，計算時通過假設的q，算出V2，然后用水庫的Z～V曲線（庫水位～庫容曲線）及泄水工程的泄水能力綜合得出的庫容泄水曲線來插值，得到Q，再代回計算V2。這樣不斷試算，直到兩個量滿足精度要求。這樣再將該時段末的量做為下一時段初的對應的量，進行同樣計算，就可以得到每一時段對應的泄量，從而得到出庫流量曲線。將不同時段的出庫流量和入庫流量對應畫在圖上，在兩線交點之后，泄水流量大于來水，所以交點處的庫容最大。由該點求出所需的最終結果：水庫最大下泄量及對應的防洪庫容、水庫最高水位。

參考文獻：

[1] 夏軍，左其亭，邵民誠《博斯騰湖水資源可持續利用：理論？方法？實踐》著

[2] 王水獻，董新光，吳彬《博斯騰湖流域水土資源開發與可持續發展》著

[3] 龔沛曾《Visual basic程序設計教程》（第三版）等著

作者簡介：

解子藤（1999.07-），男，漢族，籍貫：山西臨汾吉縣，身份證號： 142630199907161035，本科生，研究方向：給排水科學與工程；

陳曉青（1996.03-），女，漢族，籍貫：山東省德州市樂陵市，身份證號： 37148119960329004X，本科生，研究方向：水利水電工程；

潘爽（1996.06.-）女，漢族，安徽省滁州市，身份證號3411261996060802444，本科生，研究方向：水利水電工程

徐亞林（1995.11.-）男，漢族，河南省商丘市，身份證號4114403199511275719，本科生，研究方向：水利水電工程；