孔雀河水量调度与配置分析

胡文树

(新疆巴音郭楞蒙古自治州水利水电勘测设计有限责任公司，新疆 库尔勒 841000)

0 引 言

孔雀河水源来自博斯腾湖,孔雀河流量由博湖东泵站、西泵站、旧达吾提闸和新达吾提闸组成,最大过流能力为150 m3/s,为了掌握博湖小湖区水位、东西泵站与新、旧达瓦提闸的流量关系,更合理地进行运行调度,科学调控各个建筑物分配给孔雀河的流量,故进行孔雀河水量调度与配置分析。

1 各建筑物基本情况

东西泵站位于孔雀河出湖口处,扬水站由东、西两个泵站组成,东、西泵站相距650 m。东泵站建于2005年,单机抽水流量为9 m3/s,设计抽水流量为45 m3/s,加大抽水流量为54 m3/s,装机容量为5×1 100 kW。正常最大开机数为5台,泵站运行以来每年平均满负荷运行机数为4台。西泵站1983年正式运行,单机抽水流量为8.6 m3/s,设计抽水流量为45 m3/s,加大抽水流量为54 m3/s,装机容量为6×800 kW,东西两泵站互为备用,是孔雀河的主要河源之一。博湖西泵站已运行近二十年,正常最大开机数为5台、1台备用,泵站运行以来每年平均满负荷运行机数为3台,6台机组交替使用。

达吾提旧闸位于博斯腾湖小胡出湖口(达吾提闸新闸以北约100 m),于1981年底建成运行,共3孔,孔口尺寸B×H=3.7 m×6.1 m,设计流量40 m3/s,闸底板高程1042.80 m,闸墩高6.1 m,闸门为平板钢闸门。

达吾提新闸位于博斯腾湖小胡出湖口,于2003年建成,共2孔,孔口尺寸B×H=4.0 m×4.0 m,设计出水量为50 m3/s,闸底板高程1 042.50 m,闸墩高7 m,闸门为平板钢闸门。

2 达吾提闸后孔雀河水位流量关系

依据塔什店水文站每日流量资料(2015-2018年)、达吾提闸每日水位资料(2015-2018年)、东西东泵站、西泵站开机台数资料(2018年)可以得出达吾提闸后水位-流量关系表及水位-流量关系图,见表1和如图1所示。

表1 达吾提闸后水位-流量关系表

图1 达吾提闸后水位-流量关系图

塔什店水文站距离达吾提闸6 km,根据本次收集的资料,当达吾提闸关闭、东西泵站停机情况下,塔什店水文站仍然能测到流量2 m3/s(冬季),主要原因是东西泵站输水干渠、孔雀河河底高程比博斯腾湖小湖低,小湖向东西泵站输水干渠、孔雀河渗水。

3 水量配置分析

水闸过流能力主要受上、下游水位、闸孔宽等的影响。根据新、旧达吾提闸、东、西泵站位置关系,东、西泵站开机会提高达吾提闸后的水位,开机台数越多达吾提闸后水位越高,达吾提闸出流量越小。因此,本次方案主要计算目标:在东、西泵站输水不同流量情况下,计算新、旧达吾提闸过流能力。

根据《水闸设计规范》(SL 265-2016)[1]附录A:

自由出流:

淹没出流:

式中:Q为过闸流量,m3/s;B0为闸孔总净宽,m;σ为堰流淹没系数;ε为侧收缩系数;m为堰流流量系数,可采用0.385;g为重力加速度,取9.8 m/s2;H0为计入行近流速水头的堰前水深,m;μ0为淹没堰流的综合流量系数;hs为由堰顶算起的下游水深,m。

本次水量配置方案考虑在东、西泵站在不同抽水量情况下/小湖区不同水位情况下,新、旧达吾提闸的过闸流量。东西泵站合计最大抽水量为90 m3/s,为计算方便,将东西泵站抽水量划分为9个档次,即10 m3/s、20 m3/s……80 m3/s、90 m3/s。在东西泵站不同抽水量的情况下,将小湖水位每0.05 m划分为一个档次,分别试算达吾提闸最大过流能力,最终计算结果详见表2。

表2 新旧达吾提闸、孔雀河水位-流量关系表

从新旧达吾提闸、孔雀河水位-流量关系表可以看出,当小湖区水位达到最高水位1 048.5 m时,东西泵站抽水对新、旧达吾提闸的过流能力影响不大;当小湖区水位降至1 047 m以下时,东西泵站抽水时,新、旧达吾提闸受闸后壅水的影响,几乎不过流;当小湖区水位在1 047.9 m以上时,东西泵站可以停用,仅靠新、旧达吾提闸放水就能满足孔雀河的引水要求。

4 结束语

研究东西泵站、新旧达吾提闸的水位流量关系,可根据小湖区的水位变化情况启用东西泵站,减少东西泵站抽水的能耗,降低东西泵站的年运行费用,对于东西泵站的运行管理具有重要的意义。