阿爾塔什水利樞紐修建對(duì)下游河段水文特性的影響

卡斯木江·買(mǎi)買(mǎi)提

（新疆喀什噶爾河流域管理局，新疆 喀什 844000）

1 阿爾塔什水利樞紐概況

葉爾羌河流域地理坐標(biāo)為東經(jīng)74°28′～80°45′，北緯34°50′～40°30′，其在中國(guó)境內(nèi)流域面積約3.48 萬(wàn)km2，是新疆境內(nèi)洪峰流量最大的河流，流域內(nèi)地形呈現(xiàn)出北低南高態(tài)勢(shì)，山巒巍峨險(xiǎn)峻，出山口以下平原平坦寬闊，河汊較多，洪災(zāi)頻繁。阿爾塔什水利樞紐修建于新疆葉爾羌河流域，位于莎車縣和克孜勒蘇柯?tīng)柨俗巫灾沃莅⒖颂湛h交界處的庫(kù)斯拉甫鄉(xiāng)，與莎車縣直線距離110 km，與葉城縣相距128 km，與喀什市相距310 km。阿爾塔什水利樞紐屬于大（I）型工程，對(duì)葉爾羌河干流下游河段起到控制性作用，樞紐工程主要由攔河壩、泄水建筑物、引水發(fā)電系統(tǒng)、電站廠房、放水涵洞等組成，正常蓄水位可達(dá) 1820 m，總庫(kù)容 22.49 億 m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容 12.54 億 m3，工程建成后將使葉爾羌河下游一般防洪標(biāo)準(zhǔn)提高至20 a 一遇，重點(diǎn)防洪對(duì)象標(biāo)準(zhǔn)提高至50 a 一遇。葉爾羌河干流的四十八團(tuán)渡口水文站高程1100 m，集水面積985500 km2，測(cè)站以上河長(zhǎng)959 km，水文資料序列為1972 年～2017 年。根據(jù)1972 年～2017 年葉爾羌河流域下游多年運(yùn)行情況，流域豐水期為6 月～10 月，枯水期為11 月～次年4 月，其中3 月為最枯月份。

阿爾塔什水利樞紐于2017 年底建成運(yùn)行，為進(jìn)行阿爾塔什水利樞紐建設(shè)對(duì)下游水文情勢(shì)影響的對(duì)比分析，以位于樞紐工程下游的四十八團(tuán)渡口水文站為典型測(cè)站，選取1972 年～2017 年實(shí)測(cè)平均流量、水位及流速等水文特征值（表1），以 2018 年為水平年。

表1 四十八團(tuán)渡口水文測(cè)站1972 年～2017 年水文特征實(shí)測(cè)值統(tǒng)計(jì)

2 阿爾塔什水利樞紐修建對(duì)下游河段水文情勢(shì)的影響

2.1 水沙特性的變化

2.1.1 輸沙量

選取葉爾羌河干流阿爾塔什水利樞紐修建前后四十八團(tuán)渡口水文站1972 年～2018 年實(shí)測(cè)水文資料，系列較長(zhǎng)，具有較好的代表性。四十八團(tuán)渡口水文站以下河段輸沙量沿程增大，測(cè)站多年平均輸沙量見(jiàn)表2。

表2 四十八團(tuán)渡口水文站不同時(shí)段懸移質(zhì)輸沙量統(tǒng)計(jì)

2.1.2 攔沙率

阿爾塔什水利樞紐位于葉爾羌河流域，流域支流眾多，最大的支流是位于喬戈里峰和阿克勤達(dá)坂以下的庫(kù)勒欽河，以及位于阿卡勒克博依的塔什庫(kù)爾于河，所以，阿爾塔什水利樞紐修建后的攔沙量按照主要支流入?yún)R沙量+ 其他支流入?yún)R沙量- 四十八團(tuán)渡口輸沙量估算，綜合攔沙率為樞紐工程攔沙量與主要和其他支流總?cè)雲(yún)R沙量之比計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 阿爾塔什水利樞紐攔沙量

由上表結(jié)果可知，阿爾塔什水利樞紐修建后，對(duì)于葉爾羌河流域主要支流及其他支流入?yún)R流量輸沙量能起到有效攔截作用，綜合攔沙率達(dá)25.12%。

2.1.3 顆粒級(jí)配

為獲取阿爾塔什水利樞紐修建前后下游四十八團(tuán)渡口水文站懸沙含沙量及顆粒級(jí)配分布特征，采取收集實(shí)測(cè)資料并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析的方法，在下游四十八團(tuán)渡口水文站采集5 份床沙樣品。取樣后先烘干樣品至凝結(jié)成塊，并研磨成細(xì)小顆粒，采用NSY-2光電顆分儀測(cè)量，為增強(qiáng)分析結(jié)果的代表性，在各份試樣中取樣三次，統(tǒng)計(jì)出三次取樣結(jié)果顆粒粒徑的平均值，見(jiàn)表4。

表4 阿爾塔什水利樞紐修建前后四十八團(tuán)渡口水文站床沙樣品顆粒極配

將上表統(tǒng)計(jì)結(jié)果與《水庫(kù)水文泥沙觀測(cè)規(guī)范》（SL 339-2006）對(duì)比可知，阿爾塔什水利樞紐修建前四十八團(tuán)渡口水文站河床表層泥沙的平均粒徑與中值粒徑較大（＞規(guī)范所規(guī)定的16.65 μm）。樞紐修建后下游四十八團(tuán)渡口水文站河床表層泥沙粒徑明顯減小，低于規(guī)范所規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 水位特性的變化

阿爾塔什水利樞紐修建前四十八團(tuán)渡口水文站1972 年～2017 年多年平均水位778 m，最高水位833 m，出現(xiàn)在9 月份，最低水位734 m，出現(xiàn)在3 月份。2017 年底水利樞紐建成運(yùn)行后，最高水位795 m 出現(xiàn)在9 月，最低水位754 m 出現(xiàn)在3月，水位變動(dòng)幅度從99 m 下降為41 m，樞紐運(yùn)行后，最高水位與最低水位出現(xiàn)時(shí)間并無(wú)明顯變化。

2.3 水溫特性的變化

阿爾塔什水利樞紐2017 年底完工運(yùn)行前后，水溫變化并不明顯（見(jiàn)表5），庫(kù)區(qū)水溫和上游的來(lái)水溫度主要受環(huán)境溫度影響較大[1]，與樞紐工程的建設(shè)并無(wú)直接關(guān)系，而且樞紐工程修建后也并未引起水溫分層[2]，對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居民生活用水以及小生物生存環(huán)境并無(wú)不利影響。

表5 阿爾塔什水利樞紐建成運(yùn)行前后四十八團(tuán)渡口水文站月平均水溫統(tǒng)計(jì) 單位：℃

與水利樞紐修建以前的水文情勢(shì)資料進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，阿爾塔什水利樞紐于2017 年底建成后的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，葉爾羌河流域下游經(jīng)水庫(kù)各項(xiàng)功能發(fā)揮并調(diào)節(jié)后，水文特性發(fā)生了較大變化。水利樞紐修建前葉爾羌河流域年徑流量集中于7 月～8 月份，枯水期徑流量（1.34 億 m3）與豐水期（5.87 億 m3）相差巨大。水利樞紐建成運(yùn)行后，葉爾羌河流域徑流年內(nèi)分配狀況發(fā)生改變，通過(guò)削峰補(bǔ)低作用，汛期徑流量減小為3.99 億m3；年平均水位變動(dòng)幅度也比水利樞紐運(yùn)行前減少了0.89 m；各月平均水位比樞紐工程運(yùn)行前降低0.58 m。充分表明，葉爾羌河流域下游水文情勢(shì)與阿爾塔什水利樞紐的調(diào)節(jié)作用有直接關(guān)系。

3 水文情勢(shì)影響預(yù)測(cè)

3.1 年平均流量、水位、流速下降

由四十八團(tuán)渡口水文站1972 年～2017 年實(shí)測(cè)水文資料（圖1～圖2）可知，年平均水位在778 m 的基礎(chǔ)上下降至水平年2018 年的724 m；年平均流速由實(shí)測(cè)值1.056 m/s 下降至1.870 m/s。根據(jù)預(yù)測(cè)，阿爾塔什水利樞紐建成運(yùn)行后，將引起葉爾羌河流域水位、流速下降。

圖1 四十八團(tuán)渡口水文站實(shí)測(cè)月平均水位變動(dòng)趨勢(shì)圖

圖2 四十八團(tuán)渡口水文站實(shí)測(cè)月平均流速變動(dòng)趨勢(shì)圖

3.2 水文過(guò)程均化

由圖1 和圖2 可以看出，在阿爾塔什水利樞紐工程的作用下，葉爾羌河流域下游呈現(xiàn)出較為明顯的年內(nèi)以豐補(bǔ)歉效應(yīng)，從年平均數(shù)據(jù)來(lái)看，每年6 月～10 月份水位、流速等水文特征值增大較為明顯。從實(shí)際情況可以看出，阿爾塔什水利樞紐運(yùn)行對(duì)流域下游中高水流量產(chǎn)生影響較大。

4 結(jié)論

葉爾羌河流域下游支流水文特性雖然與當(dāng)?shù)貧夂驐l件、人類生產(chǎn)生活等活動(dòng)有密切關(guān)系，但是阿爾塔什水利樞紐工程的修建運(yùn)行也是改變流域下游水文特性的重要原因。2017 年阿爾塔什水利樞紐工程建成運(yùn)營(yíng)后，使得水文要素總體呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，充分表明，水利樞紐發(fā)揮了一定的調(diào)節(jié)作用。本文對(duì)阿爾塔什水利樞紐工程建設(shè)對(duì)下游河段水文要素影響的分析結(jié)果能為科學(xué)評(píng)價(jià)該水利工程修建對(duì)葉爾羌河流域下游生態(tài)環(huán)境影響提供客觀依據(jù)，從而為有關(guān)部門(mén)制定合理的防護(hù)與恢復(fù)對(duì)策提供決策建議。