孔雀河水量調(diào)度與配置分析

胡文樹(shù)

(新疆巴音郭楞蒙古自治州水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，新疆 庫(kù)爾勒 841000)

0 引 言

孔雀河水源來(lái)自博斯騰湖,孔雀河流量由博湖東泵站、西泵站、舊達(dá)吾提閘和新達(dá)吾提閘組成,最大過(guò)流能力為150 m3/s,為了掌握博湖小湖區(qū)水位、東西泵站與新、舊達(dá)瓦提閘的流量關(guān)系,更合理地進(jìn)行運(yùn)行調(diào)度,科學(xué)調(diào)控各個(gè)建筑物分配給孔雀河的流量,故進(jìn)行孔雀河水量調(diào)度與配置分析。

1 各建筑物基本情況

東西泵站位于孔雀河出湖口處,揚(yáng)水站由東、西兩個(gè)泵站組成,東、西泵站相距650 m。東泵站建于2005年,單機(jī)抽水流量為9 m3/s,設(shè)計(jì)抽水流量為45 m3/s,加大抽水流量為54 m3/s,裝機(jī)容量為5×1 100 kW。正常最大開(kāi)機(jī)數(shù)為5臺(tái),泵站運(yùn)行以來(lái)每年平均滿負(fù)荷運(yùn)行機(jī)數(shù)為4臺(tái)。西泵站1983年正式運(yùn)行,單機(jī)抽水流量為8.6 m3/s,設(shè)計(jì)抽水流量為45 m3/s,加大抽水流量為54 m3/s,裝機(jī)容量為6×800 kW,東西兩泵站互為備用,是孔雀河的主要河源之一。博湖西泵站已運(yùn)行近二十年,正常最大開(kāi)機(jī)數(shù)為5臺(tái)、1臺(tái)備用,泵站運(yùn)行以來(lái)每年平均滿負(fù)荷運(yùn)行機(jī)數(shù)為3臺(tái),6臺(tái)機(jī)組交替使用。

達(dá)吾提舊閘位于博斯騰湖小胡出湖口(達(dá)吾提閘新閘以北約100 m),于1981年底建成運(yùn)行,共3孔,孔口尺寸B×H=3.7 m×6.1 m,設(shè)計(jì)流量40 m3/s,閘底板高程1042.80 m,閘墩高6.1 m,閘門(mén)為平板鋼閘門(mén)。

達(dá)吾提新閘位于博斯騰湖小胡出湖口,于2003年建成,共2孔,孔口尺寸B×H=4.0 m×4.0 m,設(shè)計(jì)出水量為50 m3/s,閘底板高程1 042.50 m,閘墩高7 m,閘門(mén)為平板鋼閘門(mén)。

2 達(dá)吾提閘后孔雀河水位流量關(guān)系

依據(jù)塔什店水文站每日流量資料(2015-2018年)、達(dá)吾提閘每日水位資料(2015-2018年)、東西東泵站、西泵站開(kāi)機(jī)臺(tái)數(shù)資料(2018年)可以得出達(dá)吾提閘后水位-流量關(guān)系表及水位-流量關(guān)系圖,見(jiàn)表1和如圖1所示。

表1 達(dá)吾提閘后水位-流量關(guān)系表

圖1 達(dá)吾提閘后水位-流量關(guān)系圖

塔什店水文站距離達(dá)吾提閘6 km,根據(jù)本次收集的資料,當(dāng)達(dá)吾提閘關(guān)閉、東西泵站停機(jī)情況下,塔什店水文站仍然能測(cè)到流量2 m3/s(冬季),主要原因是東西泵站輸水干渠、孔雀河河底高程比博斯騰湖小湖低,小湖向東西泵站輸水干渠、孔雀河滲水。

3 水量配置分析

水閘過(guò)流能力主要受上、下游水位、閘孔寬等的影響。根據(jù)新、舊達(dá)吾提閘、東、西泵站位置關(guān)系,東、西泵站開(kāi)機(jī)會(huì)提高達(dá)吾提閘后的水位,開(kāi)機(jī)臺(tái)數(shù)越多達(dá)吾提閘后水位越高,達(dá)吾提閘出流量越小。因此,本次方案主要計(jì)算目標(biāo):在東、西泵站輸水不同流量情況下,計(jì)算新、舊達(dá)吾提閘過(guò)流能力。

根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 265-2016)[1]附錄A:

自由出流:

淹沒(méi)出流:

式中:Q為過(guò)閘流量,m3/s;B0為閘孔總凈寬,m;σ為堰流淹沒(méi)系數(shù);ε為側(cè)收縮系數(shù);m為堰流流量系數(shù),可采用0.385;g為重力加速度,取9.8 m/s2;H0為計(jì)入行近流速水頭的堰前水深,m;μ0為淹沒(méi)堰流的綜合流量系數(shù);hs為由堰頂算起的下游水深,m。

本次水量配置方案考慮在東、西泵站在不同抽水量情況下/小湖區(qū)不同水位情況下,新、舊達(dá)吾提閘的過(guò)閘流量。東西泵站合計(jì)最大抽水量為90 m3/s,為計(jì)算方便,將東西泵站抽水量劃分為9個(gè)檔次,即10 m3/s、20 m3/s……80 m3/s、90 m3/s。在東西泵站不同抽水量的情況下,將小湖水位每0.05 m劃分為一個(gè)檔次,分別試算達(dá)吾提閘最大過(guò)流能力,最終計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)表2。

表2 新舊達(dá)吾提閘、孔雀河水位-流量關(guān)系表

從新舊達(dá)吾提閘、孔雀河水位-流量關(guān)系表可以看出,當(dāng)小湖區(qū)水位達(dá)到最高水位1 048.5 m時(shí),東西泵站抽水對(duì)新、舊達(dá)吾提閘的過(guò)流能力影響不大;當(dāng)小湖區(qū)水位降至1 047 m以下時(shí),東西泵站抽水時(shí),新、舊達(dá)吾提閘受閘后壅水的影響,幾乎不過(guò)流;當(dāng)小湖區(qū)水位在1 047.9 m以上時(shí),東西泵站可以停用,僅靠新、舊達(dá)吾提閘放水就能滿足孔雀河的引水要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

研究東西泵站、新舊達(dá)吾提閘的水位流量關(guān)系,可根據(jù)小湖區(qū)的水位變化情況啟用東西泵站,減少東西泵站抽水的能耗,降低東西泵站的年運(yùn)行費(fèi)用,對(duì)于東西泵站的運(yùn)行管理具有重要的意義。