新疆烏斯通溝水庫(kù)徑流分析

趙萬(wàn)強(qiáng)，周燏城

（吐魯番市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，新疆 吐魯番 838000）

0 引言

烏斯通溝發(fā)源于新疆碩縣境內(nèi)，流域面積581 km2。上游人類活動(dòng)較少，水質(zhì)良好，河水主要供下游托克遜縣灌區(qū)用水。根據(jù)規(guī)劃，現(xiàn)階段在青年渠首附近建烏斯通水庫(kù)，為下游農(nóng)業(yè)、工業(yè)用水提供保障。河流上下游均無(wú)水文測(cè)站，嚴(yán)重缺乏實(shí)測(cè)水文數(shù)據(jù)資料。為準(zhǔn)確地開展水庫(kù)工程設(shè)計(jì)工作確定徑流量，本次選取了周邊水文站作為參證站，對(duì)壩址處的徑流量分別采用了徑流深等值線法和水文比擬法進(jìn)行了計(jì)算對(duì)比，確定徑流量成果的合理性。

1 基本概況

烏斯通溝水庫(kù)以灌溉、工業(yè)供水為主。正常蓄水位905.0 m，總庫(kù)容1440萬(wàn)m3，為Ⅲ等中型水庫(kù)，大壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)50年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)1000年一遇，消能防沖洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。工程建成后可灌溉面積2.58萬(wàn)畝，向灌區(qū)供水1410萬(wàn)m3，向工業(yè)園區(qū)供水750萬(wàn)m3。承擔(dān)向伊拉湖工業(yè)園區(qū)及阿拉溝流域一般工業(yè)的供水調(diào)節(jié)任務(wù)，同時(shí)解決灌區(qū)灌溉供需矛盾突出問(wèn)題，緩解地下水超采。

流域內(nèi)多年平均氣溫為10.2℃，最熱、最冷月平均氣溫分別為5、-23.5℃。氣溫的年變化和日變化較大。多年平均年降水量44.2 mm，歷年最大降水量為85.7 mm。降水多集中在夏季，最大一日降水量達(dá)27.4 mm。多年平均年蒸發(fā)量為2 465.2 mm（Φ20 cm蒸發(fā)皿）；歷年最大蒸發(fā)量為3212 mm。

2 水文參證站基本情況

烏斯通溝河無(wú)實(shí)測(cè)水文資料，為滿足水文分析計(jì)算需要，收集了以下相鄰流域水文站的相關(guān)水文資料。各水文站概況見表1。

表1 烏斯通溝河相鄰流域各水文站概況

3 徑流分析計(jì)算研究

3.1 徑流插補(bǔ)分析

為了保證水文站資料與1956-2015年繪制的徑流深等值線資料年限一致，需對(duì)阿拉溝站1956-2016年缺測(cè)年份和部分缺測(cè)月份的流量資料進(jìn)行插補(bǔ)，主要插補(bǔ)1956年、1958年10～12月、1959年1～6月的缺測(cè)流量資料。

阿拉溝站1956年全年資料缺測(cè)，插補(bǔ)方法為：年徑流量用黃水溝的年徑流量相關(guān)插補(bǔ)而得，各月流量用阿拉溝站多年月平均流量占多年平均徑流量的百分比反推而得。1958年10～12月、1959年1～6月的流量及年徑流量資料缺測(cè)，插補(bǔ)方法為：年徑流量用阿拉溝站7～9月多年平均流量與年徑流量相關(guān)插補(bǔ)而得，各月流量用阿拉溝站多年月平均流量占多年平均徑流量的百分比反推而得。最終阿拉溝水文站插補(bǔ)后徑流系列年限為1956-2016年（61年）。

阿拉溝站1956年的年徑流量資料的差補(bǔ)延長(zhǎng)采用黃水溝的年徑流量相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)方程為：

W=0.4 125W黃+0.1 425 （1）式中：W為年徑流量，m3；W黃為黃水溝徑流量,m3；根據(jù)（1）式求得1956年阿拉溝年徑流量，相關(guān)系數(shù)R為0.904，相關(guān)關(guān)系圖見圖1。

圖1 阿拉溝水文站1956年年徑流量與黃水溝年徑流量相關(guān)圖

從繪制的阿拉溝站徑流量模比系數(shù)累積平均曲線[1,2]（見圖2）中可看出，阿拉溝站模比系數(shù)累積平均值隨徑流系列長(zhǎng)度的增加而呈現(xiàn)出收斂態(tài)勢(shì)，而且當(dāng)徑流系列長(zhǎng)度超過(guò)50年時(shí)，模比系數(shù)累積平均值明顯地逐漸趨近于1，說(shuō)明1956-2016年徑流系列的代表性相對(duì)較好。

圖2 阿拉溝站年徑流量模比系數(shù)累積曲線

3.2 參證站設(shè)計(jì)年徑流量計(jì)算

阿拉溝站設(shè)計(jì)年徑流量頻率計(jì)算分別采用1956-2012年共57年和1956-2016年共61年徑流系列進(jìn)行對(duì)比分析，理論頻率曲線采用P-Ⅲ型曲線，均值分別采用57年和61年年徑流量的算術(shù)平均值，Cv、Cs值采用適線法確定，計(jì)算成果分別見表2和圖3。

表2 阿拉溝站設(shè)計(jì)年徑流量計(jì)算成果表

圖3 阿拉溝水文站年徑流量頻率曲線圖（1956-2016年）

3.3 水庫(kù)壩址設(shè)計(jì)年徑流量計(jì)算

根據(jù)《吐魯番盆地多年平均徑流深等值線圖》（2012年1月審查通過(guò)）進(jìn)行計(jì)算（見表3），烏斯通溝壩址1956-2010年多年平均徑流量為0.4 044×108m3。計(jì)算公式為[3～5]：

表3 烏斯通溝水庫(kù)壩址區(qū)徑流量計(jì)算成果表

圖4 烏斯通溝河流域徑流深等值線圖

采用阿拉溝、煤窯溝站1956-2015年與1956-2010年長(zhǎng)短系列訂正值（平均值0.995）訂正，其壩址徑流量為0.4 024×108m3。烏斯通溝流域徑流深等值線圖見圖4。

本次繪制徑流深等值線圖采用了1956-2012年的系列值，并參照周邊地區(qū)水文站的長(zhǎng)、短系列實(shí)測(cè)徑流資料來(lái)把握和控制徑流深等值線的趨勢(shì)和走向。因此，其計(jì)算值符合地區(qū)水文特性，而計(jì)算的結(jié)果又與其以阿拉溝水文站作為參證站用流域平均降水深修正后的結(jié)果接近，因此，本次計(jì)算推薦采用徑流深等值線法計(jì)算。

3.4 壩址處設(shè)計(jì)年徑流量的確定

烏斯通溝流域周邊主要河流年徑流量統(tǒng)計(jì)參數(shù)值（見表4）基本接近，即Cv=0.32，Cs/Cv=5.5。本次烏斯通溝壩址設(shè)計(jì)徑流量統(tǒng)計(jì)參數(shù)值均采用此均值，水庫(kù)壩址設(shè)計(jì)年徑流量計(jì)算成果見表5。

表4 烏斯通溝流域周邊主要河流年徑流量統(tǒng)計(jì)參數(shù)表

表5 烏斯通溝水庫(kù)壩址設(shè)計(jì)年徑流量計(jì)算成果表

4 徑流量成果的合理性分析

本次選擇了鄰近長(zhǎng)系列水文資料的阿拉溝水文站作為參證站。阿拉溝站是國(guó)家基本水文站，其水文測(cè)驗(yàn)及資料精度較高，水文資料成果可靠，資料代表性較好，設(shè)計(jì)徑流計(jì)算采用規(guī)范的計(jì)算方法，依據(jù)可靠，方法正確，成果合理。

采用徑流深等值線圖量算值，充分考慮了周邊地區(qū)長(zhǎng)、短系列河流徑流系列的多年均值，其結(jié)果與新疆地表水資源評(píng)價(jià)中的等值線圖基本吻合，符合地區(qū)綜合水文特性。

烏斯通溝上、下游無(wú)實(shí)測(cè)引水資料，但通過(guò)調(diào)查可以確定的是，烏斯通溝年內(nèi)及常年來(lái)水量較穩(wěn)定，來(lái)水頻率與阿拉溝河同步性較好，只是水量大小差異而已。因此，在無(wú)水文、水管資料的情況下，選用鄰近有長(zhǎng)系列資料水文站的典型年作為烏斯通溝水庫(kù)壩址的設(shè)計(jì)典型年是合理的。

在流域無(wú)實(shí)測(cè)來(lái)水量和引水資料的條件下，通常用流域灌溉面積粗略估算該流域來(lái)水量。烏斯通溝流域現(xiàn)狀年實(shí)際灌溉面積6.05萬(wàn)畝，其毛灌溉定額750畝/m3，則估算烏斯通溝流域水量為0.4 538×108m3；按凈灌溉定額523畝/m3估算，烏斯通溝流域水量為0.3 164×108m3。由于烏斯通溝流域出山口水量基本都被引向灌區(qū)，因此說(shuō)明本次估算的烏斯通溝壩址多年平均徑流量0.4 024×108m3的成果是合理的。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)烏斯通溝上、下游無(wú)實(shí)測(cè)水文資料的情況下，選擇了鄰近長(zhǎng)系列水文資料的阿拉溝水文站作為參證站。獨(dú)立相互關(guān)系互為插補(bǔ)，得到壩址處連續(xù)徑流系列，分析流域內(nèi)特征。本次設(shè)計(jì)徑流計(jì)算采用規(guī)范的計(jì)算方法，依據(jù)可靠，成果合理。計(jì)算徑流具有一定的代表性、合理性，為無(wú)水文實(shí)測(cè)資料的水庫(kù)徑流調(diào)節(jié)計(jì)算提供參考依據(jù)。也為類似的河流徑流計(jì)算提供參考。