玉龍喀什水利樞紐建設水文情勢影響評價

艾力亞斯·尤努斯

（新疆維吾爾自治區和田水文勘測局,新疆 和田 848000）

玉龍喀什河是和田地區一條重要河流,在其中游修建玉龍喀什水利樞紐工程勢必對下游河道水文情勢產生重要影響,需要進行分析。

1 概況

玉龍喀什河發源于昆侖山北坡,徑流以冰川積雪融水補給為主,降雨補給為輔,屬典型冰川積雪補給為主的河流。天然狀態下玉龍喀什河徑流年際變化 較小,但年內分配不均；多年平均徑流量為 23.09 億 m3。玉龍喀什水利樞紐位于玉龍喀什河中游河段,工程主要由攔河壩、泄水消能建筑物、引水發電系統等組成。水庫正常蓄水位2170 m,死水位2080 m,總庫容5.36 億 m3,調節庫容4.27 億 m3,電站總裝機容量200 MW,水庫主要任務是以調控生態輸水、灌溉補水為主,結合防洪、兼顧發電等綜合利用。

2 水文情勢評價范圍

玉龍喀什水利樞紐運行后,庫區原有 22 km 河道將變成水庫；由于水庫調蓄、水電站發電,造成玉龍喀什河玉龍喀什樞紐壩址以及壩址至玉河與喀拉喀什河匯合口間230 km 河段水文情勢發生改變,因此,玉龍喀什河水文情勢評價范圍確定為玉龍喀什水利樞紐庫區及以下河段,河長 252 km。考慮到玉龍喀什水利樞紐為玉龍喀什河控制性工程,故本次對于玉龍喀什庫區及以下河段水文情勢變化將予以重點關注,選取具有水力學和生態意義的典型斷 面,預測不同來水頻率下各斷面徑流、洪水、泥沙等水文情勢變化情況。

3 對徑流的影響

3.1 玉龍喀什水利樞紐庫區

工程建成后,玉龍喀什水利樞紐庫區河段將由河流形態轉變成水庫形態,庫區河段水位、水面面積、流速等相應發生變化。根據距離樞紐工程較近的黑山站（壩址上游 52 km）和同古孜洛克站（壩址下游 58 km）實測徑流資料,計算得出玉龍喀什水利樞紐壩址斷面多年平均天然流量為 66 m3/s,多年平均徑流量為 20.82 億 m3。受冰川積雪融水補給特性影響,徑流年內變化較大,其中全年氣溫最高的 6月~8 月水量占全年水量的 79.12%。見表 1。

表1 樞紐壩址斷面多年平均天然徑流與不同頻率下徑流年 內分配比對表 單位：m3/s

從表1可以看出,水利樞紐建成后,壩址斷面處受水庫攔蓄影響,月徑流量較水利樞紐工程建設前,均有所減小。

3.2 玉龍喀什水利樞紐壩址以下河段

3.2.1 玉龍喀什水利樞紐壩址～玉龍喀什渠首河段根據調查,該河段自上而下依次有支流布雅河（工程壩址下游 3.8 km ）、達克曲克溝（達克曲克壩址上游約 6 km）匯 入,布雅河多年平均徑流量為 1.37 億 m3,達克曲克壩址斷面多年平均徑流量為 22.68 億 m3。該河段無工業、農業及生活引水口分布,樞紐工程下游 45 km 處建有達克曲克水電站,2016 年 5 月建設完工,水庫正常蓄水位 1776 m,死水位 1771 m,總庫容 1130 萬 m3,調節庫容 269 萬 m3,電站裝機容量 70 MW,設計引水流量 87.2 m3/s。達克曲克電站為日調節水庫,對河流月徑流過程基本無影響；其建成運行在壩前形成了約 7 km 庫區靜水河段,在壩下形成了 11 km 脫流河段。達克曲克電站壩下河段水文情勢變化見表2、圖 1。

表2 玉龍喀什河達克曲克電站壩下水文情勢變化表 單位：m3/s

圖1 達克曲克電站建設前后壩下水文情勢變化

從表2、圖1 中可以看出,達克曲克電站發電運行后,壩下～發電廠房 11 km 河段年內僅汛期 6 月~8 月份有水下泄,下泄水量為棄用的洪水；其它 9個月該 11 km 河段長時間斷流。

3.2.2 玉龍喀什渠首以下河段

該河段分布有玉龍喀什攔河渠首及東方紅水庫引水口、塔瓦庫勒農場引水口、塔瓦庫勒鄉引水口等 13 個無壩農灌引水口。玉龍喀什渠首為大型引水渠首,設計引水流量 150 m3/s,加大引水流量 170 m3/s,擔負著向洛浦縣、和田縣玉河灌區、和田市 灌區供水任務及玉河分洪任務,控制灌溉面積 100 萬畝。工程實施后其水文情勢主要受玉龍喀什水利樞紐調度運行和灌區引水綜合影響。

由于河流徑流年內分配豐枯懸殊,多年來受灌區引水影響,玉龍喀什渠首以下河段僅汛期 6 月~9 月有水,其它各月河道斷流。按照建設前、建設后渠首斷面實測流量過程反映玉龍渠首下游水文情勢變化情況,具體見表3。

表3 玉龍喀什河玉龍渠首以下河段水文情勢變化分析表單位：m3/s

續表3

從表3可以看出：受流域灌區引水影響,玉龍喀什渠首以下河段除汛期 6月~9 月份外均斷流,汛期各月流量也均較天然來水減少了 22%~59%； 從 6 月~9 月下泄流量來看,因來水較豐,2013 年減幅較 2006 年略小。

4 洪水期水文情勢變化

玉龍喀什河洪水主要有融冰融雪型和混合型兩種類型,以融冰融雪型洪水為主。 融冰融雪型洪水主要發生在 7月中旬至 8 月中旬,過程表現為洪水連續、量大而峰不高,洪水過程呈鋸齒形、歷時長、緩漲緩落、有明顯的日變化。玉龍喀什河暴雨主要發生在 5月~9 月,此類洪水與融冰融雪型洪水遭遇形成混合型洪水。玉龍喀什水利樞紐汛期 6 月根據生態供水要求蓄水或放水,水庫最高水位不超過汛限水位 2169.0 m,7 月上中旬降低水位至 2165 m,7 月下旬、8 月上旬降低水位至死水位 2080 m 排沙運行,8 月中下旬結合生態供水和灌溉要求蓄水或放水,水庫最高水位不超過汛限水位 2169.0 m,壩址控泄流量為 1130 m3/s, 與下游堤防聯合運用可使玉龍喀什河下游防洪標準由10 年一遇提高到30 年一遇,由此將對30 年一遇及以下標準洪水進行削峰,從而改變下游汛期洪水的洪峰、洪量及洪水歷時。

5 泥沙情勢變化

玉龍喀什河低山區及山前丘陵區巖石風化強烈,第四紀松散堆積物深厚,是河流主要沙源。根據同古孜洛克水文站多年泥沙資料統計分析,玉龍喀什河總體呈水大沙大、水少沙少的變化趨勢,含沙量較大的月份為 6 月～8 月,占年輸沙量的 93.5%。工程壩址處多年平均含沙量為 5.0 kg/m3,多年平均懸移質輸沙量為1027.4×104t；由于無實測推移質資料,推移質量按懸移質量的 15%計算,得多年平均推移質輸沙量 為 154.1×104t；多年平均總輸沙量為 1181.5×104t。工程建成后,由于水庫攔沙作用致使河流泥沙淤積在水庫內,致使水庫庫區的地形、水庫庫容等發生變化,壩下輸沙量有所減小。

6 對水環境的影響分析

6.1 對水溫的影響

采用 -β指數法判斷水庫水溫結構：

當 <10 時,水庫水溫為分層型；當 10< <20 時,水庫水溫為過渡型；當 >20時,水庫水溫為混合型。對于分層型的水庫,如果遇到β>1 的洪水,將出現臨時混合現象；但如果β<0.5 時,洪水對水庫水溫的分布結構沒有影響。玉龍喀什水利樞紐總庫容為 5.36 億 m3,壩址斷面多年平均徑流量為 20.82 億 m3,經計算, =3.88,初步判斷水庫水溫結構為分層型。 根據不同頻率的入庫 1 日、3 日、5 日和 7 日的一次洪水量計算β值,見表4。

表4 玉龍喀什水利樞紐水溫結構判別β計算表

表4結果表明,3 日以上洪量β值均大于 1.0,初步判斷遇到β>1 的洪水時, 玉龍喀什水利樞紐水溫結構為混合型,不會對下游河流水溫產生影響。

6.2 對水質的影響

以 2009 年、2015 年玉龍喀什河同古孜洛克站和玉龍渠首斷面水質實測資料, 對比分析區域水資源開發對河流水質的影響。

由于玉龍喀什河玉龍渠首以上大部分河段位于山區,無灌區分布,河道兩岸僅有少量牧業活動,因此灌區開發不會對玉龍渠首以上河段水質產生影響。根據 監測結果,經對比分析,除氨氮指標外,2009 年及 2015 年同古孜洛克站和玉龍渠首站水質指標基本未發生變化；2015 年豐水期兩監測站點氨氮指標均超標, 原因是受放牧活動的增加、汛期地表徑流沖刷導致牲畜糞便入河影響所致。

工程運行后管理區定員人數為 130 人,按生活用水每人每天 135 L、排放系數 0.8 計,則樞紐管理區高峰狀況下（按滿員計算）排放污水約 14.04 m3/d。管理區所處玉龍喀什河河段為Ⅰ類水體,生活污水須經處理達標后綜合利用,不得以任何方式進入河道。

6.3 社會環境影響

（1）對下游農業生產的影響：工程水庫下泄低溫水可能對下游農業生產產生不良影響。

（2）對玉龍喀什渠首下游無壩引水口的影響：玉龍喀什河玉河渠首至和田河匯合口段分布有 13 個無壩引水口。工程建成后該河段水量減少、水位降低,可能會對其引水產生影響。同時,隨著河道下泄水量減少,會對下游生態和沿河草木生長有影響。

7 結語

水文情勢是反映河道特性的重要指標。玉龍喀什水利樞紐工程由攔河壩、泄水建筑物、引水發電系統等組成,通過分析工程建設前河道基本情況和建設后發生的變化,可知工程建成后,由于水庫攔蓄,河道徑流和泥沙有所減小,對下游農業灌溉和生產,以及河道兩岸生態有所影響。由于水庫調蓄,可以減少下游洪水災害。同時需加強水質保護,以避免人員生活對水質的影響。