基于不同视角乌克塔斯水库调度规划方案

赵华伟

（新疆塔城地区水利水电勘察设计院，新疆 塔城 834700）

0 引言

水库建设往往承担着防洪、灌溉、发电等任务，不同的水库具有不同的侧重点。贾一飞等[1]使用ICGC-POA方法对龙羊峡—刘家峡多年枯水水库优化调度进行研究。顿晓晗等[2]对水库防洪调度进行实施风险分析，并对库容分配进行研究；林梓铃等[3]、王海霞等[4]、张睿等[5]分别采用不同方法对茅洲河、三里庄水库、金沙江梯级水库防洪调度规划方法进行研究；陈哲[6]对灌溉水源实时优化调度进行分析，并为水源配置提供建议；陈海涛等[7]使用云模型方法对灌溉调度风险进行评价；杨旺旺以黑河梯级水库为例，对水库灌溉、生态、发电之间目标的转换规律进行分析，推荐最优调度方案；陈富川[9]对临淮岗综合调度影响淮河水资源机制进行分析；程华等[10]以赣江流域为例，对资源综合利用规划调度措施进行分析。在前人研究基础上，针对乌克塔斯水库，对不同视角下水库调度方案规划进行分析。

1 工程概况

乌克塔斯水库是一座以农牧业灌溉为主的山区水库。设计总库容265万m3，兴利库容185.52万m3，死库容15万m3。水库主要存蓄冬、春季冰雪融水，水库内出露的泉水以及拦蓄上游乌图阔力河河水、阔腊渠首及姜布尔拜渠首引水。经调蓄，解决灌区来水年内分配不匀的问题，保证下游灌区3525牧业人口、6.62万只标准畜及2.50万亩地的用水要求。水库建设有效解决牧区工程性缺水问题，促进牧区经济发展，逐步改善当地生态环境。

2 水库补给径流和洪水分析

乌克塔斯水库水源由库区内的泉水、融雪水和暴雨所引发的坡面洪水汇流（天然来水），拦蓄上游乌图阔力河河水、阔蜡渠首及姜布尔拜渠首引水组成。坝址处天然来水多年平均径流量为714.6万m3，见表 1。

表1 乌克塔斯水库不同频率设计年径流量成果表 单位：万m3

乌克塔斯水库洪水主要来源为山前地带融雪水及暴雨所形成的坡面汇流洪水，没有山区河流直接汇入到库区（经现场踏勘乌图阔力河河水不能流到库区）。选用地区最大洪峰流量模比系数综合频率曲线法推算的设计洪峰成果及洪量模数法推算的设计最大一日洪量成果见表2～表4。

表2 乌克塔斯水库入库设计洪峰流量成果表 单位：m3/s

表3 乌克塔斯水库主坝址和导流堤设计洪峰流量成果表 单位：m3/s

表4 乌克塔斯水库入库不同频率设计一日洪量成果表 单位：万m3

3 基于防洪视角水库调度规划

本工程采用溢洪道泄洪，导流放水涵洞作为泄洪的储备设施，在危险情况下，可参与泄洪，正常蓄水位最大下泄流量为18.0 m3/s，溢洪道为开敞式，堰型采用宽顶堰，堰宽20 m。

每年汛期前水库蓄水位通过溢洪道控制在正常蓄水位1742.5 m以下，当入库洪水流量在0～44.9 m3/s时，溢洪道泄洪，保证库水位不超过设计洪水位1743.37 m。当入库洪水流量在44.9 m3/s～62.0 m3/s时，溢洪道泄洪，保证库水位不超过校核洪水位1743.96 m。

依据以上原则和运用方式，对乌克塔斯水库进行P=2%、0.1%各种频率洪水的调节计算。洪水调节成果见表5~表6。

表5 乌克塔斯水库设计洪水调洪计算表（P=2.0%）(堰宽20 m)

50年一遇的设计洪水，最大洪峰流量62.0 m3/s，最大一日洪量为141.8万m3，经水库调节后，溢洪道最大下泄流量25.79 m3/s，拦洪库容 38.99×104m3，堰上水头 0.87 m，设计洪水位1743.37 m。

表6 乌克塔斯水库校核洪水调洪计算表（P=0.1%）(堰宽20 m)

1000年一遇的校核洪水，最大洪峰流量123 m3/s，最大一日洪量为214.8万m3，经水库调节后，溢洪道最大下泄流量56.4 m3/s，调洪库容65.41万m3；堰上水头1.46 m。

4 基于综合利用视角水库调度规划

4.1 综合利用主次关系

乌克塔斯水库的工程任务为：首先满足水库下游灌区的农牧业灌溉用水要求；设置防洪库容，削减洪峰，保障水库下游保护对象安全。

4.2 水位、水量、时间要求

（1）灌溉

本次采用的水文系列为1962年~2008年，水库多年平均入库水量为714.6万m3。50%频率下入库径流量为699.20万m3，其中，乌图阔力河来水476.7万m3，阔腊渠首和姜布尔拜渠首调水222.5万m3。用水量665.33万m3，其中：水库下游灌溉用水610.07万m3，人畜用水55.25万m3；水库蒸发渗漏损失为30.48万m3，水库弃水量3.41万m3。

（2）水位要求

乌克塔斯水库下游灌区灌溉用水通过导流放水涵洞放水，通过灌区的干支渠输水到田间。导流放水涵洞底高程1731.38 m，死水位1732.22 m。

（3）用水时间要求

乌克塔斯水库下游灌区灌溉用水时间为每年的4月下旬至8月中旬及10月上旬。

4.3 正常年、丰水年调度原则及方式

4.3.1 调度原则

（1）由于天然径流较小，无法满足灌区用水需求，每年通过阔腊渠首、姜布尔拜渠首分别需从浩尔爱河、姜布尔拜河调水。水库以蓄水为主。

（2）汛期确保防洪安全和大坝安全度汛。

4.3.2 调度方式

（1）每年灌溉高峰期水库以供水为主，非灌溉高峰期和非灌溉期水库群以蓄水为主。

（2）非灌溉高峰期和非灌溉期在满足下游用水要求的情况下，余水量进行蓄库。

（3）乌克塔斯水库工程承担农牧业灌溉供水量，采用灌溉供水调度线进行控制，当前水库水位位于灌溉供水调度线以上，灌溉供水按灌溉需水进行供给；当前水库水位位于灌溉供水调度线以下，灌溉供水按打折后的灌溉需水进行供给。

（4）每年汛期（4月、5月、6月），做好防洪度汛准备，利用乌克塔斯水库工程滞洪，按正常蓄水位控制，确保下游重现期20年以内的洪水不受灾。

4.4 枯水年调度原则及方式

4.4.1 调度原则

（1）坚持各级人民政府行政首长负责制，统一指挥、部门协作、分级负责。

（2）坚持以人为本、因地制宜、统筹兼顾、局部利益服从全局利益。

（3）坚持依法抗旱、实行公众参与，干群结合承担抗旱攻坚任务。

4.4.2 调度方式

（1）减少水库下游灌区有效灌溉面积，确保农牧业经济作物的供水，尽量降低损失。

（2）尽可能采用高效节水灌溉方式，减少输配水环节的水量损失，提高用水效率。

5 结语

从防洪和综合利用视角对乌克塔斯水库调度规划进行研究。通过最大洪峰流量模比系数综合频率曲线法和洪量模数法，推算出设计洪峰成果及设计最大一日洪量成果，获取水库径流参数和洪峰数据，为防洪调度提供基本参数；通过水库规划调度，可有效降低洪峰的过坝流量，降低对下游的威胁；从综合利用视角出发，提出正常年、丰水年和枯水年的水库调度方式，充分发挥水库灌溉、防洪作用，可为新疆水库调度等相似工程提供参考。