新疆孔雀河第三分水樞紐徑流分析與計算

克斯爾·卡合曼

（巴音郭楞水文勘測局，新疆 庫爾勒 841000）

1 概況

1.1 孔雀河第三分水樞紐概況

孔雀河第三分水樞紐位于孔雀河的中游段，建于1990 年，樞紐工程主要由攔河橡膠壩、檢修沖砂閘、左右岸進水閘等組成。橡膠壩長20.2 m，設計過水流量為150 m3/s，校核過水流量為200 m3/s。左岸進水閘1 孔，孔凈寬3.0 m，為開敞式手電兩用螺桿啟閉平板鋼閘門，為永豐渠引水，引水流量為6.0 m3/s。右岸進水閘1 孔，孔凈寬2.0 m，為開敞式手電兩用螺桿啟閉平板鋼閘門，為團結渠引水，引水流量為3.0 m3/s。為提高樞紐的引水能力，擴大灌溉面積，需對工程引水處不同保證率的年徑流量進行分析計算。

1.2 流域水文站網及水工程概況

他什店水（五）文站位于庫爾勒市塔什店鎮，是孔雀河上唯一的水文站，1948 年7 月11 日設立，先后經歷7 次遷站，1982年6 月由石灰窯水文站上遷16.84 km而來，觀測項目包括水位、流量、降水、蒸發、氣溫、水質，是孔雀河水量控制站，屬國家基本水文站。

他什店（五）水文站下游9.51 km處1966 年建有鐵門關水庫，鐵門關水庫壩址下游11.33 km處1968 年建成孔雀河第一分水樞紐，第一分水樞紐下游5.28 km處，1998 年建成第二分水樞紐，第二分水樞紐下游32.11 km處為第三分水樞紐位置，第三分水樞紐位置下游58.19 km有普惠水庫。流域水系及工程分布見圖1。

圖1 孔雀河水利工程及流域水系圖

2 參證站多年平均徑流分析

2.1 參證站確定

孔雀河第三分水樞紐徑流分析計算，是為擴大灌溉面積服務，分析計算節點為分水樞紐處。孔雀河第三分水樞紐屬資料比較少的區域，由于上游有哈滿溝的暴雨洪水匯入。徑流分析計算選用孔雀河水量控制站的石灰窯水文站（1954年～1981年）年和他什店（五）水文站（1982年～2011年）為孔雀河第三分水樞紐徑流分析的參證站。兩站實測年徑流資料，均由新疆水文水資源局審查、驗收，成果可靠。雖然他什店（五）水文站至石灰窯水文站之間河道徑流沿程變化量中，有季節性山洪溝產生的地表徑流量，也存在河道徑流沿程蒸發損失的情況，但影響程度非常小，可忽略不計，因此，兩站短系列年徑流資料可直接合并為長系列徑流資料。

2.2 參證站徑流系列資料插補

參證站1954年～2011年58年實測年徑流資料系列中，有缺測資料，如1966年10月～12月；1967年1月～4月、11月～12月；1968年1月～3月、9月和11月～12月；1969年1月～4月和9～月12月；1970年1月～5月和9月～12月；1971年1月～4月和8月～12月；1972年1月～3月；1973年12月；1974年1月～5月。為較準確反映徑流過程，對缺測年份的月、年徑流資料采用歷年相關月徑流量與歷年年徑流量相關資料進行插補延長。經插補，得到參證站1954年～2011年連續的長系列徑流量資料，該站年徑流系列在運用矩法對系列統計參數估算的基礎上，用適線法選配型頻率曲線推算設計年徑流量。適線時，在擬合點群趨勢的基礎上，側重考慮平、枯水年的點據。計算的多年平均年徑流量為13.50×108m3。參證站1954年～2011年年徑流量頻率曲線見圖2。

圖2 參證站年設計年徑流量頻率曲線圖

2.3 參證站設計年徑流

按照《水利水電工程水文計算規范》（SL/T 278-2020）要求，采用頻率曲線法對參證站進行設計年徑流量計算。該站年徑流系列在運用矩陣法對系列統計參數估算的基礎上，用適線法選配型頻率曲線推算設計年徑流量。適線時，在擬合點群趨勢的基礎上，側重考慮平、枯水年的點據。采用典型年法對參證站設計年徑流量進行計算，計算成果見表1。

表1 參證站年徑流頻率計算成果表 單位：億m3

典型年選擇盡可能選用設計流域實測徑流資料、選擇年徑流量與設計年徑流量盡量接近的年份。根據上述原則，在參證站徑流系列中選擇1999 年徑流量20.16 億m3、1994 年徑流量15.89 億m3、1976 年徑流量12.32 億m3、1957 年徑流量9.836 億m3，分別作為保證率為25%、50%，75%，95%的典型年進行徑流計算。

3 孔雀河徑流損失分析

3.1 第三分水樞紐以上水工程影響分析

他什店（五）水文站以下，孔雀河第三分水樞紐以上有已建鐵門關電站水庫、石灰窯電站引水閘；孔雀河第一分水樞紐和第二分水樞紐，這些工程的運行將對孔雀河第三分水樞紐設計年徑流產生影響。鐵門關電站水庫和石灰窯電站引水閘，是一座日調節水庫，對月、年徑流不產生影響。第一分水樞紐位于鐵門關水庫壩址下游11.33 km處。左岸進水閘2孔，為庫塔干渠引水，設計引水流量為35 m3/s；右岸進水閘4 孔，為十八團大渠引水，設計引水流量為23 m3/s。第二分水樞紐位于第一分水樞紐下游5.28 km處，左岸為多浪渠引水，引水閘1 孔，設計引水流量為8.0 m3/s；右岸為新下戶渠引水，引水閘1 孔，設計引水流量為8.0 m3/s。第三分水樞紐位于第二分水樞紐下游32.11 km處，左岸為永豐渠引水，引水閘1孔，設計引水流量為6.0 m3/s；右岸為團結渠引水，引水閘1孔，設計引水流量為3.0 m3/s。

3.2 徑流沿程損失計算

孔雀河通過他什店（五）水文站的水量流經20.84 km后到達第一分水樞紐，經左岸庫塔干渠和右岸十八團大渠引出部分水量，其余水量由攔河閘下泄至孔雀河；這部分水量流經5.28 km后到達第二分水樞紐，經左岸多浪渠和右岸新下戶渠引出部分水量，其余水量由橡膠壩下泄至孔雀河；這部分水量流經32.11 km后到達第三分水樞紐，經左岸永豐渠和右岸團結渠引出部分水量，其余水量由橡膠壩下泄至孔雀河，這部分水量再流經58.19 km后到達普惠水庫。本次收集到普惠水庫處1999 年～2009 年的引水量和水庫下泄水量，根據同期他什店（五）水文站的年徑流量，進行徑流損失率計算分析。

他什店（五）水文站至普惠水庫116.42 km，其間沒有其它較大的常年有水河流匯入，僅在他什店（五）水文站下游20.84 km處的第一分水樞紐處，26.12 km處的第二分水樞紐處和58.23 km處的第三分水樞紐處左右岸有引水渠將部分水量引入灌區，從第三分水樞紐以下至普惠水庫之間沒有水量引出。根據河道上下游斷面間水量平衡原理，在一定時間內，上游斷面水量-區間引出或（+區間匯入）水量-區間河道損失水量=下游斷面水量。依據他什店（五）水文站1999年～2009年多年徑流均值20.60×108m3和普惠水庫處1999年～2009年多年年徑流均值8.910×108m3，以及第一分水樞紐處、第二分水樞紐處、第三分水樞紐處1999年～2009年多年平均引流量分別為49754×104m3、8800×104m3、3298×104m3。從他什店（五）水文站至石灰窯水文站16.84 km的河段上，區間有季節性山洪溝洪水匯入，也存在河道徑流沿程損失等情況。由于季節性山洪溝產生的地表徑流量對孔雀河年徑流量影響程度很小，僅為0.015×108m3；而河道徑流沿程損失量中，鐵門關水庫和河道的蒸發量及滲漏損失為0.009×108m3，在區間季節性山洪溝洪水匯入和河道徑流沿程損失量產生相互抵消的情況下，區間因素對他什店（五）和石灰窯水文站年徑流量影響程度較小。石灰窯水文站1984年已撤銷，后續無觀測資料。采用水文站和水管站實測多年平均年水量，以及他什店（五）水文站至普惠水庫之間各分水樞紐處的引出水量和相對位置關系，考慮了由上自下推演時各引水樞紐水量引出因素，根據河道上下游斷面間水量平衡原理，分析推算出他什店（五）水文站至普惠水庫處平均每公里損失率為0.350%。

4 孔雀河第三分水樞紐壩址處設計年徑流

4.1 天然條件下設計年徑流

天然狀況下，孔雀河第三分水樞紐設計年徑流推求，在不考慮上游水利工程（第一分水樞紐、第二分水樞紐）引水。根據參證站他什店（五）水文站不同保證率設計年徑流，和他什店（五）水文站多年平均年徑流，將石灰窯水文站不同保證率設計年徑流和多年平均年徑流，按他什店（五）水文站至孔雀河第三分水樞紐處平均每公里損失率，采用耗損公式推算出下游58.23 km處孔雀河第三分水樞紐壩址的設計徑流。見表2。

表2 天然狀況下孔雀河第三分水樞紐設計年徑流 單位：億m3

4.2 工況下設計年徑流

他什店（五）水文站至孔雀河第三分水樞紐之間共有2處分水樞紐水利工程，根據2處水利工程的位置關系和運行狀況，確定水利工程對孔雀河第三分水樞紐設計徑流及年內分配的影響。按孔雀河水量從他什店（五）水文站流至孔雀河第三分水樞紐時，河道水量在通過他什店（五）水文站流至第一分水樞紐、第一分水樞紐至第二分水樞紐、第二分水樞紐至第三分水樞紐時各河段中的水量沿程損失，及通過各樞紐時渠道的引出水量，將他什店（五）水文站不同保證率設計年徑流推演至孔雀河第三分水樞紐壩址處的設計徑流，工況情況下普惠水庫設計年徑流具體計算過程為：

1）依據他什店（五）水文站不同保證率設計年徑流情況，根據徑流沿程損失率，計算河道水量流經20.84 km后衰減至第一分水樞紐處的年徑流，在此減去不同來水量情況下第一分水樞紐左和右岸引水渠合計引出水量，得到不同設計頻率下的第一分水樞紐以下孔雀河下泄的月、年徑流量。

2）依據第一分水樞紐以下孔雀河下泄水量的年徑流量，根據徑流沿程損失率，計算河道下泄水量流經5.28 km后衰減至第二分水樞紐處的年徑流，在此減去不同來水量情況下第二分水樞紐左和右岸引水渠合計引出水量，得到不同設計頻率下的第二分水樞紐以下孔雀河下泄的年徑流量。

3）依據第二分水樞紐以下孔雀河下泄的年徑流量，根據徑流沿程損失率，計算河道下泄水量流經32.11 km后衰減至第三分水樞紐處的年徑流，在此減去不同來水量情況下第三分水樞紐左和右岸引水渠合計引出水量，得到不同設計頻率下第三分水樞紐以下孔雀河下泄的年徑流量。計算經果及結果見表3。多年平均見表4。

表3 設計工況下孔雀河第三分水樞紐壩址年徑流及年內分配成果表 單位：104m3

表4 設計工況下第三分水樞紐壩址多年平均年徑流 單位：104m3

續表3

4.3 成果合理性分析

他什店（五）水文站至石灰窯水文站16.84 km的河段上，區間有季節性山洪溝洪水匯入，也存在河道徑流沿程損失等情況。由于季節性山洪溝產生的地表徑流量對孔雀河年徑流量影響程度很小，僅為0.015×108m3；而河道徑流沿程損失量中，鐵門關水庫和河道的蒸發量為0.009×108m3及滲漏損失，在區間季節性山洪溝洪水匯入和河道徑流沿程損失量產生相互抵消的情況下，區間因素對他什店（五）和石灰窯水文站年徑流量影響程度較小。因此，本次將石灰窯水文站1954年～1981年的年徑流資料，合并到他什店（五）水文站1982年～2011年的年徑流資料系列中，這得到的他什店（五）水文站1954年～2011年58年的長系列年徑流資料，這種處理方法是目前資料狀況下的一種解決辦法，其設計成果也具有一定合理性。

徑流沿程變化分析采用水文站和水管站1999年～2009年實測多年平均年水量，以及他什店（五）水文站至普惠水庫之間各分水樞紐處的引出水量和相對位置關系，根據河道上下游斷面間水量平衡原理，分析計算出石灰窯水文站至普惠水庫之間的平均每公里水量損失率，考慮了由上自下推演時各引水樞紐水量引出因素，徑流沿程水量損失率取值有一定合理性。

由于資料處理方法和徑流沿程變化分析方法合理，其計算思路清晰，所推求計算成果具有一定合理性。

5 結語

為了擴大灌溉面積，需根據來水量進行徑流核算。文中以石灰窯、他什店（五）水文站為參證站，通過將兩站資料合并，插補缺測資料，形成長系統年徑流資料。通過計算出參證站年徑流量，減去沿程損失和上游引水工程引水量，推算出第三分水樞紐壩址的各保證率的設計年徑流，為工程擴大灌溉面積提供技術支撐。