玉龙喀什水利枢纽建设水文情势影响评价

艾力亚斯·尤努斯

（新疆维吾尔自治区和田水文勘测局,新疆 和田 848000）

玉龙喀什河是和田地区一条重要河流,在其中游修建玉龙喀什水利枢纽工程势必对下游河道水文情势产生重要影响,需要进行分析。

1 概况

玉龙喀什河发源于昆仑山北坡,径流以冰川积雪融水补给为主,降雨补给为辅,属典型冰川积雪补给为主的河流。天然状态下玉龙喀什河径流年际变化 较小,但年内分配不均；多年平均径流量为 23.09 亿 m3。玉龙喀什水利枢纽位于玉龙喀什河中游河段,工程主要由拦河坝、泄水消能建筑物、引水发电系统等组成。水库正常蓄水位2170 m,死水位2080 m,总库容5.36 亿 m3,调节库容4.27 亿 m3,电站总装机容量200 MW,水库主要任务是以调控生态输水、灌溉补水为主,结合防洪、兼顾发电等综合利用。

2 水文情势评价范围

玉龙喀什水利枢纽运行后,库区原有 22 km 河道将变成水库；由于水库调蓄、水电站发电,造成玉龙喀什河玉龙喀什枢纽坝址以及坝址至玉河与喀拉喀什河汇合口间230 km 河段水文情势发生改变,因此,玉龙喀什河水文情势评价范围确定为玉龙喀什水利枢纽库区及以下河段,河长 252 km。考虑到玉龙喀什水利枢纽为玉龙喀什河控制性工程,故本次对于玉龙喀什库区及以下河段水文情势变化将予以重点关注,选取具有水力学和生态意义的典型断 面,预测不同来水频率下各断面径流、洪水、泥沙等水文情势变化情况。

3 对径流的影响

3.1 玉龙喀什水利枢纽库区

工程建成后,玉龙喀什水利枢纽库区河段将由河流形态转变成水库形态,库区河段水位、水面面积、流速等相应发生变化。根据距离枢纽工程较近的黑山站（坝址上游 52 km）和同古孜洛克站（坝址下游 58 km）实测径流资料,计算得出玉龙喀什水利枢纽坝址断面多年平均天然流量为 66 m3/s,多年平均径流量为 20.82 亿 m3。受冰川积雪融水补给特性影响,径流年内变化较大,其中全年气温最高的 6月~8 月水量占全年水量的 79.12%。见表 1。

表1 枢纽坝址断面多年平均天然径流与不同频率下径流年 内分配比对表 单位：m3/s

从表1可以看出,水利枢纽建成后,坝址断面处受水库拦蓄影响,月径流量较水利枢纽工程建设前,均有所减小。

3.2 玉龙喀什水利枢纽坝址以下河段

3.2.1 玉龙喀什水利枢纽坝址～玉龙喀什渠首河段根据调查,该河段自上而下依次有支流布雅河（工程坝址下游 3.8 km ）、达克曲克沟（达克曲克坝址上游约 6 km）汇 入,布雅河多年平均径流量为 1.37 亿 m3,达克曲克坝址断面多年平均径流量为 22.68 亿 m3。该河段无工业、农业及生活引水口分布,枢纽工程下游 45 km 处建有达克曲克水电站,2016 年 5 月建设完工,水库正常蓄水位 1776 m,死水位 1771 m,总库容 1130 万 m3,调节库容 269 万 m3,电站装机容量 70 MW,设计引水流量 87.2 m3/s。达克曲克电站为日调节水库,对河流月径流过程基本无影响；其建成运行在坝前形成了约 7 km 库区静水河段,在坝下形成了 11 km 脱流河段。达克曲克电站坝下河段水文情势变化见表2、图 1。

表2 玉龙喀什河达克曲克电站坝下水文情势变化表 单位：m3/s

图1 达克曲克电站建设前后坝下水文情势变化

从表2、图1 中可以看出,达克曲克电站发电运行后,坝下～发电厂房 11 km 河段年内仅汛期 6 月~8 月份有水下泄,下泄水量为弃用的洪水；其它 9个月该 11 km 河段长时间断流。

3.2.2 玉龙喀什渠首以下河段

该河段分布有玉龙喀什拦河渠首及东方红水库引水口、塔瓦库勒农场引水口、塔瓦库勒乡引水口等 13 个无坝农灌引水口。玉龙喀什渠首为大型引水渠首,设计引水流量 150 m3/s,加大引水流量 170 m3/s,担负着向洛浦县、和田县玉河灌区、和田市 灌区供水任务及玉河分洪任务,控制灌溉面积 100 万亩。工程实施后其水文情势主要受玉龙喀什水利枢纽调度运行和灌区引水综合影响。

由于河流径流年内分配丰枯悬殊,多年来受灌区引水影响,玉龙喀什渠首以下河段仅汛期 6 月~9 月有水,其它各月河道断流。按照建设前、建设后渠首断面实测流量过程反映玉龙渠首下游水文情势变化情况,具体见表3。

表3 玉龙喀什河玉龙渠首以下河段水文情势变化分析表单位：m3/s

续表3

从表3可以看出：受流域灌区引水影响,玉龙喀什渠首以下河段除汛期 6月~9 月份外均断流,汛期各月流量也均较天然来水减少了 22%~59%； 从 6 月~9 月下泄流量来看,因来水较丰,2013 年减幅较 2006 年略小。

4 洪水期水文情势变化

玉龙喀什河洪水主要有融冰融雪型和混合型两种类型,以融冰融雪型洪水为主。 融冰融雪型洪水主要发生在 7月中旬至 8 月中旬,过程表现为洪水连续、量大而峰不高,洪水过程呈锯齿形、历时长、缓涨缓落、有明显的日变化。玉龙喀什河暴雨主要发生在 5月~9 月,此类洪水与融冰融雪型洪水遭遇形成混合型洪水。玉龙喀什水利枢纽汛期 6 月根据生态供水要求蓄水或放水,水库最高水位不超过汛限水位 2169.0 m,7 月上中旬降低水位至 2165 m,7 月下旬、8 月上旬降低水位至死水位 2080 m 排沙运行,8 月中下旬结合生态供水和灌溉要求蓄水或放水,水库最高水位不超过汛限水位 2169.0 m,坝址控泄流量为 1130 m3/s, 与下游堤防联合运用可使玉龙喀什河下游防洪标准由10 年一遇提高到30 年一遇,由此将对30 年一遇及以下标准洪水进行削峰,从而改变下游汛期洪水的洪峰、洪量及洪水历时。

5 泥沙情势变化

玉龙喀什河低山区及山前丘陵区岩石风化强烈,第四纪松散堆积物深厚,是河流主要沙源。根据同古孜洛克水文站多年泥沙资料统计分析,玉龙喀什河总体呈水大沙大、水少沙少的变化趋势,含沙量较大的月份为 6 月～8 月,占年输沙量的 93.5%。工程坝址处多年平均含沙量为 5.0 kg/m3,多年平均悬移质输沙量为1027.4×104t；由于无实测推移质资料,推移质量按悬移质量的 15%计算,得多年平均推移质输沙量 为 154.1×104t；多年平均总输沙量为 1181.5×104t。工程建成后,由于水库拦沙作用致使河流泥沙淤积在水库内,致使水库库区的地形、水库库容等发生变化,坝下输沙量有所减小。

6 对水环境的影响分析

6.1 对水温的影响

采用 -β指数法判断水库水温结构：

当 <10 时,水库水温为分层型；当 10< <20 时,水库水温为过渡型；当 >20时,水库水温为混合型。对于分层型的水库,如果遇到β>1 的洪水,将出现临时混合现象；但如果β<0.5 时,洪水对水库水温的分布结构没有影响。玉龙喀什水利枢纽总库容为 5.36 亿 m3,坝址断面多年平均径流量为 20.82 亿 m3,经计算, =3.88,初步判断水库水温结构为分层型。 根据不同频率的入库 1 日、3 日、5 日和 7 日的一次洪水量计算β值,见表4。

表4 玉龙喀什水利枢纽水温结构判别β计算表

表4结果表明,3 日以上洪量β值均大于 1.0,初步判断遇到β>1 的洪水时, 玉龙喀什水利枢纽水温结构为混合型,不会对下游河流水温产生影响。

6.2 对水质的影响

以 2009 年、2015 年玉龙喀什河同古孜洛克站和玉龙渠首断面水质实测资料, 对比分析区域水资源开发对河流水质的影响。

由于玉龙喀什河玉龙渠首以上大部分河段位于山区,无灌区分布,河道两岸仅有少量牧业活动,因此灌区开发不会对玉龙渠首以上河段水质产生影响。根据 监测结果,经对比分析,除氨氮指标外,2009 年及 2015 年同古孜洛克站和玉龙渠首站水质指标基本未发生变化；2015 年丰水期两监测站点氨氮指标均超标, 原因是受放牧活动的增加、汛期地表径流冲刷导致牲畜粪便入河影响所致。

工程运行后管理区定员人数为 130 人,按生活用水每人每天 135 L、排放系数 0.8 计,则枢纽管理区高峰状况下（按满员计算）排放污水约 14.04 m3/d。管理区所处玉龙喀什河河段为Ⅰ类水体,生活污水须经处理达标后综合利用,不得以任何方式进入河道。

6.3 社会环境影响

（1）对下游农业生产的影响：工程水库下泄低温水可能对下游农业生产产生不良影响。

（2）对玉龙喀什渠首下游无坝引水口的影响：玉龙喀什河玉河渠首至和田河汇合口段分布有 13 个无坝引水口。工程建成后该河段水量减少、水位降低,可能会对其引水产生影响。同时,随着河道下泄水量减少,会对下游生态和沿河草木生长有影响。

7 结语

水文情势是反映河道特性的重要指标。玉龙喀什水利枢纽工程由拦河坝、泄水建筑物、引水发电系统等组成,通过分析工程建设前河道基本情况和建设后发生的变化,可知工程建成后,由于水库拦蓄,河道径流和泥沙有所减小,对下游农业灌溉和生产,以及河道两岸生态有所影响。由于水库调蓄,可以减少下游洪水灾害。同时需加强水质保护,以避免人员生活对水质的影响。