何 瀟

（塔城地區(qū)水利水電勘察設(shè)計(jì)院,新疆 塔城 834700）

1 引言

水庫(kù)流域范圍內(nèi)徑流量對(duì)水庫(kù)工程設(shè)計(jì)中重要的參數(shù),確定科學(xué)、合理的徑流量可保證水庫(kù)工程的安全,避免設(shè)計(jì)過(guò)程中過(guò)于保守,導(dǎo)致工程投資增大。目前,較為常用的水庫(kù)徑流計(jì)算方法為水文比擬法和等值線(xiàn)圖法等,由于水庫(kù)流域范圍內(nèi)地形條件較為復(fù)雜,需采取針對(duì)性的方法方可獲取較為準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果[1-3]。結(jié)合鐵斯巴汗水庫(kù)工程,采用兩種方法對(duì)水庫(kù)徑流進(jìn)行分析,獲取徑流數(shù)據(jù)為水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)提供參考。

2 工程概況

鐵斯巴汗水庫(kù)樞紐布置水庫(kù)樞紐主要包括大壩、溢洪道、放水涵洞三部分。大壩軸線(xiàn)大致呈東西方向。放水涵洞全長(zhǎng)124 m,其中洞身段長(zhǎng)27 m。大壩壩型為土工膜斜墻堆石壩,最大壩高13.62 m。大壩全長(zhǎng)277.5 m,大壩軸線(xiàn)大致呈東西方向,壩頂寬6.0 m,壩頂高程為1246.32 m。

3 鐵斯巴汗水庫(kù)徑流計(jì)算

3.1 鐵斯巴汗水庫(kù)多年平均年徑流量計(jì)算

設(shè)計(jì)流域鐵斯巴汗河為缺乏水文資料的河流,鐵斯巴汗水庫(kù)設(shè)計(jì)年徑流量計(jì)算基本思路為：采用兩種方法先計(jì)算水庫(kù)壩址處多年平均年徑流量。

3.1.1 水文比擬法

水文比擬法主要通過(guò)收集流域內(nèi)水文資料,利用這一資料分析、移置設(shè)計(jì)流域的水文分析方法。應(yīng)用這種方法的前提是,設(shè)計(jì)流域于參證流域內(nèi)影響水文徑流的影響因素較為相似。因此,使用水文比擬法分析流域徑流參數(shù),首先需要選取適宜的水文參證流域[4-5]。

距離鐵斯巴汗河流域最近的庫(kù)甫河托里水文站以及達(dá)爾布特站,該參證流域與設(shè)計(jì)流域氣候與水文條件相似,流域植被、土壤等因素也相近,符合直接移置的條件,故選為參證流域。

根據(jù)庫(kù)甫河托里水文站、達(dá)爾布特站和鐵斯巴汗水庫(kù)入庫(kù)集水面積,移用庫(kù)甫河托里水文站、達(dá)爾布特站徑流模數(shù),推算鐵斯巴汗水庫(kù)入庫(kù)年徑流量,采用公式如下：

式中：W設(shè)、W參分別為設(shè)計(jì)與參證流域年徑流量,104m3；F設(shè)、F參分別為設(shè)計(jì)與參證流域集水面積,km2。

庫(kù)甫河托里水文站、達(dá)爾布特水文站集水面積分別為525 km2和1057 km2,多年平均年徑流量分別為1559×104m3和1740×104m3,鐵斯巴汗水庫(kù)入庫(kù)以上集水面積289 km2,由上述公式,推算出鐵斯巴汗水庫(kù)入庫(kù)多年平均年徑流量分別為858.2×104m3和475.7×104m3。

3.1.2 徑流深等值線(xiàn)圖法

根據(jù)自治區(qū)水文水資源局在1/25 萬(wàn)電子地圖上勾繪的額敏河流域1956 年～2005 年徑流深等值線(xiàn)圖,繪制鐵斯巴汗河流域年徑流深等值線(xiàn)示意圖（見(jiàn)圖1）,本次經(jīng)額敏河流域徑流深區(qū)域平衡計(jì)算,獲得了加依爾山西北坡徑流深等值線(xiàn)圖,成果圖中參證站控制斷面以上徑流深量算值與實(shí)測(cè)值相對(duì)誤差在±1.3%誤差范圍內(nèi)。

圖1 鐵斯巴汗河流域年徑流深等值線(xiàn)示意圖

經(jīng)量算鐵斯巴汗水庫(kù)壩址以上各級(jí)徑流深所包圍的面積,以面積權(quán)重法計(jì)算出水庫(kù)壩址以上多年平均徑流深為33.3 mm,折算成徑流量為962.4×104m3。因徑流深等值線(xiàn)圖法使用資料年限截止到2005 年,故對(duì)計(jì)算成果進(jìn)行訂正至2015 年,需用參證站哈拉依敏站長(zhǎng)系列多年平均徑流量予以訂正,即哈拉依敏站1956 年~2005 年均值為1.307×108m3（取用《額敏河流域水資源評(píng)價(jià)》報(bào)告中數(shù)值）,延長(zhǎng)至2015年為1.341×108m3,訂正系數(shù)為1.026）訂正后計(jì)算成果為987.4×104m3。

3.2 鐵斯巴汗水庫(kù)入庫(kù)不同保證率設(shè)計(jì)年徑流量成果

由于鐵斯巴汗河無(wú)實(shí)測(cè)徑流資料,該流域與哈拉依滅勒河流域相鄰,統(tǒng)計(jì)參數(shù)遂選用徑流補(bǔ)給類(lèi)型相同、同屬于降水與雨雪混合型補(bǔ)給河流的哈拉依滅勒河為參證河流。根據(jù)哈拉依敏站1962 年～2015 年54 年徑流資料,統(tǒng)計(jì)參數(shù)采用矩法估算,經(jīng)P-Ⅲ型適線(xiàn)確定,CV=0.40,CS=3.5CV,移用其統(tǒng)計(jì)參數(shù),計(jì)算得到鐵斯巴汗水庫(kù)入庫(kù)設(shè)計(jì)年徑流量,見(jiàn)表1。

表1 鐵斯巴汗水庫(kù)入庫(kù)設(shè)計(jì)年徑流量成果表 單位：104m3

3.3 鐵斯巴汗水庫(kù)入庫(kù)設(shè)計(jì)年徑流量年內(nèi)分配

鐵斯巴汗水庫(kù)設(shè)計(jì)徑流的年內(nèi)分配,以哈拉布拉站實(shí)測(cè)系列典型年的分配為依據(jù),選取豐水年（P=25%）、平水年（P=50%）、偏枯水年（P=75%）、枯水年（P=95%）四種保證率的典型年（即1990年、1977年、1984年及1983年）,根據(jù)鐵斯巴汗水庫(kù)設(shè)計(jì)年徑流量,按典型年分配比例放大,計(jì)算出鐵斯巴汗水庫(kù)設(shè)計(jì)年徑流的年內(nèi)分配。公式如下：

式中：W鐵月為鐵斯巴汗水庫(kù)設(shè)計(jì)月徑流量,104m3；W哈月為哈拉布拉水文站典型年月徑流量,104m3；W哈年為哈拉布拉水文站典型年年徑流量,108m3；W鐵年為鐵斯巴汗水庫(kù)設(shè)計(jì)年徑流量,108m3。

由上式計(jì)算出鐵斯巴汗水庫(kù)不同保證率的設(shè)計(jì)年徑流量年內(nèi)分配成果（見(jiàn)表2）。

表2 鐵斯巴汗水庫(kù)入庫(kù)設(shè)計(jì)年徑流量年內(nèi)分配表 單位：104m3

4 鐵斯巴汗水庫(kù)入庫(kù)徑流成果的合理性分析

鐵斯巴汗水庫(kù)入庫(kù)年徑流量的計(jì)算采用了兩種方法,即水文比擬法和徑流深等值線(xiàn)圖法。兩種計(jì)算方法求得的鐵斯巴汗水庫(kù)入庫(kù)年徑流量成果各不相同,計(jì)算成果見(jiàn)表3。

表3 鐵斯巴汗水庫(kù)入庫(kù)不同方法推求年徑流量統(tǒng)計(jì)表

水文比擬法是反映流域單位面積產(chǎn)水能力的指標(biāo),它與流域的降水、氣溫和下墊面因素密切相關(guān)。鐵斯巴汗水庫(kù)以上流域和庫(kù)甫河流域影響徑流的氣候及下墊面因素相近。鐵斯巴汗水庫(kù)徑流計(jì)算以庫(kù)甫河托里水文站和達(dá)爾布特水文站為參證站,采用參證站短期實(shí)測(cè)徑流資料為基礎(chǔ)進(jìn)行分析計(jì)算。參證站實(shí)測(cè)徑流資料系列偏短,代表性相對(duì)較差,利用水文比擬法推算的鐵斯巴汗水庫(kù)年徑流量計(jì)算成果供參考。

年徑流深等值線(xiàn)圖法,從區(qū)域平衡的角度出發(fā),并考慮水資源、地形、氣候、下墊面等綜合因素,根據(jù)選用站實(shí)測(cè)年徑流資料繪制,選用站資料可靠,系列長(zhǎng),年徑流深等值線(xiàn)圖繪制精度較高,雖然成果存在偏大的可能性,但年徑流量計(jì)算成果可靠。

最終成果經(jīng)對(duì)比分析,鐵斯巴汗水庫(kù)入庫(kù)年徑流量,設(shè)計(jì)年徑流量的計(jì)算,推薦采用第二種方法,即徑流深等值線(xiàn)圖法計(jì)算成果。

5 結(jié)論

設(shè)計(jì)徑流量分析計(jì)算對(duì)水庫(kù)工程設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。鐵斯巴汗水庫(kù)修建時(shí)期較早,受人類(lèi)工程活動(dòng)及自然營(yíng)力影響,水庫(kù)流域范圍地形變化較大,早期的徑流計(jì)算成果無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)狀除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)需求。綜合考慮,采用等值線(xiàn)圖法、水文比擬法兩種方法獲取徑流數(shù)據(jù),結(jié)果表明：采用等值線(xiàn)圖法計(jì)算結(jié)果對(duì)本工程較為適用,可作為工程除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)的依據(jù)。