(新疆喀什噶爾流域管理局，新疆 喀什 844000)

1 工程概況

庫(kù)爾干水庫(kù)為新疆喀什噶爾河流域庫(kù)山河的控制性工程，壩址位于新疆克孜勒蘇柯?tīng)柨俗巫灾沃?以下簡(jiǎn)稱“克州”)阿克陶縣境內(nèi)，工程壩址距喀什地區(qū)英吉沙縣城66km，距喀什市135km，距烏魯木齊1575km。庫(kù)爾干水庫(kù)是庫(kù)山河水電規(guī)劃“2庫(kù)3級(jí)”開發(fā)推薦的近期工程，是一座具有灌溉、防洪、發(fā)電等綜合效益的水庫(kù)。壩址以上控制流域面積2141km2，多年平均徑流量6.52億m3，多年平均流量20.65m3/s。庫(kù)爾干水庫(kù)正常蓄水位2105m相應(yīng)庫(kù)容12089萬(wàn)m3(淤積50年剩余庫(kù)容7506萬(wàn)m3)，死水位2065m，死庫(kù)容1494萬(wàn)m3(36萬(wàn)m3)，防洪庫(kù)容349萬(wàn)m3，興利庫(kù)容7470萬(wàn)m3。由于庫(kù)山河泥沙含量較大，水庫(kù)運(yùn)行要求每年6月、7月降至死水位排沙運(yùn)行；8月水庫(kù)開始蓄水，但需控制水庫(kù)水位不超過(guò)汛期限制水位2104.20m。工程建成后，與灌區(qū)平原水庫(kù)聯(lián)合運(yùn)用，充分合理地利用水資源，改善庫(kù)山河灌區(qū)灌溉條件，解決春旱缺水的問(wèn)題；可將庫(kù)山河下游防護(hù)對(duì)象的防洪能力從不足5年一遇提高到20年一遇；同時(shí)利用下泄庫(kù)山河灌區(qū)水量發(fā)電，為喀什和克州兩地州提供清潔電量；可加快庫(kù)山河灌區(qū)三縣脫貧步伐；可有效維護(hù)邊疆地區(qū)的民族團(tuán)結(jié)和社會(huì)穩(wěn)定。

2 工程任務(wù)

庫(kù)爾干水庫(kù)是喀什噶爾河流域綜合規(guī)劃和庫(kù)山河水力發(fā)電規(guī)劃推薦的近期工程，根據(jù)庫(kù)山河灌區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展存在的問(wèn)題和矛盾，結(jié)合庫(kù)爾干水庫(kù)工程實(shí)際，確定水庫(kù)主要任務(wù)為灌溉、防洪，兼顧發(fā)電。

2.1 灌溉

庫(kù)山河灌區(qū)涉及新疆喀什地區(qū)和克州兩地州三個(gè)縣，分別為喀什地區(qū)的英吉沙縣(12個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn))、疏勒縣(5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn))和克州阿克陶縣(3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn))。2016年灌區(qū)總?cè)丝跒?5.98萬(wàn)，其中鄉(xiāng)村人口36.20萬(wàn)，城鎮(zhèn)人口9.78萬(wàn)。由維、漢、柯?tīng)柨俗?、回、蒙古、哈薩克等多個(gè)民族組成，其中維吾爾族占總?cè)丝诘?0%以上，是一個(gè)以維吾爾族為主體的少數(shù)民族聚居地區(qū)。灌區(qū)經(jīng)濟(jì)以農(nóng)業(yè)為主，2016年灌區(qū)灌溉面積75013.33hm2，其中種植業(yè)面積66753.33hm2。作物種類以棉花、小麥、玉米、果園、瓜菜為主，是新疆重要糧棉產(chǎn)區(qū)和園藝生產(chǎn)基地。

根據(jù)現(xiàn)狀種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)查，庫(kù)山河灌區(qū)3—5月灌溉需水量為3.66億m3，占全年需水量的34.1%。由于河川徑流年內(nèi)變化較大，多年平均3—5月天然來(lái)水量0.71億m3，僅占全年水量的10.7%。地表徑流年內(nèi)分配不均，導(dǎo)致灌區(qū)春季灌溉缺水。為緩解春旱缺水問(wèn)題，庫(kù)山河灌區(qū)近年通過(guò)對(duì)一些已建的平原水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固，減少水庫(kù)蒸發(fā)滲漏損失，提高水資源利用效率。但由于地處邊遠(yuǎn)的貧困地區(qū)，涉及的英吉沙縣、疏勒縣和阿克陶縣，均為國(guó)家級(jí)貧困縣，水利基礎(chǔ)設(shè)施投入資金有限，灌區(qū)輸水渠道防滲率較低，輸水工程效率低下，現(xiàn)狀年渠系水利用系數(shù)僅為0.50，綜合灌溉定額915.51m3/畝。灌區(qū)水資源利用程度很低，灌區(qū)灌溉保證率不高，工程建設(shè)可有效控制和調(diào)配庫(kù)山河寶貴的水資源，與下游已建平原水庫(kù)聯(lián)合運(yùn)用，充分合理地利用水資源，改善庫(kù)山河下游75013.33hm2灌區(qū)的灌溉條件，解決春旱缺水的問(wèn)題。

2.2 防洪

庫(kù)山河流域的防洪范圍為干流的平原區(qū)河段，即從木華里渠首至末端庫(kù)木庫(kù)薩閘，全長(zhǎng)44.9km。防洪范圍涉及克州的阿克陶縣、喀什地區(qū)的英吉沙縣和疏勒縣。庫(kù)山河流域的主要防洪保護(hù)對(duì)象主要分布在庫(kù)山河平原灌區(qū)河段兩岸，行政區(qū)劃涉及阿克陶縣和英吉沙縣，主要包括阿克陶縣的阿克陶鎮(zhèn)、玉麥鄉(xiāng)、巴仁鄉(xiāng)和英吉沙縣的艾古斯鄉(xiāng)，防洪任務(wù)為保護(hù)區(qū)域內(nèi)城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)、旅游設(shè)施、水利設(shè)施、交通系統(tǒng)的安全，以及兩岸農(nóng)田村莊及人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，保護(hù)人口16.09萬(wàn)，耕地13233.33hm2。根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50201—2014)，確定庫(kù)山河阿克陶縣縣城及白山湖濕地公園所轄沿河城鎮(zhèn)段保護(hù)防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，阿克陶縣巴仁鄉(xiāng)、玉麥鄉(xiāng)和英吉沙縣艾古斯鄉(xiāng)所轄沿河鄉(xiāng)村段防洪標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇。

由于庫(kù)山河無(wú)控制性水庫(kù)，洪峰不經(jīng)調(diào)蓄削減，直接進(jìn)入平原區(qū)，從出山口木華里渠首至庫(kù)木庫(kù)薩閘約44km的河段上，形成防洪險(xiǎn)工險(xiǎn)段共計(jì)16處。目前，庫(kù)山河已建的防洪工程建設(shè)項(xiàng)目資金來(lái)源為新疆內(nèi)陸河治理項(xiàng)目、自治區(qū)重點(diǎn)應(yīng)急防洪工程項(xiàng)目，已建的防洪工程均位于庫(kù)山河水系的沙罕溝；災(zāi)后水利薄弱環(huán)節(jié)建設(shè)項(xiàng)目及地方自籌資金正在規(guī)劃建設(shè)階段，總體而言，庫(kù)山河流域防洪工程設(shè)施不完善，抗洪能力較差。庫(kù)爾干水庫(kù)作為防洪規(guī)劃確定的控制性樞紐工程，通過(guò)調(diào)減洪峰，與下游規(guī)劃建設(shè)的防護(hù)工程聯(lián)合運(yùn)用，可將庫(kù)山河現(xiàn)狀不足5年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)提高到20年一遇，減輕洪水對(duì)灌區(qū)人民生產(chǎn)生活的危害。

2.3 發(fā)電

喀什地區(qū)和克州均為少煤、缺煤地區(qū)，煤炭資源儲(chǔ)量少、煤質(zhì)差，不能滿足人民生活對(duì)煤炭的基本需求，如果興建大中型的火電廠，需從外地運(yùn)煤，其運(yùn)距在700km以上，運(yùn)距遠(yuǎn)，效益差，興建小型火電廠不符合國(guó)家的產(chǎn)業(yè)政策。庫(kù)山河水能理論蘊(yùn)藏量250.2MW，目前水能資源開發(fā)利用水平極低，僅建有2座徑流式電站(裝機(jī)容量6.2MW)，絕大部分水能資源尚未開發(fā)利用，這對(duì)水能資源無(wú)疑是巨大的損失和浪費(fèi)。從充分利用能源、節(jié)約資源的角度看，要求大力發(fā)展水電。庫(kù)爾干水利樞紐是水力發(fā)電規(guī)劃推薦的近期工程，位于庫(kù)山河中游，承上啟下，位置適中，控制了庫(kù)山河流域95%以上的徑流，是一個(gè)較理想的電源點(diǎn)。

庫(kù)爾干水電站擬供電的喀克電網(wǎng)，總裝機(jī)容量為1804.92MW，其中火電1145.60MW，水電584.32MW，其他電站75MW。根據(jù)電力發(fā)展規(guī)劃，未來(lái)20年喀什地區(qū)和克州經(jīng)濟(jì)將進(jìn)入快速增長(zhǎng)期，電力需求也將進(jìn)入快速增長(zhǎng)期，預(yù)測(cè)喀克電網(wǎng)2030年最大負(fù)荷達(dá)到8140MW，需電量達(dá)到492.4億kW·h，無(wú)論是電力還是電量缺額都比較大，需要新上電源點(diǎn)，來(lái)滿足本地區(qū)的電力電量需求。庫(kù)爾干水庫(kù)總庫(kù)容1.25億m3(淤積50年剩余庫(kù)容7506萬(wàn)m3)，是一座具有不完全年調(diào)節(jié)能力的水庫(kù)，除承擔(dān)灌溉、防洪任務(wù)外，還兼有發(fā)電效益，電站總裝機(jī)容量24MW，多年平均年發(fā)電量0.877億kW·h。每年可向喀克電網(wǎng)提供清潔電量，緩解兩地州電量短缺和電力質(zhì)量差的矛盾。

3 水庫(kù)運(yùn)行方式初探

為實(shí)現(xiàn)水庫(kù)綜合利用效益最大，現(xiàn)根據(jù)滿足水庫(kù)各綜合利用任務(wù)分析，確定庫(kù)爾干水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行要求。

3.1 灌溉要求

根據(jù)下游灌區(qū)灌溉用水要求，豐水期8—10月利用水庫(kù)庫(kù)容蓄水，枯水期11月—來(lái)年5月進(jìn)行供水，滿足灌區(qū)灌溉用水需要，使灌溉用水保證率達(dá)到75%，經(jīng)計(jì)算分析，需庫(kù)爾干水庫(kù)供水5.06億m3。

3.2 防洪要求

庫(kù)爾干水庫(kù)防洪庫(kù)容349萬(wàn)m3，采用固定泄量調(diào)度運(yùn)用方式，根據(jù)下游防洪控制要求，確定庫(kù)爾干水庫(kù)定泄流量為157m3/s，防洪庫(kù)容運(yùn)用時(shí)間為6—8月。根據(jù)擬定的水庫(kù)防洪調(diào)度運(yùn)用方式，汛期庫(kù)水位維持在汛期限制水位2104.20m運(yùn)行，水庫(kù)防洪允許泄量按157m3/s控制。當(dāng)庫(kù)水位超過(guò)防洪高水位2105.00m后，水庫(kù)轉(zhuǎn)為以保證自身防洪安全為主進(jìn)行調(diào)度，按水庫(kù)泄流能力進(jìn)行泄洪。

3.3 發(fā)電要求

按照“電調(diào)服從水調(diào)”的原則，電力系統(tǒng)要求庫(kù)爾干水電站服從水庫(kù)供水的調(diào)度運(yùn)行，利用下泄下游灌溉用水發(fā)電。因此，發(fā)電對(duì)水庫(kù)調(diào)度無(wú)要求。

3.4 排沙要求

庫(kù)爾干水庫(kù)入庫(kù)沙量主要集中在6—8月，三個(gè)月的多年平均輸沙量占全年輸沙量的89%。其中6月份的多年平均輸沙量占全年輸沙量的22.61%，7月份占全年35.82%，8月份占全年30.95%。排沙運(yùn)行采取主汛期降低水位排沙，控制在死水位運(yùn)行。即庫(kù)水位6—7月降至排沙水位2065m運(yùn)行，8月份結(jié)合防洪要求維持在汛期限制水位2104.20m運(yùn)行，并根據(jù)入庫(kù)流量的大小，在整個(gè)排沙期采取相機(jī)排沙運(yùn)行。

4 水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行方式

4.1 初擬調(diào)度圖

根據(jù)綜合利用任務(wù)對(duì)水庫(kù)運(yùn)行方式的要求，擬定水庫(kù)運(yùn)行方式為：在滿足河道生態(tài)基流下泄流量要求的基礎(chǔ)上，6—7月水庫(kù)降至死水位2065m排沙運(yùn)行；8月份水庫(kù)開始蓄水，但需控制水庫(kù)水位不超過(guò)汛期限制水位2104.20m運(yùn)行；9月份由于汛期結(jié)束，水庫(kù)可在滿足下游各業(yè)用水的前提下，蓄至正常蓄水位，滿足枯水期冬季灌溉用水及解決來(lái)年的春灌缺水問(wèn)題。

經(jīng)長(zhǎng)系列徑流調(diào)節(jié)計(jì)算，通過(guò)對(duì)水庫(kù)多年運(yùn)行特性分析，初步確定2030年庫(kù)爾干水庫(kù)調(diào)度線，見(jiàn)表1。

表1 庫(kù)爾干水庫(kù)2030年調(diào)度線 單位：m

根據(jù)水庫(kù)運(yùn)行特性及初擬的水庫(kù)調(diào)度線，按照“電調(diào)服從水調(diào)”原則，利用灌溉出庫(kù)水量發(fā)電，繪制水庫(kù)調(diào)度圖，見(jiàn)圖1。

圖1 庫(kù)爾干水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行

4.2 調(diào)度圖說(shuō)明

庫(kù)爾干水庫(kù)調(diào)度圖共分為三個(gè)區(qū)，各調(diào)度區(qū)調(diào)度原則及意義如下：

Ⅰ區(qū)：為防洪排沙調(diào)度區(qū)。6月、7月庫(kù)水位按死水位2065m運(yùn)行(與排沙水位相結(jié)合)，8月庫(kù)水位不超過(guò)汛期限制水位2104.20m運(yùn)行，形成Ⅰ區(qū)，在該區(qū)，水庫(kù)開始迎汛，需要在限制水位運(yùn)行；同時(shí)，水庫(kù)排沙需在排沙水位運(yùn)行。

Ⅱ區(qū)：為灌溉供水保證區(qū)，位于灌溉調(diào)度線上部，形成灌溉供水保證區(qū)。在該區(qū)，灌溉按設(shè)計(jì)需水要求放水，按照“豐不增枯減”的原則，該區(qū)域嚴(yán)格按照總量控制指標(biāo)供水，不得突破“三條紅線”限額指標(biāo)。

Ⅲ區(qū)：為灌溉供水折減區(qū)，位于灌溉調(diào)度線和死水位之間區(qū)域。在該區(qū)，灌溉破壞，需減小灌溉供水，為避免連續(xù)破壞，該區(qū)域?qū)喔裙┧M(jìn)行折減。

5 結(jié) 論

按照上述初步擬定的水庫(kù)調(diào)度圖，庫(kù)容曲線按照泥沙淤積后考慮，進(jìn)行長(zhǎng)系列時(shí)歷法徑流調(diào)節(jié)計(jì)算，通過(guò)對(duì)調(diào)度運(yùn)行前后各業(yè)供水情況的統(tǒng)計(jì)，對(duì)水庫(kù)調(diào)度圖進(jìn)行修正，并最終確定水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行圖。按照上述擬定的水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行圖，對(duì)58年長(zhǎng)系列徑流資料進(jìn)行調(diào)度運(yùn)行，調(diào)度運(yùn)行的結(jié)果基本能夠滿足工程的各項(xiàng)任務(wù)，并達(dá)到了一定的排沙效果。