新疆乌苏市特吾勒水库工程多年平均径流量分析计算

徐君朝

（新疆维吾尔自治区塔城水文勘测局，新疆 塔城 834700）

1 引言

特吾勒水库位于特吾勒河上，该河发源于天山山脉中段的婆罗科努山和依连哈比尔尕山北坡的高山冰川，为进行特吾勒水库的修建，需先对特吾勒水库工程多年平均径流量进行分析计算。特吾勒河与四颗树河为邻近流域，其自然地理条件相近，以具有长系列的吉勒德水文站为参证站，进行多年平均径流量资料系列的代表性分析计算。特吾勒河径流补给成分主要有高山冰雪融水、季节性融雪洪水、暴雨洪水。每年夏季7月、8月份，山区温度逐渐回升，冰川融化，特吾勒河进入主汛期。

2 水利工程概况

乌苏市特吾勒水库工程位于新疆塔城地区乌苏市境内，坝址位于特吾勒下游河段出山口处，地理坐标东经84°13′23″北纬44°10′19″，距乌苏市约62 km、距312国道30 km，距乌苏市马吉克牧场场部7.2 km。

特吾勒水库总库容为623万m3，兴利库容530万m3，死库容20万m3，水库调洪库容73万m3。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252-2000）,该水库按库容属小（1）型Ⅳ等工程，枢纽工程由大坝、溢洪道、放水洞等建筑物组成。大坝坝型为沥青混凝土心墙坝，最大坝高65.01 m，主要建筑物为4级，次要建筑物为5级，临时建筑物为5级。工程区设计地震烈度为Ⅷ度。

特吾勒水库是一座以灌溉为主兼顾下游防洪的水库。水库主要解决下游灌区4.8万亩灌溉用水问题。水库建成后可改善灌溉面积1.6万亩，新增人工饲草料地3.2万亩，新增牧民定居640户，使牧民定居户数达到672户。可为下游1.4万亩天然草场在洪水期引洪灌溉2次。

3 水文资料情况及复核

为进行特吾勒水库的修建，需先进行水文分析计算。为修建特吾勒水库主要采用邻近流域四颗树河的资料，其自然地理条件相近，以具有66年长系列的吉勒德水文站为参证站，进行多年平均径流量资料系列的代表性分析计算。

表1 吉勒德站水文站概况一览表

四棵树河吉勒德水文站设立于1956年4月，测验断面位于谢家渠渠首上游1.6 km处，同年5月份，该断面下迁3.6 km，即现在测验断面位置，新老断面迁移前后集水面积相差较小，资料一致。

本次所选参证站吉勒德水文站资料系列完整，并且水文资料严格执行测验及整编规范，计算所选用资料系列较长，资料具有较好的连续性、一致性、代表性。

4 参证站资料代表性分析

特吾勒河径流补给成分主要有高山冰雪融水、季节性融雪水、暴雨洪水。每年夏季7月、8月份，山区温度逐渐回升，冰川融化，特吾勒河进入主汛期。

特吾勒河与四颗树河为邻近流域，其自然地理条件相近，以具有长系列的吉勒德水文站为参证站，进行径流资料系列的代表性分析。

绘制吉勒德站年径流量模比系数累积均值曲线，见图1，从图中可以看出，吉勒德水文站年径流量累积均值曲线随时间的增长，变幅越来越小，年径流系列在20年以上时，模比系数累积均值曲线稳定并趋近1，由此可见，吉勒德水文站径流系列均值具有较好的收敛性。

图1 吉勒德站年径流量模比系数累积均值曲线图

5 参证站差积曲线分析

从吉勒德站年径流量模比系数差积曲线图2中可以看出，吉勒德水文站年径流量的年际变化大致有3个时段，即1955年～1960年为枯水段，1961年～1965年为丰水段，1966年～1976年为枯水段，之后丰、平、枯水段交替出现，1995年～2019年为丰水段。吉勒德水文站66年径流系列包含了丰、平、枯水变化过程。

图2 吉勒德站年径流量模比系数差积曲线图

6 不同长度径流系列统计参数误差分析

选取吉勒德水文站年径流量系列不同长度，即1955年～2019年、1967年 ～2019年、1977年 ～2019年、1987年 ～2019年、1997年～2019年5个时段，进行统计参数相对误差分析，计算结果见表2。

表2 吉勒德水文站不同长度年径流量统计参数误差计算表

由表2可见，当系列长度达20年以上时，系列统计参数均值已基本稳定，与长系列比较均值相对误差小于±4.0%。

综合上述分析，吉勒德水文站66年的径流系列，包括了丰、平、枯水年，并且当系列长度达20年以上时，均值趋于稳定。

7 年径流量的计算

7.1 长短系列订正法计算年径流量

特吾勒河上有一山口桥水文站,有实测7年的径流量系列1990年～1991、1998年～2002年径流量,但此站监测时间短,且不连续。现取特吾勒河山口桥站7年实测年径流量与吉勒德站同期年径流量资料系列1990年～1991年、1998年～2002年做年径流量长短系列统计，7年短系列与1954年～2019年66年长系列统计参数对比，用公式:

式中：W特为特吾勒河多年平均径流量，m3；W特短为特吾勒河7年平均年径流量，m3；W四短为四棵树河短系列平均年径流量，m3；W四长为四棵树河多年平均径流量，m3。

计算特吾勒河多年平均年径流量为0.3428×108m3。

7.2 径流深等值线图法

2005年新疆水文水资源局完成了塔城地区及额敏河流域多年平均地表径流深等值线图，依据自治区水文水资源局在1∶25万电子地图上勾绘的塔城地区1956年～2008年径流深等值线图，经周边流域径流深区域平衡计算，得到了特吾勒河流域径流深等值线。根据特吾勒河渠首以上年径流深等值线及面积，量算特吾勒水库坝址以上年径流深，折算成径流量为0.2368×108m3。

8 径流成果合理性分析

特吾勒水库坝址年径流分析计算采用了两种方法，即长短系列法、年径流深等值线图法。

长短系列订正法：以特吾勒河山口站实测资料为理论推理依据，充分运用水库区域内以及周边参证站的资料，分析各要素间的关系和变化特点，用参证站四棵树河吉勒德站1954年～2019年66年长系列径流量资料，与特吾勒河7年径流资料进行长短系列订正计算，通过分析，成果合理，推荐采用此计算结果。

径流深等值线图法：以周边流域为控制，经四棵树河流域径流深区域平衡计算，获得了径流深等值线的走向，考虑的因素较多，包括降水、蒸发、参证站实测径流、高程等，推算得到特吾勒拟建水库坝址年径流量。虽然控制站的径流深起决定作用，但特吾勒流域控制站较少，也有其任意性，最终成果经对比分析，采用了第一种计算方法即长短系列订正法计算成果。

9 特吾勒水库多年平均年径流量及坝址处的设计年内分配

特吾勒水库坝址多年平均年径流量为0.3428×108m3，采用吉勒德水文站年径流系列频率计算参数，即变差系数CV值取0.17，偏态系数CS值取4CV。不同频率坝址设计年径流量成果见表3。

表3 特吾勒水库坝址设计年径流量成果表

设计年径流量年内分配采用典型年法，按照年水量接近，春季灌溉期河流来水量偏枯的原则选取特吾勒河1998年、1999年、2001年、2000年为丰、平、偏枯、枯水典型年，采用年水量控制、同倍比缩放，计算得到不同保证率设计年径流量年内分配成果见表4。

表4 特吾勒水库坝址设计年径流量年内分配成果表

由表4可看出特吾勒河径流的年内分配不均匀，受高山冰川影响，连续最大四个月径流量占全年总水量的77.4%，出现于6月～10月份，最大月径流量出现于8月份，最小月径流量出现于2月份，径流主要集中于夏季。四棵树河径流量年际变幅较小，CV值为0.17，主要是由于冰川融水补给占较大的比重，径流年际变化相对稳定。

10 结语

乌苏市特吾勒水库水文分析计算，根据乌苏市特吾勒水库规划工作大纲的要求，对特吾勒水库的年径流量进行分析计算，采用了两种方法，即长短系列订正法、径流深等值线图法，对特吾勒水库坝址年径流量进行了计算。受资料条件限制，分析计算中难免有不足之处，给多年平均径流量的分析计算带来了一定的难度。因此，在水库修建规划中，应加强雨洪资料的收集、监测。