莫莫克水庫(kù)河道下泄生態(tài)基流分析

帕孜麗亞·阿不都艾尼

（喀什水文勘測(cè)局,新疆 喀什 844000）

莫莫克水利樞紐工程位于提孜那甫河山區(qū)中游河段上,地處喀什地區(qū)葉城縣,主要建設(shè)任務(wù)以防洪、灌溉為主,兼顧發(fā)電等綜合利用。為了減小水庫(kù)建設(shè)對(duì)流域生態(tài)和下游水資源的影響,需對(duì)河道下泄生態(tài)基流進(jìn)行探討。

1 概況

提孜那甫河發(fā)源于海拔5000 m的昆侖山北坡的賽力亞克達(dá)板,全長(zhǎng)335 km,流經(jīng)葉城、澤普、莎車(chē)、麥蓋提縣,止于流域灌區(qū)末級(jí)渠首—汗克爾渠首。莫莫克水庫(kù)為提孜那甫河控制性工程,水庫(kù)總庫(kù)容為0.927 億 m3,正常蓄水位為1894.0 m,死水位1873.0 m,電站總裝機(jī)容量為26 MW,多年平均年發(fā)電量為0.7636 億kW·h。目前,提孜那甫河上已建成引水渠首 4 座,從上至下依次為江卡、紅衛(wèi)、黑孜阿瓦提和汗克爾渠首,灌區(qū)渠首總設(shè)計(jì)引水能力達(dá) 268 m3/s,灌溉面積 118.57 萬(wàn)畝,灌溉需水量 90133.30萬(wàn) m3（江卡斷面）。在 P=50%來(lái)水頻率下,下泄生態(tài)基流水量 13621 萬(wàn) m3；P=75%來(lái)水頻率下,下泄生態(tài)基流水量 13684 萬(wàn) m3；P=85%來(lái)水頻 率下,下泄生態(tài)基流水量 13553 萬(wàn) m3。

2 壩下水文情勢(shì)變化分析

莫莫克水庫(kù)建設(shè)后,必將改變壩址下游河道水文情勢(shì),現(xiàn)就其變化進(jìn)行探討。

2.1 現(xiàn)狀水文情勢(shì)

提孜那甫河是一條散失性河流,自江卡斷面以上是徑流匯集區(qū),江卡斷面以下是徑流散失區(qū)。提孜那甫河年際徑流變化平穩(wěn),年內(nèi)分配極不均勻,洪枯流量相差 懸殊,6月~8 月份為汛期,水量占全年的 74%,12 月~2 月份的水量占比例最小為 4%。受平原灌區(qū)引水的影響,提孜那甫河出山口以下河段 基本被渠系化,枯水期河道無(wú)水通過(guò)。經(jīng)監(jiān)測(cè),壩址處多年月平均流量見(jiàn)表 1。

表1 莫莫克水利樞紐壩址多年月平均流量

2.2 施工期

工程施工總工期為 4 年,施工時(shí)段主要為 3月初至 11月底,采用全年擋水圍堰 一次攔斷河床、泄洪洞泄流的導(dǎo)流方式。第一階段原河床過(guò)流,進(jìn)行泄洪沖沙洞施 工等；第二階段圍堰擋水,泄洪沖沙洞泄流；第三階段壩體臨時(shí)斷面擋水,泄洪沖 沙洞泄流。施工期間河道不斷流,水文情勢(shì)變化不大,下游河道水量影響很小。

2.3 蓄水期

莫莫克水庫(kù)在工程開(kāi)工后第四年 9 月 10 日下閘蓄水,蓄水期間當(dāng)水庫(kù)水位低于發(fā)電洞進(jìn)水口底板高程1863 m時(shí),通過(guò)泄洪沖沙洞向壩下河道泄放生態(tài)流量,利用閘門(mén)進(jìn)行控制。第4 年9 月中旬下閘,75%頻率情況下,265 天可蓄至死水位 1873 m,362 天可蓄至正常蓄水位1894 m；50%頻率情況下,31 天可蓄至死水位1873 m,358 天可蓄至正常蓄水位 1894 m。當(dāng)水庫(kù)水位高于 1863 m 時(shí),通過(guò)生態(tài)流量泄放管向壩下河道泄放生態(tài)流量。因此初期蓄水期間不會(huì)出現(xiàn)河道斷流現(xiàn)象。

初期蓄水期間莫莫克水庫(kù)壩址下游的用水主要為提孜那甫河灌區(qū)的灌溉用水和下游河道的生態(tài)基流。莫莫克水庫(kù)下閘蓄水的時(shí)間已 接近設(shè)計(jì)水平年,因此初期蓄水期間提孜那甫河灌區(qū)的灌溉用水采用提孜那甫河灌 區(qū)設(shè)計(jì)水平年的用水過(guò)程。用水過(guò)程見(jiàn)表2。

表2 下閘蓄水期需莫莫克水庫(kù)供水過(guò)程線(xiàn) 單位：萬(wàn) m3；m3/s

2.4 運(yùn)行期

莫莫克水庫(kù)的調(diào)節(jié)性能為不完全年調(diào)節(jié),承擔(dān)防洪、灌溉及發(fā)電等任務(wù),調(diào)節(jié)庫(kù)容 0.53 億 m3。工程運(yùn)行后,其下游水文情勢(shì)將由天然徑流狀況轉(zhuǎn)為受水庫(kù)調(diào)節(jié)影響的狀況,發(fā)電引水洞下泄水量將依照發(fā)電要求進(jìn)行調(diào)度運(yùn)行,壩后下泄水量由 泄洪流量、發(fā)電流量和生態(tài)流量組成。

莫莫克水庫(kù)建成后,年內(nèi)總?cè)霂?kù)流量和出庫(kù)流量保持一致。P=90%情況下,12月~2 月、5 月、7 月和 8月的出庫(kù)流量小于入庫(kù)流量,其余月份出庫(kù)流量大于入庫(kù)流量。P=75%情況下,1月~2 月、5月~9 月的出庫(kù)流量小于入庫(kù)流量,其余月份出庫(kù)流量大于入庫(kù)流量。P=50%情況下,3 月、4月和 6月的出庫(kù)流量大于入庫(kù)流量,其余月份出庫(kù)流量小于入庫(kù)流量。P=10%情況與 P=50%類(lèi)似。總的來(lái)說(shuō),水庫(kù)的出庫(kù)流量與入庫(kù)流量的逐月變化趨勢(shì)基本一致,汛前 出庫(kù)流量大于入庫(kù)流量,水庫(kù)在低水位運(yùn)行,汛期的洪峰在一定程度上得到削減,汛 后出庫(kù)流量小于入庫(kù)流量,水庫(kù)水位逐漸上升,在正常蓄水位附近運(yùn)行,春季為滿(mǎn)足 下游灌溉用水的需要,出庫(kù)流量大于入庫(kù)流量,水位有所下降。

3 下泄生態(tài)流量分析

根據(jù)莫莫克水庫(kù)工程特點(diǎn)以及提孜那甫河流域環(huán)境狀況,水庫(kù)下泄生態(tài)流量主要考慮維持水生生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定需水量、維持河流水環(huán) 境質(zhì)量的最小稀釋凈化水量和下游生產(chǎn)、生活、灌溉水量三個(gè)方面。莫莫克水庫(kù)生態(tài)基流計(jì)算擬采用水文學(xué)法中的 Tennant 法、實(shí)測(cè)流量法進(jìn)行計(jì)算與分析。

3.1 Tennant 法

Tennant 法以預(yù)先確定的年平均流量百分?jǐn)?shù)作為河流推薦流量。采用 Tennant 法計(jì)算時(shí),考慮下游生態(tài)用水及景觀用水需要,按多年平均流量 10%、15%、20%、30%的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算。研究認(rèn)為,當(dāng)枯水期河流基流為多年平均流量的20%時(shí),可保護(hù)魚(yú)類(lèi)、野生動(dòng)物、生態(tài)景 觀處于良好狀態(tài),基流量為多年平均流量的 30%時(shí),可達(dá)到水生生物生長(zhǎng)的滿(mǎn)意流 量。莫莫克水庫(kù)壩址處多年平均流量為 30.4 m3/s,計(jì)算得10%、15%、20%、30%生態(tài)流量值分別為3.04 m3/s、4.56 m3/s、6.08 m3/s、9.12 m3/s。

3.2 實(shí)測(cè)流量法

莫莫克水庫(kù)壩址處實(shí)測(cè)最枯流量為 1.80 m3/s,所以,莫莫克水庫(kù)運(yùn)行期間,至少應(yīng)下泄 1.80 m3/s流量。

（1）維持河流水環(huán)境質(zhì)量的最小稀釋凈化水量

根據(jù)環(huán)評(píng)函[2006]4 號(hào)《關(guān)于印發(fā)<水電水利建設(shè)項(xiàng)目河道生態(tài)用水、低溫水和過(guò)魚(yú)設(shè)施環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)指南（試行）>的函》中的 7 Q10 法,計(jì)算壩址斷面的水環(huán)境容量需水流量。該方法采用90%保證率最枯連續(xù)7天的平均流量,作為維持河段水環(huán)境質(zhì)量的最小流量設(shè)計(jì)值。以玉孜門(mén)勒克水文站 1957年~2016 年逐日平均流量2.4 m3/s為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算,壩址斷面 90%保證率最枯連 續(xù) 7天的平均流量為 2.16 m3/s,即壩址斷面水環(huán)境容量需水流量為 2.16 m3/s。

（2） 有關(guān)部門(mén)對(duì)生態(tài)流量的相關(guān)要求

根據(jù)水利部水利水電工程斷面生態(tài)基流多水 期應(yīng)不低于斷面多年平均流量的20%~30%、少水期應(yīng)不低于斷面多年平均流量的 10%的要求,莫莫克水庫(kù)壩址斷面生態(tài)流量多水期 4月~9月下泄下游生態(tài)流量壩址處多年平均流量為 30.4×30%= 9.12 m3/s,少水期 10月~次年 3 月下泄下游生態(tài)流量 30.4×10%=3.04 m3/s。

綜上,綜合考慮下游河岸林草需水、水環(huán)境容量需水流量、水生生態(tài)需水流量、 葉城縣西合甫片區(qū)水廠和葉城縣提孜那甫河地表水水源保護(hù)區(qū)需求,以及有關(guān)部門(mén)的 相關(guān)規(guī)定,莫莫克水庫(kù)壩址斷面生態(tài)流量確定為豐水期 4月~9月下泄下游生態(tài)流量 9.12 m3/s（占?jí)沃窋嗝娑嗄昶骄髁康?0%）、少水期 10月～次年 3月下泄下游生態(tài)流量3.04 m3/s（占?jí)沃窋嗝娑嗄昶骄髁康?10%）。

（3）生態(tài)流量泄放時(shí)段及要求

蓄水期間,當(dāng)水庫(kù)水位低于發(fā)電洞進(jìn)水口底板高程1863m時(shí),通過(guò)泄洪沖沙洞向壩下河道泄放生態(tài)流量,利用閘門(mén)進(jìn)行控制；當(dāng)水庫(kù)水位高于1863 m時(shí),通過(guò)生態(tài)流量泄放管向壩下河道泄放生態(tài)流量,見(jiàn)圖1。

圖1 生態(tài)流量泄放示意圖

3.3 江卡斷面生態(tài)基流分析

水庫(kù)下游江卡渠首運(yùn)行后,由于江卡渠首大量引水造成河流大幅度減水甚至脫水,使得渠首以下河道渠系化 較為嚴(yán)重,原河道水量明顯萎縮,部分河段已失去河流 生態(tài)功能價(jià)值。根據(jù)江卡斷面水文監(jiān)測(cè)資料可知,3月份江卡斷面下游流量是 0.13 m3/s~5.32 m3/s,平均為2.06 m3/s；4月~7 月份江卡斷面下游流量是 0 m3/s~115.8 m3/s,平均為 24.10 m3/s,斷流情況較多。根據(jù) 1957 年~2016 年江卡斷面最小月平均實(shí)測(cè)徑流量資料可知,江卡斷面最小月徑流量為 1.92 m3/s。為改善現(xiàn)狀河道斷流和生態(tài)環(huán)境狀況,維持下游生態(tài)流量,江卡斷面最小泄放流量為 1.92 m3/s。

根據(jù)建庫(kù)后典型年江卡斷面流量分析表（見(jiàn)表3）,由表3可知,江卡斷面下泄到下游河道流量最小為 2.00 m3/s（P=75%時(shí) 12月份流量）,可以滿(mǎn)足下游生態(tài)用水需求（最小下泄生態(tài)流量 1.92 m3/s）。

表3 建庫(kù)后不同保證率下的江卡斷面流量分析 單位：m3/s

4 結(jié)語(yǔ)

由于過(guò)渡和無(wú)序用水,使得提孜那甫河江卡引水渠下游經(jīng)常斷流,缺水嚴(yán)重,規(guī)劃建設(shè)莫莫克水庫(kù)。為了對(duì)流域水資源進(jìn)行科學(xué)調(diào)配,減小水庫(kù)對(duì)下游河道影響,通過(guò)對(duì)壩址下游水文情勢(shì)變化情況的探討和Tennant 法、實(shí)測(cè)流量法的計(jì)算分析,提出要保證水庫(kù)建成后壩址下游不斷流,在水庫(kù)調(diào)度運(yùn)營(yíng)中,枯 水 期（10月 ~次 年3月 ）水庫(kù) 下泄 流 量為3.04 m3/s,豐水期（4月~9月）下泄流量為9.12 m3/s,江卡斷面下泄流量為 2.0 0 m3/s,便可滿(mǎn)足下游河道生態(tài)基流,為踐行健康生態(tài)河流提供了重要技術(shù)支撐。