迪那河红桥河引水闸径流分析

麦买提·司马义

（巴音郭楞水文勘测局，新疆库尔勒 841000）

1 概况

迪那河发源于天山南坡的尤尔都斯达坂、巴什迪那达坂、科克铁克达坂，河流正南流出，归塔里木盆地。四面环山，深居大陆腹地，属山溪性河流。根据干支流分布状况，为扇型河系，河系水道总长约400 km，河网密度为0.25。迪那河出山口后，河道上修建有引水渠首，除洪水期，大部分河水被渠系引入农田绿洲进行灌溉。引水闸以上依次修建有五一水库、迪那河引水枢纽、老引水冲沙闸等主要水利工程。在迪那河分叉口形成卡尔塔河和红桥河，再经38.7 km，为拟建红桥引水闸。水利工程布置平面示意图见图1。

图1 水利工程布置平面示意图

2 径流沿程变化分析

由于每年9 月～次年4 月迪那河引水枢纽将河水全部引走，河道无水下泄，野外调查时只能在迪那河引水枢纽以上河段进行短期监测。

2.1 2010 年径流沿程变化分析

新疆维吾尔自治区水文局水文实验站2010 年10 月30 日，在迪那河引水枢纽以上选取四个断面进行流量测验，以推求径流的沿程变化。径流单位长度沿程相对变率计算公式如下：

式中：Ws为上游站计算时段年径流量，108m3；Wx为下游站计算时段年径流量，108m3；Di为上、下游断面计算时段年径流量差值，108m3；Ki为年径流量单位长度沿程相对变率，%；Lsx为上、下游断面之间的距离，km。

测验断面位置及实测流量成果见表1。

表1 迪那河测流断面位置及实测流量计算成果表

由于此时为枯水季，根据迪那河引水枢纽将河水全部引入渠道的观测资料流量无明显日变化，因此上述计算公式中以单次流量实测值进行计算。收集到迪那河引水枢纽2010 年10 月29 日～10 月30 日水管站逐时流量观测资料（由观测水位换算为流量）见表2。

按四断面分别计算两测流断面之间单位长度径流沿程相对变率。1-2 断面间距离7.3 km，单位长度沿程相对变率为-0.726%；1-3 断面间距离10.15 km，单位长度沿程相对变率为-0.545%；1-4 断面间距离12.49 km，单位长度沿程相对变率为-0.455%；2-3 断面间距离2.85 km，单位长度沿程相对变率为-0.085%；2-4 断面间距离5.19 km，单位长度沿程相对变率为-0.077%；3-4 断面间距离2.34 km，单位长度沿程相对变率为-0.066%。

2.2 2019 年径流沿程变化分析

2019 年12 月3 日，在迪那河引水枢纽以上设立3 个测流断面，分别为a 号断面、b 号断面、c 号断面，每个断面均匀布设测深测速垂线（7 至12 条），用Ls25-3 型流速仪测杆相对水深0.6 一点法施测流量。测流断面位置及实测流量计算成果见表3。

表3 测流断面位置及实测流量计算成果表

径流沿程损失计算：将收集整理的各节点断面流量资料、对应距离带入公式（3）、（4）、（5）得出相应的径流沿程损失。

式中：P1、P2、P3为分别为a 号断面至b 号断面、a 号断面至c 号断面、b 号断面至c 号断面平均每公里损失率；Wa、Wb、Wc为a 号断面、b 号断面、c 号断面的实测流量；L1为a 号断面至b 号断面的距离（6.25 km）；L2为a 号断面至c号断面的距离（10.25 km）；L3为b 号断面至c 号断面的距离（4.0 km）。

经计算得：a 号断面到b 号断面平均每公里损失率为1.043%；a 号断面到c 号断面平均每公里损失率为0.993%；b 号断面到c 号断面平均每公里损失率为0.979%。

综合以上分析，一是测流时间为汛后枯水季节，一般意义上，与汛前相比，径流的沿程相对变率可能偏小；二是监测河段处于迪那河上游河段，河道稳定，而下游河道宽，多有漫滩现象，因此下游河段径流沿程变率应大于上游河段径流沿程变率；三是由上自下推演设计径流，宜从安全考虑，即不宜选取偏小的径流沿程变率。因此，本次推荐单位长度沿程损失率较大的1.043%应用于径流的沿程衰减计算。

3 分叉口分流比例

由于本次径流分析计算是为红桥河中下游四村引水闸维修改造工程设计服务，所以本次设计节点主要为红桥河引水闸，涉及迪那河分叉口、红桥河分叉口分流。

3.1 迪那河分叉口分流比例

迪那河分叉口处于迪那河水文站下游12.2 km，主要考虑其对红桥河与卡尔塔河的径流分配比。2019 年12 月1～4 日，对红桥河与卡尔塔河分叉口进行河道形态大断面测量，以分叉口为中心，以多年形成的红桥河与卡尔塔河之间临时导流为计算分界点，分别推求红桥河与卡尔塔河同一水面高程下的过水面积，按比降面积法公式计算过水流量。

红桥河与卡尔塔河分叉口处河道形态大断面图见图2。

图2 迪那河分叉口处河道形态大断面图

经过测量红桥河与卡尔塔河大断面，按比降面积法公式以每一0.1 m 水位级进行计算。因河道无水，按红桥河与卡尔塔河分别测量长距离河道底坡作为水面比降取值，相关参数统计见表4。红桥河与卡尔塔河分流比计算成果见表5。

表4 迪那河分叉口水文参数统计表

表5 红桥河与卡尔塔河分流比计算成果表 单位：m3／s

续表5

3.2 红桥河分叉口分流比例

红桥河分叉口：处于迪那河分叉口下游38.7 km，主要考虑红桥河右支（引水闸所在河道）与红桥河左支的径流分配比。2019 年12 月1～4 日，对红桥河分叉口进行河道形态大断面测量，以分汊口为中心，以多年形成的临时导流为计算分界点，分别推求红桥河左支和右支（拟建闸址处）同一水面高程下的过水面积，按比降面积法公式计算过水流量。详见大断面图3。

图3 红桥河分叉口（第二分叉口）处河道形态大断面图

按比降面积法公式以每一0.1 m 水位级进行计算。分别测量长距离河道底坡作为水面比降取值，相关参数统计见表6。红桥河左支、右支分水比见统计表7。

表6 红桥河分叉口水文参数统计表

表7 红桥河左支与右支分流比计算成果表 单位：m3／s

4 引水闸设计年径流及其年内分配

4.1 天然条件下设计年径流及年内分配

天然状况下，红桥河引水闸设计年径流及年内分配推求，侧重于不考虑五一水库径流调节，不考虑迪那河引水枢纽的引水，按径流沿程变化及分流比将迪那河站不同保证率设计径流及年内分配推演至红桥河引水闸处。根据迪那河水文站监测资料，天然状况迪那河站年径流统计参数及设计年径流量成果见表8。

表8 迪那河水文站（1957～2018）年径流统计参数及设计年径流量成果表

红桥河引水闸设计年径流及年内分配具体计算过程为：

（1）将迪那河水文站不同保证率设计径流按平均每公里损失率1.043%推演至下游12.2 km 迪那河分叉口处。

（2）按迪那河分叉口分流比53.4%，推求分叉口处红桥河不同保证率设计径流。

（3）将分叉口处卡红桥河不同保证率设计径流按平均每公里损失率1.043%推演至下游38.7 km 红桥河分叉口处。

（4）按红桥河分叉口分流比72.8%推求红桥河右支（引水闸所在河道）不同保证率设计径流。

（5）将红桥河右支不同保证率设计径流按平均每公里损失率1.043%推演至下游3.7 km 红桥河引水闸处。

天然状况下红桥河引水闸设计年径流及年内分配见表9。

表9 天然状况下红桥河引水闸设计年径流及年内分配成果表

续表9

4.2 成果合理性分析

（1）径流沿程变化分析采用实测流量进行分析计算，考虑了实测流量的日变化，考虑了汛后与汛前径流的沿程相对变率的差异，考虑了上游河段与下游河段径流沿程变率的差异，考虑了由上自下推演设计径流的安全因素，径流沿程相对变率的取值有一定合理性。

（2）对比2010 年监测的迪那河第一分叉口处红桥河与卡尔塔河分水比可以看出，由于分叉口处无固定水利工程进行分洪，加之河床为沙、石组成，河道受冲刷影响变化较大，2019 年实测的分水比与2010 年差异较大。再次证明了该河道自然冲刷对河床影响极大，分水比在不停变换。

2019 年12 月1 日，经现场勘察：近几年分叉口分洪比发生了很大变化，以前是卡尔塔河占60%，近几年与以前刚好相反，现在是红桥河占60%。而根据实际计算来看，现在红桥河分水比占53.4%，这与勘察情况基本一致。

5 结语

红桥河引水闸径流受上游迪那河引水枢纽及迪那河分水、红桥河分水影响较大，为了论证红桥河引水闸处的径流，通过分析计算，迪那河在下游分到红桥河的水仅占53.4%，径流沿程衰减率为1.043%，红桥河引水闸多年平均径流为7641×104m3，为工程引水建设提供了科学依据。