汪 洋

（新疆維吾爾自治區(qū)巴音郭楞水文勘測局，新疆 庫爾勒 841000）

發(fā)源于阿爾金山北麓的若羌河是若羌縣境內(nèi)主要河流，規(guī)劃在其上游修建若羌河水庫。為了減小水庫建設(shè)對下游帶來的影響，為水庫后續(xù)運營提供科學(xué)依據(jù)，需對水庫建設(shè)對下游產(chǎn)生的水文情勢影響進(jìn)行分析。

1 概況

若羌河全長176 km，較大的支流有2支，東支為阿克蘇河，西支為其昂里克河，來水主要以冰雪融水補給為主、泉水補給為輔，多年平均年徑流量為0.901 億m3[1]。擬建的若羌河水庫壩址位于若羌河出山口上游。工程主要由擋水建筑物、泄水建筑物、灌溉引水發(fā)電洞等組成，主要建設(shè)任務(wù)為防洪、灌溉、工業(yè)供水，兼顧發(fā)電。水庫壩址以上流域面積2548 km2，壩址斷面年均徑流量7450 萬m3。水庫正常蓄水位1635.00 m，總庫容1776 萬m3[2]。

2 徑流影響分析

2.1 施工期和截流期對徑流的影響

根據(jù)施工計劃安排，施工截流安排在第1 年9月底進(jìn)行，截流龍口設(shè)在若羌河右岸，采用從左岸向右岸進(jìn)占的單戧立堵法。截流過程中，隨著截流龍口寬度的縮小，龍口泄流逐漸過渡為泄洪兼導(dǎo)流洞泄流，下泄流量為河道天然來水量，故截流期間對下游水文情勢無影響。截流后，施工期間通過泄洪兼導(dǎo)流洞進(jìn)行施工導(dǎo)流，下泄流量仍為河道天然來水量，對下游河段水文情勢無影響。

2.2 初期蓄水對水文情勢的影響

若羌河水庫為不完全年調(diào)節(jié)水庫[3]，根據(jù)主體設(shè)計，工程施工期第3 年10 月開始下閘蓄水，蓄水過程中利用泄洪兼導(dǎo)流洞控制下泄流量，以滿足下游供水要求。經(jīng)計算，P=75%來水頻率下，歷時54 d即當(dāng)年11月下旬末即可蓄至死水位1610 m，次年4月中旬蓄至正常蓄水位1635 m。初期蓄水期間，利用泄洪兼導(dǎo)流沖沙洞向下游供水。

若羌河水庫壩址斷面枯水期（10月—次年3月）生態(tài)基流取0.28 m3/s，豐水期（4—9月）生態(tài)基流取0.57 m3/s。工程初期蓄水壩址斷面下泄水量調(diào)算結(jié)果，詳見表1。

表1 工程初期蓄水壩址斷面流量變化m3/s

由表1 可知，初期蓄水期間4 月下泄流量增加0.47 m3/s，其余初期蓄水期間流量減少0.04～1.44m3/s，最大減幅為83.92%，但均滿足相應(yīng)的生態(tài)基流和灌區(qū)需水的相關(guān)要求。

2.3 運行期對水文情勢的影響

2.3.1 預(yù)測斷面和指標(biāo)

若羌河水庫建成運行后，正常蓄水位1635.0 m，正常蓄水位相應(yīng)水庫面積約0.913 km2，壩前水庫水位最大抬升約50.0 m，庫區(qū)河段回水長度約3.5 km。隨著該段河流形態(tài)的改變，庫區(qū)河段的流速有所減小。若羌河水庫壩址位于山口電站引水渠首上游約6.40 km處，現(xiàn)狀若羌河灌區(qū)用水自山口電站引水渠首引水。根據(jù)現(xiàn)狀及工程運行后若羌河評價河段水文情勢發(fā)生變化的影響因素，選取若羌河水庫壩址和山口電站引水渠首下為預(yù)測斷面。選取P=50%、75%來水保證率，開展運行期對水文情勢影響分析。

2.3.2 預(yù)測結(jié)果

（1）P=50%來水保證率下各計算斷面流量預(yù)測結(jié)果，詳見表2。由表2可知，工程運行后，P=50%來水保證率下，若羌河水庫壩址斷面年下泄水量減少776.2 萬m3，減幅為9.11%。2—4、7、11、12 月，水庫在滿足下游生態(tài)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)用水前提下蓄水，該斷面流量較現(xiàn)狀年有所減少，減少量在0.1～2.75 m3/s；流量相對最大減幅出現(xiàn)在12月，最大減幅為85.01%。1、5—6、8—10 月，出庫流量較現(xiàn)狀年有所增加，增幅在0.15～1.2 m3/s ；流量相對最大增幅出現(xiàn)在1 月，最大增幅為113.66%。

表2 各預(yù)測斷面月均流量預(yù)測結(jié)果流量：m3/s；水量：104 m3

工程運行后，山口電站引水渠首下斷面水文情勢主要受上游若羌河水庫調(diào)蓄、山口電站引水渠首引水的聯(lián)合影響。P=50%來水保證率下，該斷面年下泄水量減少1741.10 萬m3，2—4、7、11—12 月流量減少0.06～4.25 m3/s，1、5—6、8—10 月流量增加、增幅為0.2～0.93 m3/s，各月流量在0.3～1.47 m3/s ，均滿足下泄的生態(tài)基流要求。

（2）P=75%來水保證率下各計算斷面流量預(yù)測結(jié)果，詳見表3。

表3 各預(yù)測斷面月均流量預(yù)測結(jié)果流量：m3/s；水量：104 m3

由表3 可知，工程運行后，P=75%來水保證率下，若羌河水庫壩址斷面年下泄水量增加360.1萬m3，增幅為5.08%。1—3、7—8、11 月，水庫在滿足下游生態(tài)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)用水前提下蓄水，該斷面流量較現(xiàn)狀年有所減少，減少量在0.07～2.14 m3/s；流量相對最大減幅出現(xiàn)在2 月，最大減幅為55.70%。4—6、9—10、12 月，出庫流量較現(xiàn)狀年有所增加，增幅在0.02～1.95 m3/s；流量相對最大增幅出現(xiàn)在10月，最大增幅為133.75%。

工程運行后，山口電站引水渠首下斷面水文情勢主要受上游若羌河水庫調(diào)蓄、山口電站引水渠首引水的聯(lián)合影響。P=75%來水保證率下，該斷面年下泄水量減少2101.30 萬m3，1—3、6—8、11 月流量減少0.04～2.68 m3/s，4—5、9—10、12 月流量增加、增幅為0.02～0.71 m3/s，各月流量在0.28～1.09 m3/s，均滿足下泄的生態(tài)基流要求。

綜上，現(xiàn)狀年若羌河水庫壩址斷面沒有出現(xiàn)斷流情況，若羌河水庫工程建成后壩址斷面也不會出現(xiàn)斷流?，F(xiàn)狀年在山口電站引水渠首下斷面，P=50%下，9 月出現(xiàn)斷流，P=75%下5、9、10 月出現(xiàn)斷流；若羌河水庫工程建成后，該斷面各月不會出現(xiàn)斷流，下泄流量也均滿足枯水期（10 月—次年3 月）生態(tài)基流0.28 m3/s、豐水期（4—9 月）生態(tài)基流0.57 m3/s 的要求。同時，現(xiàn)狀區(qū)域地下水嚴(yán)重超用，通過若羌河水庫的實施，優(yōu)化了水資源的供給方式，避免了地下水超用狀況的發(fā)生，使地下水水位逐步回升，符合本區(qū)域的生態(tài)恢復(fù)要求。

3 洪水影響分析

若羌河洪水可分為積雪融水型洪水、夏季暴雨型洪水和降雨、融雪混合型洪水3 種類型[4]，4—6 月為春汛，7—8 月為夏汛。多年來，若羌河因為缺少控制性水利工程，下游群眾飽受洪水災(zāi)害，若羌河水庫建成后起到滯洪削減洪峰的作用，可以降低水庫壩址斷面以下河段的洪水危害，使若羌河下游防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到50 a 一遇。經(jīng)水庫調(diào)洪后，可將50 a 一遇的最大入庫洪峰708.6 m3/s 削減為下游河道安全泄量457 m3/s，且護(hù)岸或堤防工程可滿足防洪要求。本大壩設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為50 a 一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為1000 a 一遇，防洪標(biāo)準(zhǔn)為50 a 一遇。 本階段擬定水庫運行方式為：每年6 月水庫運行水位為死水位1610 m，進(jìn)行排沙運行；7、8 月水庫不得高于汛限水位1631.1 m 運行，進(jìn)行迎汛；汛期過后9 月開始，水庫在滿足下游各業(yè)用水的前提下，擇機蓄至正常蓄水位1635 m；9月—次年5月水庫按各業(yè)要求進(jìn)行下泄。若羌河水庫調(diào)洪原則及泄洪方式記述如下。

（1）當(dāng)洪水來臨時，天然入庫流量小于水庫安全泄量457 m3/s 時，來多少泄多少，利用泄洪建筑物控制泄量，維持汛限水位不變。

（2）隨著洪水流量增大，當(dāng)入庫流量大于下游安全泄量457 m3/s 但庫水位低于防洪高水位時，控制下泄流量不超過下游安全泄量，水庫水位逐漸升高。

（3）隨著入庫洪水流量的繼續(xù)增大，水庫水位達(dá)到并超過防洪高水位，按泄洪建筑物的泄流能力下泄，下泄流量不大于時段入庫洪水，水庫水位繼續(xù)上升。

（4）隨著入庫洪水流量逐漸減小，水庫水位上升速度減慢，當(dāng)泄洪建筑物泄流能力等于入庫洪水時，水庫水位達(dá)到最高水位。

（5）隨著入庫洪水流量的繼續(xù)減小，調(diào)洪進(jìn)入退水階段，水庫按照控制安全泄量下泄，以使水庫水位盡快下降至汛限水位，準(zhǔn)備迎接下一場洪水。

綜上可知，若羌河水庫建成后防洪效益顯著，使水庫下游防洪能力由20 a 一遇提高到50 a 一遇，從而減輕灌區(qū)防洪負(fù)擔(dān)，減少洪水災(zāi)害。工程運行后將對20 a 一遇以上洪水產(chǎn)生影響，對20 a 一遇以下洪水無影響。

4 生態(tài)流量影響分析

4.1 生態(tài)流量確定

《若羌河流域規(guī)劃》中要求：“生態(tài)基流在來水頻率50%、75%情況下，按來水量的15%考慮下泄。下游天然生態(tài)補水量在平水年50%保證率的情況下，按不少于水量的40%下泄”[4]。《若羌河流域規(guī)劃環(huán)境影響評價》中提出：“若羌河河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量為3624 萬m3，從下泄天然生態(tài)水量上看，2025年50%頻率天然來水情況下，流域不缺水，能夠滿足規(guī)劃中提出的生態(tài)基流在來水頻率50%、75%情況下，按來水量的15%考慮下泄；下游天然生態(tài)補水量在平水年50%保證率的情況下，按大于來水量的40%下泄的原則”。

在實際工程運行中，按各頻率的15%考慮下泄生態(tài)流量不便于工程控制，也不符合水利部有關(guān)水利水電工程斷面生態(tài)基流多水期應(yīng)不低于斷面多年平均流量的20%～30%、少水期應(yīng)不低于斷面多年平均流量的10%的規(guī)定，故枯水期（10 月—次年3月）生態(tài)基流取多年平均徑流量2.760 m3/s 的10%即0.28 m3/s，豐水期（4—9 月）生態(tài)基流取多年平均徑流量的20%即0.57 m3/s。

4.2 生態(tài)流量泄放要求

若羌河水庫初期蓄水期間，利用泄洪兼導(dǎo)流洞控制下泄流量，以滿足下游生態(tài)基流要求。水庫運行期間，尾水渠將河水退入原河道，以兼顧該段河道的生態(tài)基流，同時在灌溉引水發(fā)電洞支管接1 條旁通管路并且安裝檢修閥和放水閥，放水閥為流量調(diào)節(jié)閥，閥門調(diào)節(jié)范圍在0～4.82 m3/s，供機組檢修時下泄生態(tài)基流使用。

4.3 若羌河水庫壩址斷面生態(tài)用水評價

由表1 可知，水庫初期蓄水期間均滿足相應(yīng)的生態(tài)基流的相關(guān)要求。

由表2 可知，在P=50%頻率下，壩址斷面下泄流量均滿足枯水期（10 月—次年3 月）生態(tài)基流取多年平均徑流量2.760 m3/s 的10%即0.28 m3/s、豐水期（4—9 月）生態(tài)基流取多年平均徑流量的20%即0.57 m3/s 的要求。對規(guī)劃中提出下泄生態(tài)水量為3406.48 萬m3的要求，由若羌河水庫可研中水資源配置和水庫長系列調(diào)算成果知，工程建成后多年平均下泄下游河道水量為3050 萬m3，灌區(qū)地下水開采量比現(xiàn)狀年減少了2691.9萬m3。因此，下游林草區(qū)地下水量會增加，地下水水位與現(xiàn)狀相比將有一定程度的上升，且下游林草區(qū)主要植物為檉柳林，面積為106.67 km2，河岸林草和尾閭生態(tài)需水總量約為2400.1 萬m3。檉柳為深根型植物，其需水主要通過地下水供給，由此初步判斷河流下游天然林草植被生態(tài)用水可滿足。

5 水溫影響分析

水庫水溫最為簡單且常用的判別方法為庫水交換次數(shù)法，其判別系數(shù)指標(biāo)有α、β，其中α=多年平均年徑流量/水庫總庫容、β=一次洪水總量/水庫總庫容。

當(dāng)α＜10 時，水庫水溫為穩(wěn)定分層型；10＜α＜20 時，水庫水溫為過渡型；α＞20 時，水庫水溫為混合型[5]。

若羌河水庫總庫容為1776×104m3，多年平均徑流量為0.901×108m3，考慮到若羌河水庫為中型Ⅲ等工程，其調(diào)洪控制時段遠(yuǎn)小于3 d，按照最不利條件3 d 計算，5 a 一遇的3 d 洪水總量為4862.5×104m3。經(jīng)計算，α 值為5.07，β值為2.7，由此可判斷水庫水溫為穩(wěn)定分層型，當(dāng)遇到極端洪水季節(jié)，則為臨時混合型。

水溫的變化對工業(yè)用水影響不大，其影響主要表現(xiàn)在農(nóng)業(yè)灌溉上。水庫下游灌區(qū)農(nóng)作物灌溉用水期主要集中在4—10 月，此時水庫下泄水溫在4、5、10 月將稍高于現(xiàn)狀來水水溫，6—9 月比現(xiàn)狀來水水溫有所下降，但下降幅度不大；且下游灌區(qū)首個引水樞紐——山口電站引水渠首距若羌河水庫壩址的距離約為6.4 km，下泄水流經(jīng)過湍流后，沿程熱量與空氣發(fā)生交換，水溫可得到恢復(fù)，不會對下游農(nóng)作物灌溉產(chǎn)生明顯影響。

6 結(jié)語

水利工程建設(shè)和調(diào)蓄運營對河流水文情勢影響較大。通過分析探討可知，若羌河水庫建成前后下游河道徑流不受影響，通過科學(xué)調(diào)蓄，可提高山口電站的引水能力，優(yōu)化流域水資源使用，緩解超采地下水的壓力；同時，可以減少下游洪澇災(zāi)害，保障下游生態(tài)用水。所以，若羌河水庫建設(shè)對于流域水文情勢來說利大于弊，建議盡早開工建設(shè)。