孔雀河水量調度與配置分析

胡文樹

(新疆巴音郭楞蒙古自治州水利水電勘測設計有限責任公司，新疆 庫爾勒 841000)

0 引 言

孔雀河水源來自博斯騰湖,孔雀河流量由博湖東泵站、西泵站、舊達吾提閘和新達吾提閘組成,最大過流能力為150 m3/s,為了掌握博湖小湖區水位、東西泵站與新、舊達瓦提閘的流量關系,更合理地進行運行調度,科學調控各個建筑物分配給孔雀河的流量,故進行孔雀河水量調度與配置分析。

1 各建筑物基本情況

東西泵站位于孔雀河出湖口處,揚水站由東、西兩個泵站組成,東、西泵站相距650 m。東泵站建于2005年,單機抽水流量為9 m3/s,設計抽水流量為45 m3/s,加大抽水流量為54 m3/s,裝機容量為5×1 100 kW。正常最大開機數為5臺,泵站運行以來每年平均滿負荷運行機數為4臺。西泵站1983年正式運行,單機抽水流量為8.6 m3/s,設計抽水流量為45 m3/s,加大抽水流量為54 m3/s,裝機容量為6×800 kW,東西兩泵站互為備用,是孔雀河的主要河源之一。博湖西泵站已運行近二十年,正常最大開機數為5臺、1臺備用,泵站運行以來每年平均滿負荷運行機數為3臺,6臺機組交替使用。

達吾提舊閘位于博斯騰湖小胡出湖口(達吾提閘新閘以北約100 m),于1981年底建成運行,共3孔,孔口尺寸B×H=3.7 m×6.1 m,設計流量40 m3/s,閘底板高程1042.80 m,閘墩高6.1 m,閘門為平板鋼閘門。

達吾提新閘位于博斯騰湖小胡出湖口,于2003年建成,共2孔,孔口尺寸B×H=4.0 m×4.0 m,設計出水量為50 m3/s,閘底板高程1 042.50 m,閘墩高7 m,閘門為平板鋼閘門。

2 達吾提閘后孔雀河水位流量關系

依據塔什店水文站每日流量資料(2015-2018年)、達吾提閘每日水位資料(2015-2018年)、東西東泵站、西泵站開機臺數資料(2018年)可以得出達吾提閘后水位-流量關系表及水位-流量關系圖,見表1和如圖1所示。

表1 達吾提閘后水位-流量關系表

圖1 達吾提閘后水位-流量關系圖

塔什店水文站距離達吾提閘6 km,根據本次收集的資料,當達吾提閘關閉、東西泵站停機情況下,塔什店水文站仍然能測到流量2 m3/s(冬季),主要原因是東西泵站輸水干渠、孔雀河河底高程比博斯騰湖小湖低,小湖向東西泵站輸水干渠、孔雀河滲水。

3 水量配置分析

水閘過流能力主要受上、下游水位、閘孔寬等的影響。根據新、舊達吾提閘、東、西泵站位置關系,東、西泵站開機會提高達吾提閘后的水位,開機臺數越多達吾提閘后水位越高,達吾提閘出流量越小。因此,本次方案主要計算目標:在東、西泵站輸水不同流量情況下,計算新、舊達吾提閘過流能力。

根據《水閘設計規范》(SL 265-2016)[1]附錄A:

自由出流:

淹沒出流:

式中:Q為過閘流量,m3/s;B0為閘孔總凈寬,m;σ為堰流淹沒系數;ε為側收縮系數;m為堰流流量系數,可采用0.385;g為重力加速度,取9.8 m/s2;H0為計入行近流速水頭的堰前水深,m;μ0為淹沒堰流的綜合流量系數;hs為由堰頂算起的下游水深,m。

本次水量配置方案考慮在東、西泵站在不同抽水量情況下/小湖區不同水位情況下,新、舊達吾提閘的過閘流量。東西泵站合計最大抽水量為90 m3/s,為計算方便,將東西泵站抽水量劃分為9個檔次,即10 m3/s、20 m3/s……80 m3/s、90 m3/s。在東西泵站不同抽水量的情況下,將小湖水位每0.05 m劃分為一個檔次,分別試算達吾提閘最大過流能力,最終計算結果詳見表2。

表2 新舊達吾提閘、孔雀河水位-流量關系表

從新舊達吾提閘、孔雀河水位-流量關系表可以看出,當小湖區水位達到最高水位1 048.5 m時,東西泵站抽水對新、舊達吾提閘的過流能力影響不大;當小湖區水位降至1 047 m以下時,東西泵站抽水時,新、舊達吾提閘受閘后壅水的影響,幾乎不過流;當小湖區水位在1 047.9 m以上時,東西泵站可以停用,僅靠新、舊達吾提閘放水就能滿足孔雀河的引水要求。

4 結束語

研究東西泵站、新舊達吾提閘的水位流量關系,可根據小湖區的水位變化情況啟用東西泵站,減少東西泵站抽水的能耗,降低東西泵站的年運行費用,對于東西泵站的運行管理具有重要的意義。