基于不同視角烏克塔斯水庫調度規劃方案

趙華偉

（新疆塔城地區水利水電勘察設計院，新疆 塔城 834700）

0 引言

水庫建設往往承擔著防洪、灌溉、發電等任務，不同的水庫具有不同的側重點。賈一飛等[1]使用ICGC-POA方法對龍羊峽—劉家峽多年枯水水庫優化調度進行研究。頓曉晗等[2]對水庫防洪調度進行實施風險分析，并對庫容分配進行研究；林梓鈴等[3]、王海霞等[4]、張睿等[5]分別采用不同方法對茅洲河、三里莊水庫、金沙江梯級水庫防洪調度規劃方法進行研究；陳哲[6]對灌溉水源實時優化調度進行分析，并為水源配置提供建議；陳海濤等[7]使用云模型方法對灌溉調度風險進行評價；楊旺旺以黑河梯級水庫為例，對水庫灌溉、生態、發電之間目標的轉換規律進行分析，推薦最優調度方案；陳富川[9]對臨淮崗綜合調度影響淮河水資源機制進行分析；程華等[10]以贛江流域為例，對資源綜合利用規劃調度措施進行分析。在前人研究基礎上，針對烏克塔斯水庫，對不同視角下水庫調度方案規劃進行分析。

1 工程概況

烏克塔斯水庫是一座以農牧業灌溉為主的山區水庫。設計總庫容265萬m3，興利庫容185.52萬m3，死庫容15萬m3。水庫主要存蓄冬、春季冰雪融水，水庫內出露的泉水以及攔蓄上游烏圖闊力河河水、闊臘渠首及姜布爾拜渠首引水。經調蓄，解決灌區來水年內分配不勻的問題，保證下游灌區3525牧業人口、6.62萬只標準畜及2.50萬畝地的用水要求。水庫建設有效解決牧區工程性缺水問題，促進牧區經濟發展，逐步改善當地生態環境。

2 水庫補給徑流和洪水分析

烏克塔斯水庫水源由庫區內的泉水、融雪水和暴雨所引發的坡面洪水匯流（天然來水），攔蓄上游烏圖闊力河河水、闊蠟渠首及姜布爾拜渠首引水組成。壩址處天然來水多年平均徑流量為714.6萬m3，見表 1。

表1 烏克塔斯水庫不同頻率設計年徑流量成果表 單位：萬m3

烏克塔斯水庫洪水主要來源為山前地帶融雪水及暴雨所形成的坡面匯流洪水，沒有山區河流直接匯入到庫區（經現場踏勘烏圖闊力河河水不能流到庫區）。選用地區最大洪峰流量模比系數綜合頻率曲線法推算的設計洪峰成果及洪量模數法推算的設計最大一日洪量成果見表2～表4。

表2 烏克塔斯水庫入庫設計洪峰流量成果表 單位：m3/s

表3 烏克塔斯水庫主壩址和導流堤設計洪峰流量成果表 單位：m3/s

表4 烏克塔斯水庫入庫不同頻率設計一日洪量成果表 單位：萬m3

3 基于防洪視角水庫調度規劃

本工程采用溢洪道泄洪，導流放水涵洞作為泄洪的儲備設施，在危險情況下，可參與泄洪，正常蓄水位最大下泄流量為18.0 m3/s，溢洪道為開敞式，堰型采用寬頂堰，堰寬20 m。

每年汛期前水庫蓄水位通過溢洪道控制在正常蓄水位1742.5 m以下，當入庫洪水流量在0～44.9 m3/s時，溢洪道泄洪，保證庫水位不超過設計洪水位1743.37 m。當入庫洪水流量在44.9 m3/s～62.0 m3/s時，溢洪道泄洪，保證庫水位不超過校核洪水位1743.96 m。

依據以上原則和運用方式，對烏克塔斯水庫進行P=2%、0.1%各種頻率洪水的調節計算。洪水調節成果見表5~表6。

表5 烏克塔斯水庫設計洪水調洪計算表（P=2.0%）(堰寬20 m)

50年一遇的設計洪水，最大洪峰流量62.0 m3/s，最大一日洪量為141.8萬m3，經水庫調節后，溢洪道最大下泄流量25.79 m3/s，攔洪庫容 38.99×104m3，堰上水頭 0.87 m，設計洪水位1743.37 m。

表6 烏克塔斯水庫校核洪水調洪計算表（P=0.1%）(堰寬20 m)

1000年一遇的校核洪水，最大洪峰流量123 m3/s，最大一日洪量為214.8萬m3，經水庫調節后，溢洪道最大下泄流量56.4 m3/s，調洪庫容65.41萬m3；堰上水頭1.46 m。

4 基于綜合利用視角水庫調度規劃

4.1 綜合利用主次關系

烏克塔斯水庫的工程任務為：首先滿足水庫下游灌區的農牧業灌溉用水要求；設置防洪庫容，削減洪峰，保障水庫下游保護對象安全。

4.2 水位、水量、時間要求

（1）灌溉

本次采用的水文系列為1962年~2008年，水庫多年平均入庫水量為714.6萬m3。50%頻率下入庫徑流量為699.20萬m3，其中，烏圖闊力河來水476.7萬m3，闊臘渠首和姜布爾拜渠首調水222.5萬m3。用水量665.33萬m3，其中：水庫下游灌溉用水610.07萬m3，人畜用水55.25萬m3；水庫蒸發滲漏損失為30.48萬m3，水庫棄水量3.41萬m3。

（2）水位要求

烏克塔斯水庫下游灌區灌溉用水通過導流放水涵洞放水，通過灌區的干支渠輸水到田間。導流放水涵洞底高程1731.38 m，死水位1732.22 m。

（3）用水時間要求

烏克塔斯水庫下游灌區灌溉用水時間為每年的4月下旬至8月中旬及10月上旬。

4.3 正常年、豐水年調度原則及方式

4.3.1 調度原則

（1）由于天然徑流較小，無法滿足灌區用水需求，每年通過闊臘渠首、姜布爾拜渠首分別需從浩爾愛河、姜布爾拜河調水。水庫以蓄水為主。

（2）汛期確保防洪安全和大壩安全度汛。

4.3.2 調度方式

（1）每年灌溉高峰期水庫以供水為主，非灌溉高峰期和非灌溉期水庫群以蓄水為主。

（2）非灌溉高峰期和非灌溉期在滿足下游用水要求的情況下，余水量進行蓄庫。

（3）烏克塔斯水庫工程承擔農牧業灌溉供水量，采用灌溉供水調度線進行控制，當前水庫水位位于灌溉供水調度線以上，灌溉供水按灌溉需水進行供給；當前水庫水位位于灌溉供水調度線以下，灌溉供水按打折后的灌溉需水進行供給。

（4）每年汛期（4月、5月、6月），做好防洪度汛準備，利用烏克塔斯水庫工程滯洪，按正常蓄水位控制，確保下游重現期20年以內的洪水不受災。

4.4 枯水年調度原則及方式

4.4.1 調度原則

（1）堅持各級人民政府行政首長負責制，統一指揮、部門協作、分級負責。

（2）堅持以人為本、因地制宜、統籌兼顧、局部利益服從全局利益。

（3）堅持依法抗旱、實行公眾參與，干群結合承擔抗旱攻堅任務。

4.4.2 調度方式

（1）減少水庫下游灌區有效灌溉面積，確保農牧業經濟作物的供水，盡量降低損失。

（2）盡可能采用高效節水灌溉方式，減少輸配水環節的水量損失，提高用水效率。

5 結語

從防洪和綜合利用視角對烏克塔斯水庫調度規劃進行研究。通過最大洪峰流量模比系數綜合頻率曲線法和洪量模數法，推算出設計洪峰成果及設計最大一日洪量成果，獲取水庫徑流參數和洪峰數據，為防洪調度提供基本參數；通過水庫規劃調度，可有效降低洪峰的過壩流量，降低對下游的威脅；從綜合利用視角出發，提出正常年、豐水年和枯水年的水庫調度方式，充分發揮水庫灌溉、防洪作用，可為新疆水庫調度等相似工程提供參考。