孔雀河第三分水樞紐洪水水文分析

□ 克斯爾（新疆巴音郭楞水文水資源勘測局）

1 概況

孔雀河位于巴州庫爾勒市、尉犁縣、若羌縣境內，發(fā)源于博斯騰湖?？兹负訌某龊谥恋谌炙畼屑~主要共有6處水利工程。一是揚水站:位于孔雀河出湖口處，1983年正式運行，由東、西兩個泵站組成，是孔雀河的主要河源之一。二是達吾提閘:位于揚水站下游38.05km，他什店（五）水文站上游7.16km處，主要作用是向孔雀河輸水。三是鐵門關水庫:位于他什店（五）水文站下游9.51km處，其水庫壩址與他什店水文站斷面在同一位置，是一座日調節(jié)水庫。四是第一分水樞紐:位于鐵門關水庫壩址（他什店水文站斷面）下游11.33km處，于1968年1月建成，工程規(guī)模屬中（3）型，主要由攔河泄洪閘、左右岸引水渠進水閘等組成。五是第二分水樞紐:位于第一分水樞紐下游5.28km處，于1998年10月1日建成，工程規(guī)模屬中（3）型，主要由橡膠壩、泄洪檢修沖砂閘、左右岸進水閘等組成。六是第三分水樞紐:位于第二分水樞紐下游32.11km處，于1990年6月建成，工程規(guī)模屬小（1）型，主要由攔河橡膠壩、檢修沖砂閘、左右岸進水閘等組成。

2 基本資料情況

孔雀河第三分水樞紐地區(qū)屬資料比較少的區(qū)域，由于上游有哈滿溝的暴雨洪水匯入，本次分析計算共選用周邊水文、氣象、水管站參證站10個，其中6個為水文站，3個為水管站，1個為氣象站，選用參證站中石灰窯、他什店（五）、大山口、黃水溝、克爾古提、迪那河水文站均為巴音郭楞水文水資源勘測局管轄。選用參證站中巴音郭楞氣象站為國家基本氣象站點。孔雀河上游水管站為塔里木河流域巴音郭楞管理局所管轄的水管站。迪那河水管站為輪臺縣水利局管轄的水管站。

3 哈滿溝洪水設計計算

3.1 參證站設計洪峰流量計算

由于哈滿溝無實測水文監(jiān)測資料，計算設計洪峰流量需選取參證站，本次設計洪峰流量的計算選取處于同氣候區(qū)內的迪那河、黃水溝、克爾古提水文站作為參證站。

迪那河、黃水溝、克爾古提水文站出山口具有1957-2012年56年水文站實測和水管站實測的年最大洪峰流量系列資料，采用皮爾遜Ⅲ型曲線按照連續(xù)系列進行適線，不同頻率設計洪峰流量見表1。

表1 迪那河、黃水溝、克爾古提水文站設計洪峰流量成果表

3.2 哈滿溝入河口設計洪峰流量

3.2.1 洪峰流量模比系數地區(qū)綜合頻率曲線法

受資料條件之限，采用成都科技大等三院校合編的《工程水文及水利計算》一書提出的“洪峰流量模比系數地區(qū)綜合頻率曲線法”，推求調查斷面設計洪峰流量

公式如下:

式中:QP—哈滿溝入河口設計洪峰流量（m3/s）；KP—設計洪峰流量模比系數；Qd—哈滿溝調查歷史洪水洪峰流量（m3/s）；Kd—調查洪峰流量模比系數。

分別選用大山口、黃水溝、克爾古提、迪那河水文站作為模比系數地區(qū)綜合頻率曲線法的參證站。采用以上參證站的實測洪峰流量樣本，按照連續(xù)系列，編制洪峰流量模比系數地區(qū)綜合頻率曲線，據此求得不同頻率下的KP值。入河口1981年的洪水直接借用溝口的洪水調查值219m3/s。根據1981年發(fā)生洪水的重現期66年（1.52%），來推求哈滿溝入河口設計洪峰流量，見表2。

表2 哈滿溝入河口設計洪峰流量頻率計算成果表

3.2.2 洪峰模數法

選用處于同一氣候區(qū)內的或產洪方式相近的迪那河、黃水溝、克爾古提水文站作為參證站，利用式（2），計算出哈滿溝入河口的設計洪峰流量。見表3。

表3 洪峰模數法推求的哈滿溝入河口設計洪峰流量一覽表單位:m3/s

計算公式:

式中:Q—設計流域和參證站的設計洪峰流量（m3/s）；F—設計流域和參證站的集水面積（km2）；n—面積比修正因子。本次采用洪峰模數法推求設計洪峰流量時，所選參證站和設計站存有一定的產洪能力差異，根據其地形差異、匯流差異、降水特性差異特別是產洪區(qū)集水差異等，迪那河、克爾古提水文站面積比修正因子取值為2/3，黃水溝與哈滿溝流域集水面積差異很大，面積比修正因子取值為1/2。

3.2.3 由設計暴雨推理公式法

哈滿溝入河口無降水觀測資料，不能滿足設計暴雨推求設計洪水的要求。因此，本次選擇離哈滿溝入河口最近（相距6km），有長系列降水量資料的他什店（五）水文站為設計暴雨推求設計洪峰流量的參證站。

根據降水量資料分析，他什店（五）水文站一次降水一般多在4-8h，很少有超過24h的，哈滿溝入河口集水面積較小，為全面匯流，應用《水利水電工程設計洪水計算規(guī)范》推理公式中短歷時（t<=24h）設計暴雨來推求哈滿溝入河口設計洪峰流量。

3.3 成果合理性分析

哈滿溝洪水資料貧乏，給設計洪水計算帶來了一定的困難，本次采用3種方法對哈滿溝入河口設計洪水進行分析計算，用以進行對比分析和相互驗證。

推薦使用地區(qū)洪峰流量模比系數綜合頻率曲線法計算的設計洪峰流量成果。由于黃水溝和克爾古提水文站集水面積與哈滿溝入河口以上集水面積差異較大所致，洪峰模數法推求的設計洪峰流量成果可作對比分析及參考用。設計暴雨推理公式法推求設計洪峰流量，由于公式中涉及到多個未確定的參數，所選用參數沒有經實測資料驗證，任意性較大，用此法推求成果僅供參考。具體見表4。

表4 哈滿溝入河口不同頻率設計洪峰流量表流量單位:m3/s

4 洪峰流量相對衰減率的確定

巴州水文水資源勘測局技術人員分別于2010年1月11日、12日和2013年7月5日，在孔雀河他什店（五）水文站和第一、二、三分水樞紐進行了流量測驗。他什店（五）水文站流量測驗在水文站的基本測流斷面進行，利用雙鎖纜車測流。第一、二、三分水樞紐的流量測驗，分別在分水樞紐下游的橋上測流。根據測流數據，進行河道洪水衰減率推算。由于此時水量較大，孔雀河的引水渠道沒有引水，流量無明顯日變化，因此此流量計算的洪水沿程衰減率可代表各段的洪水沿程衰減率。計算公式見公式（3）。

P衰減率—上游至下游洪峰流量沿程衰減率；Q上游—上游實測流量值；Q下游—下游實測流量值；L—各測流斷面之間的距離。

5 石灰窯水文站設計洪水

5.1 實測資料法

將石灰窯水文站29年（1954-1982年）連序洪峰流量，運用矩法對系列統(tǒng)計參數估算，選配型頻率曲線。適線時，側重考慮上部和中部的點據。石灰窯水文站年最大洪峰流量設計成果見表5。

表5 石灰窯水文站設計洪峰流量統(tǒng)計參數及成果表流量單位:m3/s

5.2 哈滿溝設計值疊加他什店（五）水文站最大洪峰流量

5.2.1 疊加他什店（五）水文站實測最大洪峰流量

經過對他什店（五）水文站1982-2012年的實測洪水資料進行查閱、復核，確定該站從建站至今的最大洪峰流量為158m3/s，發(fā)生在2002年博斯騰湖經孔雀河向塔里木河第四次應急輸水期間。

哈滿溝位于他什店（五）水文站下游5.22km處，根據確定的他什店（五）水文站至第一分水樞紐的洪峰相對衰減率（0.548%）將他什店（五）水文站最大洪峰流量衰減至哈滿溝入孔雀河處，計算得衰減后的值為153m3/s。再疊加采用的哈滿溝入河口處設計洪水。

5.2.2 石灰窯水文站設計洪水

石灰窯水文站位于哈滿溝入孔雀河口處下游11.62km處，根據確定的洪峰流量相對衰減率，采用推算公式（4），將設計洪峰流量推算到石灰窯水文站處。

Q石—石灰窯水文站斷面不同頻率設計洪峰流量；Q他、哈—哈滿溝疊加他什店（五）不同頻率設計洪峰流量；S損—他什店（五）至石灰窯水文站之間的洪峰流量相對衰減率；L—石灰窯水文站至他什店（五）水文站之間距離。

5.3 同頻率設計洪水疊加法—疊加石灰窯水文站1954-1982年6-8月最大基流頻率成果

5.3.1 石灰窯水文站1954-1982年最大基流頻率計算

將石灰窯水文站29年（1954-1982年）6-8月最大的基流樣本，運用矩法對系列統(tǒng)計參數估算，選配型頻率曲線。適線時，側重考慮上部和中部的點據。石灰窯水文站年最大基流設計成果（略）。

5.3.2 石灰窯水文站設計洪水

哈滿溝入孔雀河河口位于石灰窯水文站上游11.62km處，根據確定的洪峰流量相對衰減率，采用推算公式（4），將哈滿溝設計洪峰流量推算到石灰窯水文站處。根據推算到石灰窯水文站的哈滿溝設計洪水和石灰窯水文站6-8月最大基流的設計頻率成果，按照同頻率疊加，得到石灰窯水文站包含哈滿溝洪水匯入的設計洪峰流量。

6 第三分水樞紐設計洪水計算

6.1 近似天然條件下工程場址設計洪水計算

天然狀況下工程場址設計洪水，從最不利情況出發(fā)，即不考慮十八團大渠和庫塔干渠的分洪任務，孔雀河洪水全部經過第一分水樞紐流向第二分水樞紐。

第一分水樞紐位于石灰窯水文站下游4.00km處，根據確定的他什店（五）水文站至第一分水樞紐之間的洪峰流量相對衰減率，采用推算公式（5），將石灰窯水文站的設計洪峰流量推算到第一分水樞紐。然后根據確定的第一分水樞紐至第二分水樞紐之間的洪峰流量相對衰減率，根據公式（5），將第一分水樞紐的設計洪峰流量推算至第二分水樞紐。再根據確定的第二分水樞紐至第三分水樞紐之間的洪峰流量相對衰減率，根據公式（5），將第二分水樞紐的設計洪峰流量推算至第三分水樞紐，推算結果見表6。

表6 天然條件下各斷面不同頻率設計洪峰流量表流量單位:m3/s

Q上i—上游斷面不同頻率設計洪峰流量；Q下i—下游斷面不同頻率設計洪峰流量；S損i—各斷面之間平均每公里洪水衰減率；Li—各斷面之間河道距離；

6.2 工況條件下工程場址設計洪水計算

工況狀況下，考慮第一分水樞紐處的十八團大渠和庫塔干渠分洪任務，其分洪指標按塔里木河流域巴音郭楞管理局制定的《孔雀河防洪預案》中指出，當第一分水樞紐達到120m3/s時，十八團大渠承擔23m3/s的分洪任務，庫塔干渠承擔27m3/s的分洪任務，當第一分水樞紐達不到120m3/s時，不引洪。下游的第二、第三分水樞紐處的引水渠道位于庫爾勒市市區(qū)，屬人口密集地，不承擔分洪任務。

根據確定的石灰窯至第一分水樞紐之間的洪峰流量相對衰減率，采用推算公式（5），將石灰窯水文站的設計洪峰流量推算到第一分水樞紐。然后將設計頻率洪水值>120m3/s的減去十八團和庫塔干渠的分洪量，得到工況下第一分水樞紐的設計洪水。第一分水樞紐以下的引水口再無分洪任務，根據確定的第一分水樞紐至第二分水樞紐之間的洪峰流量相對衰減率，根據公式（5），將第一分水樞紐工況下的設計洪峰流量推算至第二分水樞紐，得到工況下第二分水樞紐的設計洪水。

根據確定的第二分水樞紐至第三分水樞紐之間的洪峰流量相對衰減率，根據公式（5），將第二分水樞紐的設計洪峰流量推算至第三分水樞紐工況下的設計洪峰流量，推算結果見表7。

表7 設計工況下各斷面不同頻率設計洪峰流量表流量單位:m3/s