盖孜河流域水库群联合调度运行方案研究

刘建军

(水利部新疆水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000)

盖孜河流域位于新疆塔里木盆地西缘，为典型的内陆河，是喀什和克州重要的粮、棉生产基地。源流由两条支流汇合而成，右支流为喀拉库里河，发源于号称“冰川之父”的慕士塔格山东侧的可可里冰川；左支流为木吉河，发源于帕米尔高原的萨雷阔勒岭。两支流于布仑口乡附近汇合后始称盖孜河，流经克州的阿克陶县及喀什地区的疏附、疏勒、岳普湖等县，最终消失在岳普湖县以东的荒漠区，河流全长260km，出山口断面多年平均年径流量为11.54亿m3。

盖孜河流域灌区作为历史悠久的古老灌区，经过流域人民不断的开发，灌区先后修建了一系列的水利工程，拦河引水枢纽4座，平原灌区内部修建4座平原水库，分别为喀达苏盖提水库、昆都孜水库、帕万水库和铁力木水库，总调节库容为4825万m3，一定程度地缓解了灌区用水紧缺，但流域内缺少控制性的山区水库，人民一直饱受春旱和夏洪的危害。

2012年盖孜河流域控制性水利枢纽工程——布仑口水库建成运行，至此，盖孜河流域形成了蓄、引、输、灌完善的灌溉系统。由于山区布仑口水库和平原区4座水库是逐步建成的，如何充分发挥已建成的流域水库群的调蓄能力，合理安排流域水库群的蓄放水次序，科学合理地调度运行，更好地为流域社会经济发展提供水源保障是面临的一个问题，文章通过研究山区水库和平原水库的各种运行工况，以期提出合理的运行方案。

1 流域水库群蓄放水次序方案拟定

1.1 流域水利工程基本情况

盖孜河流域共修建1座山区水库、4座平原水库、4座拦河引水闸，工程总体布局及关系节点如图1所示。

图1 盖孜河流域水利工程平面布局图

布仑口水库为盖孜河流域山区控制性水利枢纽工程，承担着流域的灌溉、发电和防洪任务，水库控制流域48.6%的径流量，总库容为7.02亿m3，调节库容为3.33亿m3。4座平原水库位于盖孜河流域灌区内，分别从三道桥渠首、合理闸渠首和风口闸渠首引水，总调节库容为4825万m3，均承担流域灌区农业灌溉供水任务。盖孜河流域调蓄水库特征技术参数见表1。

表1 盖孜河流域调蓄水库特征参数

1.2 水库群蓄放水方案拟定

根据盖孜河流域调蓄水库的工程布局和水利联系，布仑口水库为控制性水库枢纽工程，位于盖孜河山区干流中游河段；4座平原水库位于灌区内，为便于分析计算，将4座平原水库概化为一座平原水库考虑，流域形成山区水库和平原水库的布置格局。

基于山区水库与平原水库之间的水力联系，拟定流域山区水库与平原水库不同的蓄供水次序，形成4组运行方案，旨在研究不同的水库群联合调度运行工况，提出较优的水库运行方案，以提高水资源利用率。盖孜河流域水库群蓄放水方案拟定见表2。

表2 盖孜河流域水库群蓄放水方案拟定

2 水库群蓄放水方案综合评价

2.1 径流调节计算原则和方法

(1)计算原则

① 满足布仑口水库坝址断面的生态基流下泄；

② 结合农业灌溉供水进行发电，在满足流域灌区综合用水要求的前提下，追求最大的发电效益；

③ 依据批准的布仑口水库和平原水库工程规模；

④ 根据山区水库附近的水面蒸发和库区地质条件考虑水库的蒸发和渗漏损失水量；

⑤ 农业灌溉遭遇供水不足时，供水满足程度不低于70%。

(2)计算方法

① 山区和平原水库联合径流调节计算采用长系列时历列表法；

② 径流资料采用1957—2009年共53年月系列径流资料；

③ 采用调度线协调农业灌溉与水力发电两者的不同保证率要求。

2.2 径流调节成果分析

按照确定的径流调节计算原则和计算方法，根据拟定的不同水库群蓄放水方案，进行水库群联合径流调节计算，分析其计算成果。

(1)水库群损失水量分析

水库群损失水量包括山区和平原水库的蒸发损失和渗漏损失，在不同水库运行方案工况下，盖孜河流域水库群损失水量见表3。对于山区水库和平原水库，均是先蓄后供方式损失水量最大，综合水库群总损失水量最小，为1.33亿m3，对应运行方式为山区水库先蓄后供、平原水库后蓄先供。

表3 盖孜河流域水库群不同运行方案的损失水量

(2)水库群弃水量分析

水库弃水量为水库在蓄至正常蓄水位后，无法控制再蓄存的水量。由于平原水库在流域下游，山区水库发生的弃水可作为平原水库的入库水量，因此，流域水库群总的弃水量即为平原水库的弃水量。盖孜河流域水库群不同运行方案弃水量统计见表4。

表4 盖孜河流域水库群不同运行方案的弃水量

山区布仑口水库在先供情况下不发生弃水，先蓄后供情况下弃水量最大；对于平原水库后蓄先供情况下弃水量最小，后蓄后供情况下弃水量最大，综合水库群总弃水量最小，为0.74亿m3，对应运行方式为山区水库先蓄后供、平原水库后蓄先供。

无论是水库群损失水量还是弃水量均为不可利用水量，不同水库群运行方式情况下的不可利用水量详见表5。不可利用水量最小，为2.07亿m3，对应的运行方式为山区水库先蓄后供、平原水库后蓄先供。

表5 盖孜河流域水库群不同运行方案的不可利用水量

(3)农业供水量分析

盖孜河流域水库群的供水对象为下游灌区农业用水，也是水库群调度运行方式研究的重要供水目标。不同水库群运行方式下，多年平均农业供水量见表6，由此可见，多年平均供水量最大，为12.02亿m3，对应的水库群运行方式为山区水库先蓄后供、平原水库后蓄先供。

表6 盖孜河流域水库群不同运行方案的农业供水量

(4)发电效益影响分析

布仑口水库设置了公格尔水电站，装机容量为200MW，发电额定流量为38.22m3/s，额定水头为607m，是喀克电网重要的电源点。不同的水库群运行方式影响水电站的发电水头和流量，详见表7。多年平均最大发电量为7.04亿kW·h，对应的水库群运行方式为山区水库后蓄先供、平原水库先蓄后供。

表7 盖孜河流域水库群不同运行方案的发电量

2.3 推荐水库群调度运行方案

从以上盖孜河流域水库群水资源开发利用角度分析，向盖孜河流域灌区农业供水量最大的水库运行方式为山区水库先蓄后供、平原水库后蓄先供。从公格尔水电站的发电效益角度分析，多年平均年发电量最大的水库运行方式为山区水库后蓄先供、平原水库先蓄后供。两种目标情况下，水库运行方式不同，详见表8。

表8 盖孜河流域水库群不同运行方案的特征指标

盖孜河流域是阿克陶县、疏附县、疏勒县、岳普湖县、第三师的41团和42团灌区的重要水源。布仑口水库作为盖孜河流域控制性水利枢纽工程，承担流域灌溉、发电、防洪任务，在确保防洪安全的前提下，满足流域灌区综合利用用水要求，结合流域灌区供水进行发电。因此，布仑口水库的调度运行应遵循“电调服从水调”的原则。

综合以上布仑口水库和平原水库联合运行的4组运行方案，推荐布仑口水库与平原水库联合运行的方式为布仑口水库先蓄后供、平原水库后蓄先供，即在天然来水不足以满足灌区综合需水要求时，首先启动平原水库向灌区供水，再不足时，启动布仑口水库向灌区供水；在天然来水满足灌区综合需水要求时，其供给后的余水首先蓄存布仑口水库，蓄满后其余水下泄河道，继续蓄存平原水库，若两库均蓄满，其余水作为无法控制的弃水下泄河道。

3 结论

随着盖孜河流域水资源的开发，水利工程设施的建设，逐步形成完善的蓄、引、输、灌的供水体系。文章基于流域水资源充分合理利用的角度，研究了盖孜河流域山区水库和平原水库的联合蓄放水方式，推荐合理的山区水库和平原水库的联合运行方案，为盖孜河流域水资源的优化配置和水库群的运行提供了技术支撑，也为类似流域的水库群运行提供借鉴。