古爾嘎赫德河引水樞紐徑流分析與計算淺析

古力米娜·賽依德

（新疆巴音郭楞水文勘測局，新疆 庫爾勒 841000）

1 河流概況

古爾嘎赫德河發源于阿爾金山南麓和祁漫塔格山北坡，自西向東注入青海境內的嘎斯特勒湖。古爾嘎赫德河流域地形較復雜，上游源頭位于阿爾金山與祁漫塔格山交的埡口處，海拔為4300 m。從阿爾金山、祁漫塔格山兩側山頂發育形成的數十條支流匯集與兩山之間的盆地形成古爾嘎赫德河干流，河流干流蜿蜒在山間的盆地中，河床平均坡降約5‰，在山間的盆地中沖刷形成大面積的水草沼澤地。兩側山頂發育小洪溝河水在山口附近滲入地下，在盆地兩則又以泉水形式出露，流入古爾嘎赫德河。古爾嘎赫德河水資源目前尚未開發利用，若羌縣規劃在古爾嘎赫德河上建引水樞紐工程，需對工程處的徑流和泥沙進行分析。

2 徑流影響因素及計算方法分析

2.1 徑流影響因素分析

古爾嘎赫德河流域地處歐亞大陸腹地，氣候干燥，多大風，屬典型的大陸性干旱氣候，年平均降水量為24.5 mm。全年夏季降水較多，最大月降水量出現在7月，占全年降水量的35.9%；最大連續月降水量出現在5月～8月，占全年降水量的82.0%。年平均蒸發量2994 mm（Φ20 mm蒸發器觀測值），折算成E601型蒸發量為1736 mm，蒸發時空變化規律與氣溫變化相同。全年盛行西北風，多年≥8級大風日平均數為36.9天，最大年平均風速為10.3 m/s，年平均風速2.1 m/s。古爾嘎赫德河水主要來源于降雨和冰雪融水，其干燥氣候和多風天氣，嚴重影響河道徑流。

2.2 計算方法

古爾嘎赫德河與若羌河、車爾臣河、克里雅河和尼雅河發源于同一山脈，同處于昆侖山。所以擬建引水樞紐處徑流設計計算選擇克里雅河克里雅水文站、尼雅河尼雅水文站、若羌河若羌水文專用站、且末水文站為參證站。由于所選參證站均處于各自河流出山口以下數十公里處，為使資料系列一致、可靠，需要將各參證站徑流資料計算至出山口處。對于若羌河短系列資料，須先進行出山口徑流計算，再用克里雅長系列徑流資料采用長短系列訂正法將其計算為長系列徑流成果。

3 參證站多年平均徑流分析

3.1 參評站的選取

古爾嘎赫德河流域無水文測站和水文監測資料，屬于徑流資料極度匱乏地區，參證站的選擇對徑流分析準確性至關重要。

“三性”分析參證站的選取：古爾嘎赫德河與若羌河、車爾臣河、克里雅河和尼雅河都發源于同一山脈，同處于昆侖山。在有長系列徑流資料的車爾臣河、克里雅河、尼雅河中，車爾臣河與古爾嘎赫德河流域面積相差最大，面積比約為1/10。尼雅水文站2000年～2016年每年只在4月～10月觀測水文資料，年徑流量統計不完整，資料存在插補等問題。因此，本次水文分析計算選用擁有長系列實測徑流資料的克里雅作為三性分析的參證站。

水文比擬法參證站的選取：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、尼雅河水文站、且末水文站、若羌河作為設計年徑流計算的參證站。

3.2 參證站設計年徑流

參證流域中克里雅河、尼雅河和車爾臣河具有長系列實測徑流資料。根據推算的克里雅出山口處（1957年～2016年）、尼雅出山口處（1978年～2016年）和車爾臣河出山口（1957年～2016年）長系列徑流資料，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。計算得參證站克里雅河出山口設計年徑流量均值10.243×108m3，年徑流CV為0.24；尼雅河出山口設計年徑流量均值2.414×108m3，年徑流CV為0.36；車爾臣河出山口設計年徑流量均值10.68×108m3，年徑流CV為0.39。

4 引水樞紐多年平均年徑流量分析

4.1 徑流深等值線圖量算法

利用新疆水文水資源局2001年繪制的1956年～2000年多年平均徑流深等值線圖，在1∶25萬地形圖上量得古爾嘎赫德河流域引水樞紐以上集水面積2596 km2。然后量算出集水面積上各徑流深等值線間的面積，以面積為權重，計算得引水樞紐以上流域的1956～2000年平均年徑流深為37.16mm，換算成徑流量為0.9647×108m3，見圖1。由于徑流深等值線圖資料系列為1956年～2000年，需用參證站克里雅河、車爾臣河長系列多年平均徑流量進行長短系列展延訂正，參證站克里雅、且末水文站有1957年～2014年完整徑流資料，為使訂正系列資料同步，需將克里雅、且末年徑流資料展延插補到1956年。因此，本次水文分析計算克里雅、且末1956年徑流量采用各自1957年～2016年長系列多年平均值代替。

克里雅河出山口1956年～2000年多年平均年徑流量為9.413×108m3，1956年～2016 年多年平均年徑流量為 10.243×108m3，經計算得引水樞紐多年平均徑流量為1.050×108m3。車爾臣河出山口1956年～2000年多年平均年徑流量為9.401×108m3，1956年～2016年多年平均年徑流量為10.681×108m3，經計算得引水樞紐多年平均徑流量為1.096×108m3。徑流深等值線圖法中的徑流資料系列截止到2000年，且引水樞紐以上集水面積上徑流等值線分布密度較少，故所得結果僅供參考。

圖1 古爾嘎赫德河流域徑流深等值線圖

4.2 水文比擬法

選用參證站克里雅水文站、尼雅水文站、且末水文站和若羌專用站進行多年平均年徑流的計算，根據參證站多年平均徑流量和集水面積，以及引水樞紐以上集水面積F庫=2596 km2。水文比擬法訂正因子k值的取值主要考慮了流域產流區平均高程、多年平均降水深差異等因素，根據參證站河流水文特征值及k值取值，引水樞紐處的多年平均年徑流量計算見表1。雖然克里雅河、尼雅河、車爾臣河和古爾嘎赫德河都發源于同一山脈昆侖山，下墊面條件相似，但各流域集水面積、山口以上平均高度、平均降水深度及產流能力都與古爾嘎赫德河存在一定的差異，故水文比擬法計算成果僅供參考。

表1 引水樞紐處多年平均年徑流量計算表

4.3 實測資料長短系列訂正法

若羌縣水利局在古爾嘎赫德河河口以上3 km處設庫拉木勒克薩依水文觀測站，觀測斷面就位于引水樞紐處，根據觀測資料的審查和整編，2015年1月～2015年12月觀測的年徑流為0.557×108m3。用參證站且末水文站還原至出山口處的長系列多年平均徑流量10.681×108m3和2015年的年徑流量15.932×108m3進行長短系列展延訂正，經訂正計算得引水樞紐處的多年平均徑流量為0.373×108m3。古爾嘎赫德河流域與車爾臣河流域山口以上平均高度相近，而且兩流域相互接壤，所以本次水文分析計算最后推薦實測資料長短系列訂正法計算所得結果0.373×108m3為引水樞紐處多年平均徑流量見表2。

表2 引水樞紐多年平均年徑流量成果表

4.4 引水樞紐設計年徑流

設計流域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，下墊面條件相似，流域植被較好。在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年～2016年的年徑流CV=0.390和CS=1.755。根據擬建引水樞紐處多年平均年徑流均0.373×108m3，求得擬建引水樞紐處不同保證率設計年徑流量成果，見表3。

表3 引水樞紐處不同保證率設計年徑流量成果表

4.5 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。通過引水樞紐處2015年的水文實測資料分析，其年徑流量為0.557×108m3，其中7、8月的徑流占到年徑流的70%；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，按照對引水工程較為不利的選取原則，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引水樞紐處實測2015年年徑流年內分配比。用2015年內分配比乘以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4。

表4 引水樞紐處不同保證率設計年徑流量年內分配表 單位：104m3

5 結語

古爾嘎赫德河基本概況沒有水文監測站點，水文監測缺乏。為了開發該水資源進行引水工程建設，就需對工程處的徑流和泥沙進行分析，以確保工程建設科學。文章以流域情況相近的克里雅河、尼雅河、車爾臣河水文站為參證站，采用等值線圖量算法、水文比擬法和修訂因子法，對工程處不同保證率的設計年徑流量和輸沙量進行了分析推求。經計算，其多年平均年徑流0.373×108m3，可供工程設計建設參考。