烏蘇市西湖水庫入庫水量分析

周志剛

(塔城水文勘測局，新疆 塔城 834700)

水庫工程建設有利于改善水資源分布不均勻的問題，保障當?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展，具有重要的經(jīng)濟、社會效益。水庫入庫水量確定是分析水庫周圍供需水平衡的重要因素，對水庫周邊農(nóng)業(yè)、工業(yè)等規(guī)劃、建設具有重要參考意義[1-2]。

西湖水庫壩型為均質(zhì)土壩，最大壩高8.05 m，壩頂長1 345 m，壩頂高程為393 m，正常蓄水位391 m，總庫容1.45×106m3，有效庫容1.37×106m3，死庫容8×104m3。西湖水庫為小(1)型水庫，該水庫為四等Ⅳ級工程。

1 入庫水量的組成

西湖水庫庫區(qū)無天然地表水直接進入，但地下水儲量較為豐富，庫區(qū)西南側(cè)現(xiàn)有4眼自流井，單井涌水量平均在60 m3/h左右，在冬季(11月-3月)長達5個月的時間里，自流井的水白白耗散于皇宮溝內(nèi)，為了利用冬季自流井水資源，匯通農(nóng)場于1997年曾在場部附近皇宮溝邊建成一座容量為1×105m3左右的蓄水塘壩，但因容量太小，仍有自流井冬閑水大量散失。匯通農(nóng)場針對冬季自流井水資源浪費耗散的實際，為充分利用水資源，蓄其冬閑水以補給春夏，以發(fā)展農(nóng)業(yè)澆灌、水產(chǎn)養(yǎng)殖，降低耕種成本。但前期基礎工作深度不夠，特別是缺乏賴以支持的水文基本資料。本次在主要承擔為水庫除險加固工程提供水文分析計算的同時，對入庫水量進行了力所能及的調(diào)查與監(jiān)測，對西湖水庫的入庫水量有了進一步的了解。

西湖水庫的入庫水量主要有：(1)自流井引水注入；(2)通過喇嘛溝干渠及匯通渠引入四棵樹河地表水注入。除此，在水庫水位很低時，為養(yǎng)殖灌溉需要從2號機井抽水注入補充一些，但其量很小。

2 入庫可引水量的估算

2.1 可引入四棵樹河地表水量

匯通農(nóng)場每年可從甘河子鎮(zhèn)支渠匯通農(nóng)場分水閘引入四棵樹河地表水量4×106m3，計量點為匯通農(nóng)場分水閘，引入水量經(jīng)4 km長的匯通渠和約1 km長的天然渠道然后進入西湖水庫。具體引水時間由匯通農(nóng)場提出供水計劃，每年分若干次引入4×106m3水量。

2.1.1 參證站徑流系列一致性分析

吉勒德水文站自建站至今測驗斷面經(jīng)過兩次遷移，前后集水面積相差較小，流域氣候和下墊面條件基本穩(wěn)定，無人為因素影響，資料系列具有一致性。

2.1.2 參證站徑流系列可靠性分析

四棵樹河吉勒德站為國家基本水文站，是四棵樹河水量控制站，其流量測驗采用的儀器、計算方法為行業(yè)規(guī)范推薦和允許使用的，數(shù)據(jù)分析、成果計算、資料整編與刊印工作流程所執(zhí)行的也均為國家和行業(yè)規(guī)范與標準，水文站職工定期進行專業(yè)技術(shù)培訓。吉勒德水文站各項水文要素成果的監(jiān)測、計算、整編及刊印執(zhí)行規(guī)范，資料可靠、精度較高。

2.1.3 參證站徑流系列代表性分析

1)不同長度系列統(tǒng)計參數(shù)對比分析

徑流年際變化相對較大，短系列年徑流量均值與長系列相比，其最大差值在40%以內(nèi)。當系列長度達30 a以上時，短系列年徑流量均值與長系列差值穩(wěn)定在3.0%以內(nèi)，短系列Cv值與長系列差值穩(wěn)定在5.0%以內(nèi)。說明吉勒德水文站站1955-2007年53 a徑流系列已有了一定的代表性。

2)年徑流模比系數(shù)累積平均曲線分析

吉勒德水文站自建站至2007年有53 a完整連續(xù)的資料系列，徑流系列均值最大與最小之比為2.3，變差系數(shù)Cv值為0.16，年際變化較小。當徑流資料系列達30 a以上時，相對多年均值而言統(tǒng)計參數(shù)已較穩(wěn)定，模比系數(shù)累計平均值趨近于1(圖1)。

圖1 吉勒德站年徑流量模比系數(shù)累積平均曲線

3)年徑流模比系數(shù)差積曲線分析

從吉勒德水文站年徑流模比系數(shù)差積曲線中可見，徑流系列模比系數(shù)差積曲線中包含了一個完整的豐、平、枯水變化周期(圖2)。

圖2 吉勒德站年徑流量模比系數(shù)差積曲線

綜合上述三個方面的分析，吉勒德水文站53年徑流資料系列，已包含了兩個完整的豐、平、枯水變化周期。當徑流資料系列長度達到30 a時，Cv值基本趨于穩(wěn)定，但均值穩(wěn)定性與Cv值相比不夠穩(wěn)定，可大致反映該河年徑流系列的統(tǒng)計分布規(guī)律。

4)設計徑流及年內(nèi)分配

根據(jù)按P-Ⅲ型頻率曲線采用適線法計算不同保證率下的設計年徑流量。計算成果見表1。

由頻率計算成果，根據(jù)典型年的選擇原則，選取西湖農(nóng)場與烏蘇市水利局簽訂供水協(xié)議后的年份作為典型年，即選取吉勒德水文站2005年作為典型年，采用同倍比縮放，得到吉勒德水文站保證率為50%、75%的來水量月份配過程，見圖3和圖4。

表1 吉勒德水文站設計年徑流量計算成果表

圖3 四棵樹河吉勒德水文站設計年徑流量月分配表 (50%保證率)

圖4 四棵樹河吉勒德水文站設計年徑流量月份配表 (75%保證率)

新渠首龍口引水能力為22.0 m3/s，四棵樹河道來水流量大于新渠首龍口引水流量按22.0 m3/s計算，匯通渠按分水比例計算的數(shù)據(jù)與渠道輸水能力進行了比較，渠道分配的流量大于渠道的輸水能力0.25 m3/s，按輸水能力進行計算。

2.2 可引入自流井水量

烏蘇西湖水庫庫區(qū)西南側(cè)有4眼自備自流井，單井出水量平均為60 m3/h，其中，以軋花廠一眼自流井出水量最大。2004年6月上、中旬，項目組在庫區(qū)進行了實地調(diào)查，4眼自流井現(xiàn)僅有軋花廠一眼自流井出水，其余3眼自流井都沒有出水。向當?shù)卦儐柫私?，說辭不一，有的說沒有出水的自流井一部分是因為坍塌、報廢造成的，也有的說是因地下水位下降而不出水，此問題還需進一步了解。2006年東方農(nóng)場和林家在西湖水庫南測新打了兩眼井，均為自流井。

在調(diào)查期間，2004年6月對軋花廠自流井的出水量進行3次流量測驗，2008年4月對東方農(nóng)場自流井的出水量進行2次流量測驗(表2)，軋花廠3次測驗數(shù)據(jù)相差不大，3次實測平均流量為0.028 m3/s(單井出水量相當于100 m3/h)，按照實測平均流量0.028 m3/s作為非澆灌期(11-3月)的平均溢出流量，2008年由于地下水位不斷下降，澆灌期(4-10月)幾乎已不自流，因此計算時澆灌期水量按0處理，由此可估算出2008年軋花廠自流井全年溢出水量為36.53×104m3。

東方農(nóng)場按照實測平均流量0.026 m3/s的1.2倍作為非澆灌期(11-3月)的平均溢出流量，將0.026 m3/s×1.2=0.031 2 m3/s作為非澆灌期(11-3月)的平均溢出流量，澆灌期(4-10月)自流井水幾乎全部用于灌溉，因此計算時澆灌期水量按0處理，據(jù)此可估算出東方農(nóng)場自流井全年溢出水量。

西湖水庫全年及各月計算結(jié)果見表3。

表2 自流井實測流量成果表

圖5 西湖水庫可引水量

由表2可知：軋花廠自流井可引入水庫的徑流量為36.53×104m3/a，東方農(nóng)場自流井可引入水庫的徑流量為40.70×104m3/a，林家自流井可引入水庫的徑流量為32.56×104m3/a。

綜上，西湖水庫可引水量為自流井引水量1.098 0×106m3，與四棵樹河不同保證率地表可引水量之和，即保證率為50%年可引入庫水量為4.229×106m3，保證率為75%年可引入庫水量為4.035×106m3。

表3 西湖水庫自流井可引入庫年徑流量及年內(nèi)分配表 流量：m3/s，水量：104 m3

2.3 設計徑流合理性分析

西湖水庫地處平原區(qū)皇宮溝中段，與上游諸河流沒有天然地表水聯(lián)系，該水庫屬平原區(qū)引水注入式水庫，有以下幾個特點：

(1)該農(nóng)場為充分利用當?shù)厮Y源，以蓄冬閑水為主。

(2)該水庫是河灌面積引水澆灌的唯一通道，即目前匯通農(nóng)場非井灌區(qū)的5 000畝耕地完全靠水庫供水。

(3)引用的入庫水量除受天然水文情勢影響外，還受人為控制的影響很大。如從四棵樹河引水只能在供水計劃以內(nèi)，絕不能多引水，引水次數(shù)、引水時間也受人為控制。

結(jié)合以上分析，可以認為本次設計徑流計算成果基本合理，符合實際?？梢宰鳛榇_定水庫規(guī)模的依據(jù)。

3 結(jié)語

西湖水庫入庫水量主要源自地表水和自流井水，通過收集參證站多年水文數(shù)據(jù)和自流井水量數(shù)據(jù)，結(jié)合周圍用水需求，確定了西湖水庫不同保證率條件下的入庫水量，計算結(jié)果較為合理，符合實際情況。