若羌縣托格勒薩依引水樞紐處徑流與洪水分析

王振龍

1 概況

依引水樞紐處不同保證率的設計年徑流量和設計洪峰流量進行分析計算。

薩爾布臘阿蘇河發源于若羌縣祁漫塔格山南坡，河流上部自西向東流趟，而后折向東北與古爾嘎赫德河匯合，沿阿爾金山和祁漫塔格山之間的凹地自西向東流趟注入青海境內的尕斯特勒湖。薩爾布臘阿蘇河為山區性河流，流域有25 km2的冰川覆蓋。托庫勒薩依引水樞紐以上集水面積1561 km2，流域平均高程4407 m，流域內引水樞紐以上河長97 km，河床平均坡降約15.5‰。

薩爾布臘阿蘇河流處于未開發利用狀態。位于薩爾布臘阿蘇河口13 km處的托庫格勒薩依引水樞紐主要由底欄柵、沖砂閘、溢流堰、引水廊道、沉砂池組成。托格勒薩依引水樞紐流量一般在2.10 m3/s左右，引水樞紐處河流下切不深，河床為沙石和卵石組成，植被稀少，滲漏嚴重。若羌縣屬于水資源極度匱乏區域，為緩解若羌縣水資源供需矛盾，若羌縣人民政府決定實施調水工程，以薩爾布臘阿蘇河口為起點，修建防滲渠道，調薩爾布臘阿蘇河水至若羌河西支流的約馬克其河，以緩解若羌河灌區干旱缺水和工業園用水需求。為此，需對若羌縣托格勒薩

2 徑流分析

2.1 參證站設計年徑流

薩爾布臘阿蘇河流域無水文測站，年徑流量計算采用水文比擬法，參證站選取發源于昆侖山，集水面積相近、流域產流區高程接近的克里雅、尼雅河、且末、若羌河4個水文站作為設計年徑流計算的參證站。根據推算的克里雅出山口處（1957～2016年）、尼雅出山口處（1978～2016年）和車爾臣河出山口（1957～2016年）長系列徑流資料，結合國家水利行業標準《水利水電工程水文計算規范》（SL278-2002）的內容，采用頻率曲線法對參證站進行設計年徑流量的計算。在運用矩法對系列統計參數估算的基礎上，用適線法選配型頻率曲線推算設計年徑流量。適線時，在擬合點群趨勢的基礎上，側重考慮平、枯水年的點據。計算得參證站設計年徑流量及年徑流CV和CS參數，統計參數、設計年徑流量成果見表1。

表1 參證站年徑流統計參數及設計年徑流量成果表 單位：108m3

2.2 托格勒薩依引水樞紐設計年徑流

2.2.1 托格勒薩依引水樞紐設計年徑流

設計流域托格勒薩依與參證站車爾臣河流域徑流都發源于阿爾金山，流域源頭接壤，下墊面條件等相似，流域植被也都較好。在托格勒薩依擬建引水樞紐處缺少實測資料的情況下，統計參數直接移用參證站且末水文站還原至出山口處1957～2016年的年徑流CV和CS，根據托格勒薩依擬建引水樞紐處多年平均年徑流均 0.556×108m3、CV=0.390和CS=1.755求得托格勒薩依擬建引水樞紐處不同保證率設計年徑流量成果，見表2。

表2 托格勒薩依擬建引水樞紐處不同保證率設計年徑流量成果表

2.2.2 托格勒薩依引水樞紐設計年徑流量年內分配

典型年選擇原則：按照水量相近的原則選取，即選取典型年徑流量與設計年徑流量相近的年份；對引水工程較為不利的原則選取。

通過托格勒薩依引水樞紐處2015年的水文實測資料分析，其年徑流量為0.830×108m3，其中各月的徑流占到年徑流量分布較為均勻；而車爾臣河5、6、7、8月的多年平均月徑流只占年徑流的56.2%，兩流域的多年平均月徑流分配比相差較大，故設計年徑流年內分配時，枯水年、平水年、偏豐水年和豐水年均采用托格勒薩依引水樞紐實測2015年年徑流年內分配比。用年內分配比乘以托格勒薩依引水樞紐處對應的設計年徑流量，即得到引水樞紐處設計典型年的年內分配，見表3。

表3 引水樞紐處不同保證率設計年徑流量年內分配表 單位：104m3

3 洪水

托格勒薩依引水樞紐無洪水監測資料，從相鄰流域情況以及洪水調查資料分析，薩爾布臘阿蘇河流域洪水來源主要是河源區高山冰雪融雪和雨夾雪形成，其洪水類型分別有：融雪型洪水、雨融雪混合型洪水。本次利用參證站克里雅水文站的實測洪水資料來進行洪水分析。

3.1 歷史洪水調查

2017年3月5日，在托格勒薩依擬建引水樞紐處進行了洪水調查。本次洪水調查在河段內設二處過水斷面，分別為上、下斷面，二處過水斷面間隔155 m。按《水文調查規范》的技術要求，計算出上游斷面洪水過水斷面面積107.67 m2，水力半徑R=0.76 m、水面比降I=73.7×10-4，河段比較順直，河床平整，河床組成均為沙礫石，沙礫石直徑約為5～20 mm左右，糙率參照“水文測驗手冊”，選用0.037。下游斷面洪水過水斷面面積 94.85 m2，水力半徑 R=0.74 m、水面比降 I=99.1×10-4，河段比較順直，河床平整，河床組成均為沙礫石，直徑約為5～20 mm左右，糙率選用0.037，得到調查斷面1999年的平均洪峰流量為208 m3/s。是1984到2016年間最大的洪水，洪水重現期為34年。

3.2 參證站設計洪水

將確定的克里雅河出山口處1957～2016年60年、尼雅河出山口處1978～2016年39年和車爾臣河出山口處1958～2016年59年的連序年最大洪峰樣本，運用矩法對系列統計參數估算，選配型頻率曲線。適線時，側重考慮上部和中部的點據。計算三站設計洪水成果見表5。

3.3 托格勒薩依引水樞紐設計洪水

3.3.1 地區綜合洪峰流量模比系數頻率曲線法

選取克里雅河、尼雅河、車爾臣河為參證站點繪最大洪峰流量模比系數地區綜合頻率曲線。其中：克里雅河有1957～2016年共60年的長系列連續樣本，尼雅河有1978～2016年共39年的長系列連續樣本，車爾臣河有1958～2016年共59年的長系列連續樣本，無特大洪水及歷史洪水調查值處理，均為水文站實測資料，采用連續系列適線。采用洪峰流量模比系數地區綜合頻率曲線法，推求引水樞紐處的設計洪峰流量結果，見表4。

表4 引水樞紐設計洪峰流量成果表 單位：m3/s

3.3.2 面積比指數法

選取處于同氣候區內的或產洪方式相近內的尼雅河尼雅水文站、克里雅河克里雅水文站、車爾臣河且末水文站作為參證站，托格勒薩依克引水樞紐處不同頻率設計洪峰流量計算公式：

式中：Q為設計流域和參證站的設計洪峰流量，m3/s；F為設計流域和參證站的集水面積，km2；n為面積比修正因子。

托格勒薩依處的設計洪峰流量成果見表5。

表5 托格勒薩依引水樞紐設計洪峰流量成果表 單位：m3/s

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，特別是產洪區集水面積差異等確定面積比修正因子。車爾臣河和克里雅河集水面積與薩爾布臘阿蘇河出山口集水面積相差很大，因此，面積比修正因子取值為1/2；尼雅河集水面積與薩爾布臘阿蘇河集水面積比較接近，面積比修正因子取值為1。

3.3.3 成果合理性分析

薩爾布臘阿蘇河洪水資料貧乏，本次水文分析計算采用洪峰流量模比系數地區綜合頻率曲線法、面積比指數法進行洪水分析計算。面積比指數法：選取了與薩爾布臘阿蘇河發源于同一山脈，同處于昆侖山，相距較近、自然地理條件相似且具有長系列最大洪峰流量資料系列的克里雅、尼雅、且末三個參證站，由于參證站集水面積與引水樞紐以上集水面積相差較大，而面積比修正因子的確定也具有一定的局限性，所以，面積比指數法推求的設計洪峰流量成果可作對比分析及參考用。

洪峰流量模比系數地區綜合頻率曲線法選用了同一水文分區內幾個與之相鄰流域的洪峰流量模比系數，作地區綜合頻率分析，可以有效降低計算成果的抽樣誤差，也可消除因單站特大值影響而帶來的偶然誤差和分區內各河流水文特性的差別。同時，洪峰流量頻率曲線繪制時從偏安全角度出發，適當兼顧中、上部點據，對引水樞紐安全比較有保證。綜上所述，本次水文分析計算推薦使用綜合洪峰流量模比系數頻率曲線法推求的成果。

4 結語

為充分利用柴達木盆地西部流域區水資源量，緩解若羌縣用水矛盾，擬修建引水工程，進行調水。通過計算托格勒薩依引水樞紐處不同保證率的設計年徑流量、設計洪峰流量，得出引水樞紐處多年平均流量為0.556×108m3，其水量可有效緩解若羌縣缺水矛盾，可以放心進行引水工程建設。在引水樞紐設計中，要充分考慮薩爾布臘阿蘇河的洪水問題，其20年一遇洪水為173 m3/s、50年一遇洪水為234 m3/s，工程設計要高于此標準。