莫莫克水库河道下泄生态基流分析

帕孜丽亚·阿不都艾尼

（喀什水文勘测局,新疆 喀什 844000）

莫莫克水利枢纽工程位于提孜那甫河山区中游河段上,地处喀什地区叶城县,主要建设任务以防洪、灌溉为主,兼顾发电等综合利用。为了减小水库建设对流域生态和下游水资源的影响,需对河道下泄生态基流进行探讨。

1 概况

提孜那甫河发源于海拔5000 m的昆仑山北坡的赛力亚克达板,全长335 km,流经叶城、泽普、莎车、麦盖提县,止于流域灌区末级渠首—汗克尔渠首。莫莫克水库为提孜那甫河控制性工程,水库总库容为0.927 亿 m3,正常蓄水位为1894.0 m,死水位1873.0 m,电站总装机容量为26 MW,多年平均年发电量为0.7636 亿kW·h。目前,提孜那甫河上已建成引水渠首 4 座,从上至下依次为江卡、红卫、黑孜阿瓦提和汗克尔渠首,灌区渠首总设计引水能力达 268 m3/s,灌溉面积 118.57 万亩,灌溉需水量 90133.30万 m3（江卡断面）。在 P=50%来水频率下,下泄生态基流水量 13621 万 m3；P=75%来水频率下,下泄生态基流水量 13684 万 m3；P=85%来水频 率下,下泄生态基流水量 13553 万 m3。

2 坝下水文情势变化分析

莫莫克水库建设后,必将改变坝址下游河道水文情势,现就其变化进行探讨。

2.1 现状水文情势

提孜那甫河是一条散失性河流,自江卡断面以上是径流汇集区,江卡断面以下是径流散失区。提孜那甫河年际径流变化平稳,年内分配极不均匀,洪枯流量相差 悬殊,6月~8 月份为汛期,水量占全年的 74%,12 月~2 月份的水量占比例最小为 4%。受平原灌区引水的影响,提孜那甫河出山口以下河段 基本被渠系化,枯水期河道无水通过。经监测,坝址处多年月平均流量见表 1。

表1 莫莫克水利枢纽坝址多年月平均流量

2.2 施工期

工程施工总工期为 4 年,施工时段主要为 3月初至 11月底,采用全年挡水围堰 一次拦断河床、泄洪洞泄流的导流方式。第一阶段原河床过流,进行泄洪冲沙洞施 工等；第二阶段围堰挡水,泄洪冲沙洞泄流；第三阶段坝体临时断面挡水,泄洪冲 沙洞泄流。施工期间河道不断流,水文情势变化不大,下游河道水量影响很小。

2.3 蓄水期

莫莫克水库在工程开工后第四年 9 月 10 日下闸蓄水,蓄水期间当水库水位低于发电洞进水口底板高程1863 m时,通过泄洪冲沙洞向坝下河道泄放生态流量,利用闸门进行控制。第4 年9 月中旬下闸,75%频率情况下,265 天可蓄至死水位 1873 m,362 天可蓄至正常蓄水位1894 m；50%频率情况下,31 天可蓄至死水位1873 m,358 天可蓄至正常蓄水位 1894 m。当水库水位高于 1863 m 时,通过生态流量泄放管向坝下河道泄放生态流量。因此初期蓄水期间不会出现河道断流现象。

初期蓄水期间莫莫克水库坝址下游的用水主要为提孜那甫河灌区的灌溉用水和下游河道的生态基流。莫莫克水库下闸蓄水的时间已 接近设计水平年,因此初期蓄水期间提孜那甫河灌区的灌溉用水采用提孜那甫河灌 区设计水平年的用水过程。用水过程见表2。

表2 下闸蓄水期需莫莫克水库供水过程线 单位：万 m3；m3/s

2.4 运行期

莫莫克水库的调节性能为不完全年调节,承担防洪、灌溉及发电等任务,调节库容 0.53 亿 m3。工程运行后,其下游水文情势将由天然径流状况转为受水库调节影响的状况,发电引水洞下泄水量将依照发电要求进行调度运行,坝后下泄水量由 泄洪流量、发电流量和生态流量组成。

莫莫克水库建成后,年内总入库流量和出库流量保持一致。P=90%情况下,12月~2 月、5 月、7 月和 8月的出库流量小于入库流量,其余月份出库流量大于入库流量。P=75%情况下,1月~2 月、5月~9 月的出库流量小于入库流量,其余月份出库流量大于入库流量。P=50%情况下,3 月、4月和 6月的出库流量大于入库流量,其余月份出库流量小于入库流量。P=10%情况与 P=50%类似。总的来说,水库的出库流量与入库流量的逐月变化趋势基本一致,汛前 出库流量大于入库流量,水库在低水位运行,汛期的洪峰在一定程度上得到削减,汛 后出库流量小于入库流量,水库水位逐渐上升,在正常蓄水位附近运行,春季为满足 下游灌溉用水的需要,出库流量大于入库流量,水位有所下降。

3 下泄生态流量分析

根据莫莫克水库工程特点以及提孜那甫河流域环境状况,水库下泄生态流量主要考虑维持水生生态系统稳定需水量、维持河流水环 境质量的最小稀释净化水量和下游生产、生活、灌溉水量三个方面。莫莫克水库生态基流计算拟采用水文学法中的 Tennant 法、实测流量法进行计算与分析。

3.1 Tennant 法

Tennant 法以预先确定的年平均流量百分数作为河流推荐流量。采用 Tennant 法计算时,考虑下游生态用水及景观用水需要,按多年平均流量 10%、15%、20%、30%的标准计算。研究认为,当枯水期河流基流为多年平均流量的20%时,可保护鱼类、野生动物、生态景 观处于良好状态,基流量为多年平均流量的 30%时,可达到水生生物生长的满意流 量。莫莫克水库坝址处多年平均流量为 30.4 m3/s,计算得10%、15%、20%、30%生态流量值分别为3.04 m3/s、4.56 m3/s、6.08 m3/s、9.12 m3/s。

3.2 实测流量法

莫莫克水库坝址处实测最枯流量为 1.80 m3/s,所以,莫莫克水库运行期间,至少应下泄 1.80 m3/s流量。

（1）维持河流水环境质量的最小稀释净化水量

根据环评函[2006]4 号《关于印发<水电水利建设项目河道生态用水、低温水和过鱼设施环境影响评价技术指南（试行）>的函》中的 7 Q10 法,计算坝址断面的水环境容量需水流量。该方法采用90%保证率最枯连续7天的平均流量,作为维持河段水环境质量的最小流量设计值。以玉孜门勒克水文站 1957年~2016 年逐日平均流量2.4 m3/s为基础进行计算,坝址断面 90%保证率最枯连 续 7天的平均流量为 2.16 m3/s,即坝址断面水环境容量需水流量为 2.16 m3/s。

（2） 有关部门对生态流量的相关要求

根据水利部水利水电工程断面生态基流多水 期应不低于断面多年平均流量的20%~30%、少水期应不低于断面多年平均流量的 10%的要求,莫莫克水库坝址断面生态流量多水期 4月~9月下泄下游生态流量坝址处多年平均流量为 30.4×30%= 9.12 m3/s,少水期 10月~次年 3 月下泄下游生态流量 30.4×10%=3.04 m3/s。

综上,综合考虑下游河岸林草需水、水环境容量需水流量、水生生态需水流量、 叶城县西合甫片区水厂和叶城县提孜那甫河地表水水源保护区需求,以及有关部门的 相关规定,莫莫克水库坝址断面生态流量确定为丰水期 4月~9月下泄下游生态流量 9.12 m3/s（占坝址断面多年平均流量的30%）、少水期 10月～次年 3月下泄下游生态流量3.04 m3/s（占坝址断面多年平均流量的 10%）。

（3）生态流量泄放时段及要求

蓄水期间,当水库水位低于发电洞进水口底板高程1863m时,通过泄洪冲沙洞向坝下河道泄放生态流量,利用闸门进行控制；当水库水位高于1863 m时,通过生态流量泄放管向坝下河道泄放生态流量,见图1。

图1 生态流量泄放示意图

3.3 江卡断面生态基流分析

水库下游江卡渠首运行后,由于江卡渠首大量引水造成河流大幅度减水甚至脱水,使得渠首以下河道渠系化 较为严重,原河道水量明显萎缩,部分河段已失去河流 生态功能价值。根据江卡断面水文监测资料可知,3月份江卡断面下游流量是 0.13 m3/s~5.32 m3/s,平均为2.06 m3/s；4月~7 月份江卡断面下游流量是 0 m3/s~115.8 m3/s,平均为 24.10 m3/s,断流情况较多。根据 1957 年~2016 年江卡断面最小月平均实测径流量资料可知,江卡断面最小月径流量为 1.92 m3/s。为改善现状河道断流和生态环境状况,维持下游生态流量,江卡断面最小泄放流量为 1.92 m3/s。

根据建库后典型年江卡断面流量分析表（见表3）,由表3可知,江卡断面下泄到下游河道流量最小为 2.00 m3/s（P=75%时 12月份流量）,可以满足下游生态用水需求（最小下泄生态流量 1.92 m3/s）。

表3 建库后不同保证率下的江卡断面流量分析 单位：m3/s

4 结语

由于过渡和无序用水,使得提孜那甫河江卡引水渠下游经常断流,缺水严重,规划建设莫莫克水库。为了对流域水资源进行科学调配,减小水库对下游河道影响,通过对坝址下游水文情势变化情况的探讨和Tennant 法、实测流量法的计算分析,提出要保证水库建成后坝址下游不断流,在水库调度运营中,枯 水 期（10月 ~次 年3月 ）水库 下泄 流 量为3.04 m3/s,丰水期（4月~9月）下泄流量为9.12 m3/s,江卡断面下泄流量为 2.0 0 m3/s,便可满足下游河道生态基流,为践行健康生态河流提供了重要技术支撑。