基于不同視角烏克塔斯水庫調(diào)度規(guī)劃方案

趙華偉

（新疆塔城地區(qū)水利水電勘察設(shè)計院，新疆 塔城 834700）

0 引言

水庫建設(shè)往往承擔(dān)著防洪、灌溉、發(fā)電等任務(wù)，不同的水庫具有不同的側(cè)重點。賈一飛等[1]使用ICGC-POA方法對龍羊峽—劉家峽多年枯水水庫優(yōu)化調(diào)度進(jìn)行研究。頓曉晗等[2]對水庫防洪調(diào)度進(jìn)行實施風(fēng)險分析，并對庫容分配進(jìn)行研究；林梓鈴等[3]、王海霞等[4]、張睿等[5]分別采用不同方法對茅洲河、三里莊水庫、金沙江梯級水庫防洪調(diào)度規(guī)劃方法進(jìn)行研究；陳哲[6]對灌溉水源實時優(yōu)化調(diào)度進(jìn)行分析，并為水源配置提供建議；陳海濤等[7]使用云模型方法對灌溉調(diào)度風(fēng)險進(jìn)行評價；楊旺旺以黑河梯級水庫為例，對水庫灌溉、生態(tài)、發(fā)電之間目標(biāo)的轉(zhuǎn)換規(guī)律進(jìn)行分析，推薦最優(yōu)調(diào)度方案；陳富川[9]對臨淮崗綜合調(diào)度影響淮河水資源機(jī)制進(jìn)行分析；程華等[10]以贛江流域為例，對資源綜合利用規(guī)劃調(diào)度措施進(jìn)行分析。在前人研究基礎(chǔ)上，針對烏克塔斯水庫，對不同視角下水庫調(diào)度方案規(guī)劃進(jìn)行分析。

1 工程概況

烏克塔斯水庫是一座以農(nóng)牧業(yè)灌溉為主的山區(qū)水庫。設(shè)計總庫容265萬m3，興利庫容185.52萬m3，死庫容15萬m3。水庫主要存蓄冬、春季冰雪融水，水庫內(nèi)出露的泉水以及攔蓄上游烏圖闊力河河水、闊臘渠首及姜布爾拜渠首引水。經(jīng)調(diào)蓄，解決灌區(qū)來水年內(nèi)分配不勻的問題，保證下游灌區(qū)3525牧業(yè)人口、6.62萬只標(biāo)準(zhǔn)畜及2.50萬畝地的用水要求。水庫建設(shè)有效解決牧區(qū)工程性缺水問題，促進(jìn)牧區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，逐步改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。

2 水庫補給徑流和洪水分析

烏克塔斯水庫水源由庫區(qū)內(nèi)的泉水、融雪水和暴雨所引發(fā)的坡面洪水匯流（天然來水），攔蓄上游烏圖闊力河河水、闊蠟渠首及姜布爾拜渠首引水組成。壩址處天然來水多年平均徑流量為714.6萬m3，見表 1。

表1 烏克塔斯水庫不同頻率設(shè)計年徑流量成果表 單位：萬m3

烏克塔斯水庫洪水主要來源為山前地帶融雪水及暴雨所形成的坡面匯流洪水，沒有山區(qū)河流直接匯入到庫區(qū)（經(jīng)現(xiàn)場踏勘烏圖闊力河河水不能流到庫區(qū)）。選用地區(qū)最大洪峰流量模比系數(shù)綜合頻率曲線法推算的設(shè)計洪峰成果及洪量模數(shù)法推算的設(shè)計最大一日洪量成果見表2～表4。

表2 烏克塔斯水庫入庫設(shè)計洪峰流量成果表 單位：m3/s

表3 烏克塔斯水庫主壩址和導(dǎo)流堤設(shè)計洪峰流量成果表 單位：m3/s

表4 烏克塔斯水庫入庫不同頻率設(shè)計一日洪量成果表 單位：萬m3

3 基于防洪視角水庫調(diào)度規(guī)劃

本工程采用溢洪道泄洪，導(dǎo)流放水涵洞作為泄洪的儲備設(shè)施，在危險情況下，可參與泄洪，正常蓄水位最大下泄流量為18.0 m3/s，溢洪道為開敞式，堰型采用寬頂堰，堰寬20 m。

每年汛期前水庫蓄水位通過溢洪道控制在正常蓄水位1742.5 m以下，當(dāng)入庫洪水流量在0～44.9 m3/s時，溢洪道泄洪，保證庫水位不超過設(shè)計洪水位1743.37 m。當(dāng)入庫洪水流量在44.9 m3/s～62.0 m3/s時，溢洪道泄洪，保證庫水位不超過校核洪水位1743.96 m。

依據(jù)以上原則和運用方式，對烏克塔斯水庫進(jìn)行P=2%、0.1%各種頻率洪水的調(diào)節(jié)計算。洪水調(diào)節(jié)成果見表5~表6。

表5 烏克塔斯水庫設(shè)計洪水調(diào)洪計算表（P=2.0%）(堰寬20 m)

50年一遇的設(shè)計洪水，最大洪峰流量62.0 m3/s，最大一日洪量為141.8萬m3，經(jīng)水庫調(diào)節(jié)后，溢洪道最大下泄流量25.79 m3/s，攔洪庫容 38.99×104m3，堰上水頭 0.87 m，設(shè)計洪水位1743.37 m。

表6 烏克塔斯水庫校核洪水調(diào)洪計算表（P=0.1%）(堰寬20 m)

1000年一遇的校核洪水，最大洪峰流量123 m3/s，最大一日洪量為214.8萬m3，經(jīng)水庫調(diào)節(jié)后，溢洪道最大下泄流量56.4 m3/s，調(diào)洪庫容65.41萬m3；堰上水頭1.46 m。

4 基于綜合利用視角水庫調(diào)度規(guī)劃

4.1 綜合利用主次關(guān)系

烏克塔斯水庫的工程任務(wù)為：首先滿足水庫下游灌區(qū)的農(nóng)牧業(yè)灌溉用水要求；設(shè)置防洪庫容，削減洪峰，保障水庫下游保護(hù)對象安全。

4.2 水位、水量、時間要求

（1）灌溉

本次采用的水文系列為1962年~2008年，水庫多年平均入庫水量為714.6萬m3。50%頻率下入庫徑流量為699.20萬m3，其中，烏圖闊力河來水476.7萬m3，闊臘渠首和姜布爾拜渠首調(diào)水222.5萬m3。用水量665.33萬m3，其中：水庫下游灌溉用水610.07萬m3，人畜用水55.25萬m3；水庫蒸發(fā)滲漏損失為30.48萬m3，水庫棄水量3.41萬m3。

（2）水位要求

烏克塔斯水庫下游灌區(qū)灌溉用水通過導(dǎo)流放水涵洞放水，通過灌區(qū)的干支渠輸水到田間。導(dǎo)流放水涵洞底高程1731.38 m，死水位1732.22 m。

（3）用水時間要求

烏克塔斯水庫下游灌區(qū)灌溉用水時間為每年的4月下旬至8月中旬及10月上旬。

4.3 正常年、豐水年調(diào)度原則及方式

4.3.1 調(diào)度原則

（1）由于天然徑流較小，無法滿足灌區(qū)用水需求，每年通過闊臘渠首、姜布爾拜渠首分別需從浩爾愛河、姜布爾拜河調(diào)水。水庫以蓄水為主。

（2）汛期確保防洪安全和大壩安全度汛。

4.3.2 調(diào)度方式

（1）每年灌溉高峰期水庫以供水為主，非灌溉高峰期和非灌溉期水庫群以蓄水為主。

（2）非灌溉高峰期和非灌溉期在滿足下游用水要求的情況下，余水量進(jìn)行蓄庫。

（3）烏克塔斯水庫工程承擔(dān)農(nóng)牧業(yè)灌溉供水量，采用灌溉供水調(diào)度線進(jìn)行控制，當(dāng)前水庫水位位于灌溉供水調(diào)度線以上，灌溉供水按灌溉需水進(jìn)行供給；當(dāng)前水庫水位位于灌溉供水調(diào)度線以下，灌溉供水按打折后的灌溉需水進(jìn)行供給。

（4）每年汛期（4月、5月、6月），做好防洪度汛準(zhǔn)備，利用烏克塔斯水庫工程滯洪，按正常蓄水位控制，確保下游重現(xiàn)期20年以內(nèi)的洪水不受災(zāi)。

4.4 枯水年調(diào)度原則及方式

4.4.1 調(diào)度原則

（1）堅持各級人民政府行政首長負(fù)責(zé)制，統(tǒng)一指揮、部門協(xié)作、分級負(fù)責(zé)。

（2）堅持以人為本、因地制宜、統(tǒng)籌兼顧、局部利益服從全局利益。

（3）堅持依法抗旱、實行公眾參與，干群結(jié)合承擔(dān)抗旱攻堅任務(wù)。

4.4.2 調(diào)度方式

（1）減少水庫下游灌區(qū)有效灌溉面積，確保農(nóng)牧業(yè)經(jīng)濟(jì)作物的供水，盡量降低損失。

（2）盡可能采用高效節(jié)水灌溉方式，減少輸配水環(huán)節(jié)的水量損失，提高用水效率。

5 結(jié)語

從防洪和綜合利用視角對烏克塔斯水庫調(diào)度規(guī)劃進(jìn)行研究。通過最大洪峰流量模比系數(shù)綜合頻率曲線法和洪量模數(shù)法，推算出設(shè)計洪峰成果及設(shè)計最大一日洪量成果，獲取水庫徑流參數(shù)和洪峰數(shù)據(jù)，為防洪調(diào)度提供基本參數(shù)；通過水庫規(guī)劃調(diào)度，可有效降低洪峰的過壩流量，降低對下游的威脅；從綜合利用視角出發(fā)，提出正常年、豐水年和枯水年的水庫調(diào)度方式，充分發(fā)揮水庫灌溉、防洪作用，可為新疆水庫調(diào)度等相似工程提供參考。