关于TSKEG河修建径流式水电站对水文情势的影响

倪 强，孙 鑫

（新疆水利水电勘测设计研究院，新疆乌鲁木齐830000）

关于TSKEG河修建径流式水电站对水文情势的影响

倪 强，孙 鑫

（新疆水利水电勘测设计研究院，新疆乌鲁木齐830000）

简述新疆TSKEG河上游河段水电梯级开发方案布置情况，梯级电站建设后从丰水、平水、枯水期对水流传播影响进行分析。

水电梯级开发；开发方案；水流传播影响；新疆TSKEG河

1 梯级方案布置形式

TSKEG河上游规划河段全长57km，该河段内拟定了四级电站的开发方案，梯级电站的开发方式均为引水式水电站。TSKEG河水电梯级开发方案梯级布置形式为，一级电站从河道引水，经过电站厂房发电后，尾水入河道；二级电站从河道引水发电后，尾水进入三级电站前池，发电后投入河道；四级电站从河道引水，经过电站厂房发电后，尾水入河道。一级电站、二级电站（三级电站）、四级电站引水渠首处河道比降分别为7.88‰、7.55‰、7.16‰；规划电站引水渠、尾水渠顺等高线布置，总长度为63.5km，比降为1‰。

2 梯级电站建设对河道水文情势影响

根据引水渠、尾水渠纵比降与河道长度不同，纵比降不同，水流流速不同，水流在渠道中和河道中的传播历时有时差，引水式梯级电站的修建会引起汇流时间变化，进而引起河道流量的变化。点绘TSKEG河伊尔列黑站1967年实测平均流速与流量关系，TSKEG河梯级方案布置示意图详见图1。由图1中能看出，TSKEG河流量以50m3/s分成两段后，河道平均流速与流量具有很好的相关关系。

选择2012年伊尔列黑洪水要素作为代表，并移用。取不同量级下的15日洪水过程进行分析。

（1）河道来水偏小情况下梯级电站对下游河道流量的影响

选择2012年5月1日至2012年5月15日的洪水要素进行分析，流量过程见图2。

图2 河道来水偏小情况下四级电站尾水河道断面流量过程典型过程

水流在河道、引水渠道中的特征值见表1～表3。天然情况下TSKEG河传播特征见表2。

从表1～表3中能看出，修建电站后河道天然来水偏小情况下，未建电站前，水在河道中的传播时间为23h。电站建成后大部分水被引到电站发电，选取的5日典型过程中84.2%的水量被用来发电，该部分水在发电引水渠、尾水渠中的传播时间为10h；生态基流在河道中传播时间为48h。把生态基流、四级电站退水、四级电站尾水断面河道流量过程绘制于图3；天然情况和电站建成后四级电站尾水断面河道流量对比见图4。电站建成后河道来水偏枯的情况下，电站渠道中水流的平均流速快于河道，四级电站尾水处河道断面的流量没有改变，时间提前了约13h。

在枯水时段，电站的建设不会改变四级电站下游的天然径流量，对电站下游流量过程线形起主导作用的是渠道的引水过程线，由于渠道中水流的传播速度快，会先于生态基流到达电站尾水断面河道，因此，枯水时电站的建设会使流量过程线提前。

（2）河道平水情况下梯级电站对下游河道流量的影响

选择2012年9月8日至2012年9月23日的洪水要素进行分析，河道平水情况下四级电站尾水河道断面典型过程见图5，天然情况下TSKEG河传播特征见表4。

表1 天然来水偏小情况下河道天然水流传播特征值表

表2 天然来水偏小情况下修建电站后河道水流传播特征值表

表3 天然来水偏小情况下修建电站后渠道水流传播特征值表

图3 枯水时段电站建成后四级电站尾水河道断面流量过程线图

图4 枯水时段天然情况下和电站建成后四级电站尾水河道断面流量过程线对比图

该时段TSKEG河平均流量为51.3m3/s，电站引水渠按设计引水流量30m3/s引进，河道余水21.3m3/s。水流在河道中的平均流速，采用图1中的相关方程计算得出。在渠道中的平均流速采用曼宁公式计算得到。

图5 河道平水情况下四级电站尾水河道断面典型过程

水流在河道、引水渠道中的特征值见表4～表6。

表4 平水情况下河道水流传播特征值表

表5 平水情况下河道水流传播特征值表

表6 平水情况下河道水流传播特征值表

从表4～表6中能看出，修建电站后河道平水情况下，未建电站前，水在河道中的传播时间为12h；建电站后水在渠道中的传播时间为8h；余水在河道中传播时间为20h。把河道余水、四级电站退水、四级电站尾水断面河道流量过程绘制于图6；天然情况和电站建成后四级电站尾水断面河道流量对比见图7，由图能看出，电站建成后平水情况下，电站渠道中水流的平均流速快于河道，四级电站尾水处河道断面的流量没有改变，流量过程线向后顺延了8h。

在平水时段，电站的建设不会改变四级电站下游的天然径流量，但是会使流量过程线推后。

图6 平水时段电站建成后四级电站尾水河道断面流量过程线图

图7 平水时段天然情况下和电站建成后四级电站尾水河道断面流量过程线对比图

（3）河道丰水情况下梯级电站对下游河道流量的影响

选择2012年7月2日至2012年7月17日的洪水要素进行分析，洪水过程见图8，天然情况下TSKEG河传播特征见表7。

该时段TSKEG河平均流量为133.9m3/s，电站引水渠按设计引水流量30m3/s引进，河道余水103.9m3/s。水流在河道中的平均流速，采用图1中的相关方程计算得出。在渠道中的平均流速采用曼宁公式计算得到。

水流在河道、引水渠道中的特征值见表7～表9。

表7 丰水情况下河道水流传播特征值表

表8 丰水情况下河道水流传播特征值表

表9 丰水情况下河道水流传播特征值表

图8 河道丰水情况下四级电站尾水河道断面典型过程

从表7～表8中能看出，修建电站后河道丰水情况下，未建电站前，水在河道中的传播时间为8h；建电站后水在渠道中的传播时间为8h；余水在河道中传播时间为9h。把河道余水、四级电站退水、四级电站尾水断面河道流量过程绘制于图9；天然情况和电站建成后四级电站尾水断面河道流量对比见图10，由图能看出，电站建成后丰水情况下，电站建成后对下游河道基本无影响。

TV12

B

1672-2469（2015）10-0045-03

10.3969/j.issn.1672-2469.2015.10.14

倪 强（1983年—），男，工程师。