新疆库尔干水利枢纽工程调度运行方式初探

(新疆喀什噶尔流域管理局，新疆 喀什 844000)

1 工程概况

库尔干水库为新疆喀什噶尔河流域库山河的控制性工程，坝址位于新疆克孜勒苏柯尔克孜自治州(以下简称“克州”)阿克陶县境内，工程坝址距喀什地区英吉沙县城66km，距喀什市135km，距乌鲁木齐1575km。库尔干水库是库山河水电规划“2库3级”开发推荐的近期工程，是一座具有灌溉、防洪、发电等综合效益的水库。坝址以上控制流域面积2141km2，多年平均径流量6.52亿m3，多年平均流量20.65m3/s。库尔干水库正常蓄水位2105m相应库容12089万m3(淤积50年剩余库容7506万m3)，死水位2065m，死库容1494万m3(36万m3)，防洪库容349万m3，兴利库容7470万m3。由于库山河泥沙含量较大，水库运行要求每年6月、7月降至死水位排沙运行；8月水库开始蓄水，但需控制水库水位不超过汛期限制水位2104.20m。工程建成后，与灌区平原水库联合运用，充分合理地利用水资源，改善库山河灌区灌溉条件，解决春旱缺水的问题；可将库山河下游防护对象的防洪能力从不足5年一遇提高到20年一遇；同时利用下泄库山河灌区水量发电，为喀什和克州两地州提供清洁电量；可加快库山河灌区三县脱贫步伐；可有效维护边疆地区的民族团结和社会稳定。

2 工程任务

库尔干水库是喀什噶尔河流域综合规划和库山河水力发电规划推荐的近期工程，根据库山河灌区经济社会发展存在的问题和矛盾，结合库尔干水库工程实际，确定水库主要任务为灌溉、防洪，兼顾发电。

2.1 灌溉

库山河灌区涉及新疆喀什地区和克州两地州三个县，分别为喀什地区的英吉沙县(12个乡镇)、疏勒县(5个乡镇)和克州阿克陶县(3个乡镇)。2016年灌区总人口为45.98万，其中乡村人口36.20万，城镇人口9.78万。由维、汉、柯尔克孜、回、蒙古、哈萨克等多个民族组成，其中维吾尔族占总人口的90%以上，是一个以维吾尔族为主体的少数民族聚居地区。灌区经济以农业为主，2016年灌区灌溉面积75013.33hm2，其中种植业面积66753.33hm2。作物种类以棉花、小麦、玉米、果园、瓜菜为主，是新疆重要粮棉产区和园艺生产基地。

根据现状种植业结构调查，库山河灌区3—5月灌溉需水量为3.66亿m3，占全年需水量的34.1%。由于河川径流年内变化较大，多年平均3—5月天然来水量0.71亿m3，仅占全年水量的10.7%。地表径流年内分配不均，导致灌区春季灌溉缺水。为缓解春旱缺水问题，库山河灌区近年通过对一些已建的平原水库进行除险加固，减少水库蒸发渗漏损失，提高水资源利用效率。但由于地处边远的贫困地区，涉及的英吉沙县、疏勒县和阿克陶县，均为国家级贫困县，水利基础设施投入资金有限，灌区输水渠道防渗率较低，输水工程效率低下，现状年渠系水利用系数仅为0.50，综合灌溉定额915.51m3/亩。灌区水资源利用程度很低，灌区灌溉保证率不高，工程建设可有效控制和调配库山河宝贵的水资源，与下游已建平原水库联合运用，充分合理地利用水资源，改善库山河下游75013.33hm2灌区的灌溉条件，解决春旱缺水的问题。

2.2 防洪

库山河流域的防洪范围为干流的平原区河段，即从木华里渠首至末端库木库萨闸，全长44.9km。防洪范围涉及克州的阿克陶县、喀什地区的英吉沙县和疏勒县。库山河流域的主要防洪保护对象主要分布在库山河平原灌区河段两岸，行政区划涉及阿克陶县和英吉沙县，主要包括阿克陶县的阿克陶镇、玉麦乡、巴仁乡和英吉沙县的艾古斯乡，防洪任务为保护区域内城镇、工矿企业、旅游设施、水利设施、交通系统的安全，以及两岸农田村庄及人民生命财产的安全，保护人口16.09万，耕地13233.33hm2。根据《防洪标准》(GB 50201—2014)，确定库山河阿克陶县县城及白山湖湿地公园所辖沿河城镇段保护防洪标准为20年一遇，阿克陶县巴仁乡、玉麦乡和英吉沙县艾古斯乡所辖沿河乡村段防洪标准为10年一遇。

由于库山河无控制性水库，洪峰不经调蓄削减，直接进入平原区，从出山口木华里渠首至库木库萨闸约44km的河段上，形成防洪险工险段共计16处。目前，库山河已建的防洪工程建设项目资金来源为新疆内陆河治理项目、自治区重点应急防洪工程项目，已建的防洪工程均位于库山河水系的沙罕沟；灾后水利薄弱环节建设项目及地方自筹资金正在规划建设阶段，总体而言，库山河流域防洪工程设施不完善，抗洪能力较差。库尔干水库作为防洪规划确定的控制性枢纽工程，通过调减洪峰，与下游规划建设的防护工程联合运用，可将库山河现状不足5年一遇的防洪标准提高到20年一遇，减轻洪水对灌区人民生产生活的危害。

2.3 发电

喀什地区和克州均为少煤、缺煤地区，煤炭资源储量少、煤质差，不能满足人民生活对煤炭的基本需求，如果兴建大中型的火电厂，需从外地运煤，其运距在700km以上，运距远，效益差，兴建小型火电厂不符合国家的产业政策。库山河水能理论蕴藏量250.2MW，目前水能资源开发利用水平极低，仅建有2座径流式电站(装机容量6.2MW)，绝大部分水能资源尚未开发利用，这对水能资源无疑是巨大的损失和浪费。从充分利用能源、节约资源的角度看，要求大力发展水电。库尔干水利枢纽是水力发电规划推荐的近期工程，位于库山河中游，承上启下，位置适中，控制了库山河流域95%以上的径流，是一个较理想的电源点。

库尔干水电站拟供电的喀克电网，总装机容量为1804.92MW，其中火电1145.60MW，水电584.32MW，其他电站75MW。根据电力发展规划，未来20年喀什地区和克州经济将进入快速增长期，电力需求也将进入快速增长期，预测喀克电网2030年最大负荷达到8140MW，需电量达到492.4亿kW·h，无论是电力还是电量缺额都比较大，需要新上电源点，来满足本地区的电力电量需求。库尔干水库总库容1.25亿m3(淤积50年剩余库容7506万m3)，是一座具有不完全年调节能力的水库，除承担灌溉、防洪任务外，还兼有发电效益，电站总装机容量24MW，多年平均年发电量0.877亿kW·h。每年可向喀克电网提供清洁电量，缓解两地州电量短缺和电力质量差的矛盾。

3 水库运行方式初探

为实现水库综合利用效益最大，现根据满足水库各综合利用任务分析，确定库尔干水库调度运行要求。

3.1 灌溉要求

根据下游灌区灌溉用水要求，丰水期8—10月利用水库库容蓄水，枯水期11月—来年5月进行供水，满足灌区灌溉用水需要，使灌溉用水保证率达到75%，经计算分析，需库尔干水库供水5.06亿m3。

3.2 防洪要求

库尔干水库防洪库容349万m3，采用固定泄量调度运用方式，根据下游防洪控制要求，确定库尔干水库定泄流量为157m3/s，防洪库容运用时间为6—8月。根据拟定的水库防洪调度运用方式，汛期库水位维持在汛期限制水位2104.20m运行，水库防洪允许泄量按157m3/s控制。当库水位超过防洪高水位2105.00m后，水库转为以保证自身防洪安全为主进行调度，按水库泄流能力进行泄洪。

3.3 发电要求

按照“电调服从水调”的原则，电力系统要求库尔干水电站服从水库供水的调度运行，利用下泄下游灌溉用水发电。因此，发电对水库调度无要求。

3.4 排沙要求

库尔干水库入库沙量主要集中在6—8月，三个月的多年平均输沙量占全年输沙量的89%。其中6月份的多年平均输沙量占全年输沙量的22.61%，7月份占全年35.82%，8月份占全年30.95%。排沙运行采取主汛期降低水位排沙，控制在死水位运行。即库水位6—7月降至排沙水位2065m运行，8月份结合防洪要求维持在汛期限制水位2104.20m运行，并根据入库流量的大小，在整个排沙期采取相机排沙运行。

4 水库调度运行方式

4.1 初拟调度图

根据综合利用任务对水库运行方式的要求，拟定水库运行方式为：在满足河道生态基流下泄流量要求的基础上，6—7月水库降至死水位2065m排沙运行；8月份水库开始蓄水，但需控制水库水位不超过汛期限制水位2104.20m运行；9月份由于汛期结束，水库可在满足下游各业用水的前提下，蓄至正常蓄水位，满足枯水期冬季灌溉用水及解决来年的春灌缺水问题。

经长系列径流调节计算，通过对水库多年运行特性分析，初步确定2030年库尔干水库调度线，见表1。

表1 库尔干水库2030年调度线 单位：m

根据水库运行特性及初拟的水库调度线，按照“电调服从水调”原则，利用灌溉出库水量发电，绘制水库调度图，见图1。

图1 库尔干水库调度运行

4.2 调度图说明

库尔干水库调度图共分为三个区，各调度区调度原则及意义如下：

Ⅰ区：为防洪排沙调度区。6月、7月库水位按死水位2065m运行(与排沙水位相结合)，8月库水位不超过汛期限制水位2104.20m运行，形成Ⅰ区，在该区，水库开始迎汛，需要在限制水位运行；同时，水库排沙需在排沙水位运行。

Ⅱ区：为灌溉供水保证区，位于灌溉调度线上部，形成灌溉供水保证区。在该区，灌溉按设计需水要求放水，按照“丰不增枯减”的原则，该区域严格按照总量控制指标供水，不得突破“三条红线”限额指标。

Ⅲ区：为灌溉供水折减区，位于灌溉调度线和死水位之间区域。在该区，灌溉破坏，需减小灌溉供水，为避免连续破坏，该区域对灌溉供水进行折减。

5 结 论

按照上述初步拟定的水库调度图，库容曲线按照泥沙淤积后考虑，进行长系列时历法径流调节计算，通过对调度运行前后各业供水情况的统计，对水库调度图进行修正，并最终确定水库调度运行图。按照上述拟定的水库调度运行图，对58年长系列径流资料进行调度运行，调度运行的结果基本能够满足工程的各项任务，并达到了一定的排沙效果。