新疆孔雀河第三分水枢纽径流分析与计算

克斯尔·卡合曼

（巴音郭楞水文勘测局，新疆 库尔勒 841000）

1 概况

1.1 孔雀河第三分水枢纽概况

孔雀河第三分水枢纽位于孔雀河的中游段，建于1990 年，枢纽工程主要由拦河橡胶坝、检修冲砂闸、左右岸进水闸等组成。橡胶坝长20.2 m，设计过水流量为150 m3/s，校核过水流量为200 m3/s。左岸进水闸1 孔，孔净宽3.0 m，为开敞式手电两用螺杆启闭平板钢闸门，为永丰渠引水，引水流量为6.0 m3/s。右岸进水闸1 孔，孔净宽2.0 m，为开敞式手电两用螺杆启闭平板钢闸门，为团结渠引水，引水流量为3.0 m3/s。为提高枢纽的引水能力，扩大灌溉面积，需对工程引水处不同保证率的年径流量进行分析计算。

1.2 流域水文站网及水工程概况

他什店水（五）文站位于库尔勒市塔什店镇，是孔雀河上唯一的水文站，1948 年7 月11 日设立，先后经历7 次迁站，1982年6 月由石灰窑水文站上迁16.84 km而来，观测项目包括水位、流量、降水、蒸发、气温、水质，是孔雀河水量控制站，属国家基本水文站。

他什店（五）水文站下游9.51 km处1966 年建有铁门关水库，铁门关水库坝址下游11.33 km处1968 年建成孔雀河第一分水枢纽，第一分水枢纽下游5.28 km处，1998 年建成第二分水枢纽，第二分水枢纽下游32.11 km处为第三分水枢纽位置，第三分水枢纽位置下游58.19 km有普惠水库。流域水系及工程分布见图1。

图1 孔雀河水利工程及流域水系图

2 参证站多年平均径流分析

2.1 参证站确定

孔雀河第三分水枢纽径流分析计算，是为扩大灌溉面积服务，分析计算节点为分水枢纽处。孔雀河第三分水枢纽属资料比较少的区域，由于上游有哈满沟的暴雨洪水汇入。径流分析计算选用孔雀河水量控制站的石灰窑水文站（1954年～1981年）年和他什店（五）水文站（1982年～2011年）为孔雀河第三分水枢纽径流分析的参证站。两站实测年径流资料，均由新疆水文水资源局审查、验收，成果可靠。虽然他什店（五）水文站至石灰窑水文站之间河道径流沿程变化量中，有季节性山洪沟产生的地表径流量，也存在河道径流沿程蒸发损失的情况，但影响程度非常小，可忽略不计，因此，两站短系列年径流资料可直接合并为长系列径流资料。

2.2 参证站径流系列资料插补

参证站1954年～2011年58年实测年径流资料系列中，有缺测资料，如1966年10月～12月；1967年1月～4月、11月～12月；1968年1月～3月、9月和11月～12月；1969年1月～4月和9～月12月；1970年1月～5月和9月～12月；1971年1月～4月和8月～12月；1972年1月～3月；1973年12月；1974年1月～5月。为较准确反映径流过程，对缺测年份的月、年径流资料采用历年相关月径流量与历年年径流量相关资料进行插补延长。经插补，得到参证站1954年～2011年连续的长系列径流量资料，该站年径流系列在运用矩法对系列统计参数估算的基础上，用适线法选配型频率曲线推算设计年径流量。适线时，在拟合点群趋势的基础上，侧重考虑平、枯水年的点据。计算的多年平均年径流量为13.50×108m3。参证站1954年～2011年年径流量频率曲线见图2。

图2 参证站年设计年径流量频率曲线图

2.3 参证站设计年径流

按照《水利水电工程水文计算规范》（SL/T 278-2020）要求，采用频率曲线法对参证站进行设计年径流量计算。该站年径流系列在运用矩阵法对系列统计参数估算的基础上，用适线法选配型频率曲线推算设计年径流量。适线时，在拟合点群趋势的基础上，侧重考虑平、枯水年的点据。采用典型年法对参证站设计年径流量进行计算，计算成果见表1。

表1 参证站年径流频率计算成果表 单位：亿m3

典型年选择尽可能选用设计流域实测径流资料、选择年径流量与设计年径流量尽量接近的年份。根据上述原则，在参证站径流系列中选择1999 年径流量20.16 亿m3、1994 年径流量15.89 亿m3、1976 年径流量12.32 亿m3、1957 年径流量9.836 亿m3，分别作为保证率为25%、50%，75%，95%的典型年进行径流计算。

3 孔雀河径流损失分析

3.1 第三分水枢纽以上水工程影响分析

他什店（五）水文站以下，孔雀河第三分水枢纽以上有已建铁门关电站水库、石灰窑电站引水闸；孔雀河第一分水枢纽和第二分水枢纽，这些工程的运行将对孔雀河第三分水枢纽设计年径流产生影响。铁门关电站水库和石灰窑电站引水闸，是一座日调节水库，对月、年径流不产生影响。第一分水枢纽位于铁门关水库坝址下游11.33 km处。左岸进水闸2孔，为库塔干渠引水，设计引水流量为35 m3/s；右岸进水闸4 孔，为十八团大渠引水，设计引水流量为23 m3/s。第二分水枢纽位于第一分水枢纽下游5.28 km处，左岸为多浪渠引水，引水闸1 孔，设计引水流量为8.0 m3/s；右岸为新下户渠引水，引水闸1 孔，设计引水流量为8.0 m3/s。第三分水枢纽位于第二分水枢纽下游32.11 km处，左岸为永丰渠引水，引水闸1孔，设计引水流量为6.0 m3/s；右岸为团结渠引水，引水闸1孔，设计引水流量为3.0 m3/s。

3.2 径流沿程损失计算

孔雀河通过他什店（五）水文站的水量流经20.84 km后到达第一分水枢纽，经左岸库塔干渠和右岸十八团大渠引出部分水量，其余水量由拦河闸下泄至孔雀河；这部分水量流经5.28 km后到达第二分水枢纽，经左岸多浪渠和右岸新下户渠引出部分水量，其余水量由橡胶坝下泄至孔雀河；这部分水量流经32.11 km后到达第三分水枢纽，经左岸永丰渠和右岸团结渠引出部分水量，其余水量由橡胶坝下泄至孔雀河，这部分水量再流经58.19 km后到达普惠水库。本次收集到普惠水库处1999 年～2009 年的引水量和水库下泄水量，根据同期他什店（五）水文站的年径流量，进行径流损失率计算分析。

他什店（五）水文站至普惠水库116.42 km，其间没有其它较大的常年有水河流汇入，仅在他什店（五）水文站下游20.84 km处的第一分水枢纽处，26.12 km处的第二分水枢纽处和58.23 km处的第三分水枢纽处左右岸有引水渠将部分水量引入灌区，从第三分水枢纽以下至普惠水库之间没有水量引出。根据河道上下游断面间水量平衡原理，在一定时间内，上游断面水量-区间引出或（+区间汇入）水量-区间河道损失水量=下游断面水量。依据他什店（五）水文站1999年～2009年多年径流均值20.60×108m3和普惠水库处1999年～2009年多年年径流均值8.910×108m3，以及第一分水枢纽处、第二分水枢纽处、第三分水枢纽处1999年～2009年多年平均引流量分别为49754×104m3、8800×104m3、3298×104m3。从他什店（五）水文站至石灰窑水文站16.84 km的河段上，区间有季节性山洪沟洪水汇入，也存在河道径流沿程损失等情况。由于季节性山洪沟产生的地表径流量对孔雀河年径流量影响程度很小，仅为0.015×108m3；而河道径流沿程损失量中，铁门关水库和河道的蒸发量及渗漏损失为0.009×108m3，在区间季节性山洪沟洪水汇入和河道径流沿程损失量产生相互抵消的情况下，区间因素对他什店（五）和石灰窑水文站年径流量影响程度较小。石灰窑水文站1984年已撤销，后续无观测资料。采用水文站和水管站实测多年平均年水量，以及他什店（五）水文站至普惠水库之间各分水枢纽处的引出水量和相对位置关系，考虑了由上自下推演时各引水枢纽水量引出因素，根据河道上下游断面间水量平衡原理，分析推算出他什店（五）水文站至普惠水库处平均每公里损失率为0.350%。

4 孔雀河第三分水枢纽坝址处设计年径流

4.1 天然条件下设计年径流

天然状况下，孔雀河第三分水枢纽设计年径流推求，在不考虑上游水利工程（第一分水枢纽、第二分水枢纽）引水。根据参证站他什店（五）水文站不同保证率设计年径流，和他什店（五）水文站多年平均年径流，将石灰窑水文站不同保证率设计年径流和多年平均年径流，按他什店（五）水文站至孔雀河第三分水枢纽处平均每公里损失率，采用耗损公式推算出下游58.23 km处孔雀河第三分水枢纽坝址的设计径流。见表2。

表2 天然状况下孔雀河第三分水枢纽设计年径流 单位：亿m3

4.2 工况下设计年径流

他什店（五）水文站至孔雀河第三分水枢纽之间共有2处分水枢纽水利工程，根据2处水利工程的位置关系和运行状况，确定水利工程对孔雀河第三分水枢纽设计径流及年内分配的影响。按孔雀河水量从他什店（五）水文站流至孔雀河第三分水枢纽时，河道水量在通过他什店（五）水文站流至第一分水枢纽、第一分水枢纽至第二分水枢纽、第二分水枢纽至第三分水枢纽时各河段中的水量沿程损失，及通过各枢纽时渠道的引出水量，将他什店（五）水文站不同保证率设计年径流推演至孔雀河第三分水枢纽坝址处的设计径流，工况情况下普惠水库设计年径流具体计算过程为：

1）依据他什店（五）水文站不同保证率设计年径流情况，根据径流沿程损失率，计算河道水量流经20.84 km后衰减至第一分水枢纽处的年径流，在此减去不同来水量情况下第一分水枢纽左和右岸引水渠合计引出水量，得到不同设计频率下的第一分水枢纽以下孔雀河下泄的月、年径流量。

2）依据第一分水枢纽以下孔雀河下泄水量的年径流量，根据径流沿程损失率，计算河道下泄水量流经5.28 km后衰减至第二分水枢纽处的年径流，在此减去不同来水量情况下第二分水枢纽左和右岸引水渠合计引出水量，得到不同设计频率下的第二分水枢纽以下孔雀河下泄的年径流量。

3）依据第二分水枢纽以下孔雀河下泄的年径流量，根据径流沿程损失率，计算河道下泄水量流经32.11 km后衰减至第三分水枢纽处的年径流，在此减去不同来水量情况下第三分水枢纽左和右岸引水渠合计引出水量，得到不同设计频率下第三分水枢纽以下孔雀河下泄的年径流量。计算经果及结果见表3。多年平均见表4。

表3 设计工况下孔雀河第三分水枢纽坝址年径流及年内分配成果表 单位：104m3

表4 设计工况下第三分水枢纽坝址多年平均年径流 单位：104m3

续表3

4.3 成果合理性分析

他什店（五）水文站至石灰窑水文站16.84 km的河段上，区间有季节性山洪沟洪水汇入，也存在河道径流沿程损失等情况。由于季节性山洪沟产生的地表径流量对孔雀河年径流量影响程度很小，仅为0.015×108m3；而河道径流沿程损失量中，铁门关水库和河道的蒸发量为0.009×108m3及渗漏损失，在区间季节性山洪沟洪水汇入和河道径流沿程损失量产生相互抵消的情况下，区间因素对他什店（五）和石灰窑水文站年径流量影响程度较小。因此，本次将石灰窑水文站1954年～1981年的年径流资料，合并到他什店（五）水文站1982年～2011年的年径流资料系列中，这得到的他什店（五）水文站1954年～2011年58年的长系列年径流资料，这种处理方法是目前资料状况下的一种解决办法，其设计成果也具有一定合理性。

径流沿程变化分析采用水文站和水管站1999年～2009年实测多年平均年水量，以及他什店（五）水文站至普惠水库之间各分水枢纽处的引出水量和相对位置关系，根据河道上下游断面间水量平衡原理，分析计算出石灰窑水文站至普惠水库之间的平均每公里水量损失率，考虑了由上自下推演时各引水枢纽水量引出因素，径流沿程水量损失率取值有一定合理性。

由于资料处理方法和径流沿程变化分析方法合理，其计算思路清晰，所推求计算成果具有一定合理性。

5 结语

为了扩大灌溉面积，需根据来水量进行径流核算。文中以石灰窑、他什店（五）水文站为参证站，通过将两站资料合并，插补缺测资料，形成长系统年径流资料。通过计算出参证站年径流量，减去沿程损失和上游引水工程引水量，推算出第三分水枢纽坝址的各保证率的设计年径流，为工程扩大灌溉面积提供技术支撑。