新疆伯斯阿木水庫初期蓄水方案研究

張楚迪

（新疆維吾爾自治區灌溉排水發展中心，烏魯木齊 830000）

水利工程下閘蓄水是工程建設中重要的環節，水庫蓄水方案的擬定應既滿足蓄水期防洪度汛要求，又能使水庫盡早發揮工程效益［1］。初期蓄水方案的擬定是對大壩等擋水建筑物設計施工質量的全面檢驗， 但初期蓄水條件往往受到多種制約因素的影響［2-3］，包括移民搬遷、工程形象進度及庫底清理工作等［4］?；诙喾N因素，本文結合工程實際情況，確定清水河伯斯阿木水庫的初期蓄水原則， 研究制定安全可靠的蓄水方案。

1 工程概況

伯斯阿木水庫工程位于新疆維吾爾自治區和碩縣境內的清水河出山口附近， 距離下游清水河克爾古提水文站約0.6 km，距離和碩縣城約17 km，壩址斷面控制流域面積1021.28 km2， 多年平均年徑流量1.26 億m3。 該工程是清水河流域規劃推薦的控制性水利樞紐工程，具有灌溉、防洪等綜合效益。水庫正常蓄水位1484.0 m，死水位1422.0 m，興利調節庫容2194 萬m3，總庫容2488 萬m3。工程的新建可有效地攔蓄清水河洪水，同時配合下游堤防護岸工程，將下游防洪保護對象的防洪能力由現狀不足5 年一遇提高到30 年一遇， 有效緩解洪水對下游灌區的危害，保護流域各族群眾的生命財產安全； 可有效控制和調配水資源， 解決和碩縣清水河灌區季節性缺水問題，改善灌區灌溉供水條件。

截至2023 年6 月中旬，瀝青混凝土心墻砂礫石壩、表孔溢洪洞、導流兼深孔泄洪洞、灌溉放水洞（生態放水洞）等主體工程，以及金屬結構工程、安全監測工程、 水情自動測報系統與移民驗收等工作均已完成驗收階段相關工作，具備下閘蓄水條件［5］。

根據相關規程規范［6-7］，蓄水前應進行下閘蓄水驗收， 編制蓄水計劃是下閘蓄水應具備的必要條件。 為保障伯斯阿木水庫工程下閘蓄水順利實施，本文結合工程形象面貌要求，設計代表年來水量及下游綜合利用要求， 制定初期蓄水原則與要求，擬定初期蓄水計劃，根據下閘蓄水相關要求，模擬分析水庫下閘蓄水過程及蓄水節點，在此基礎上分析水庫下閘蓄水對下游灌區和生態的影響，為工程下閘蓄水防洪度汛提供技術依據，保障工程下閘蓄水順利實施。

2 基礎資料

2.1 徑流情況

依據克爾古提站1957—2015 年徑流系列資料統計，清水河多年平均年徑流量為1.258 億m3，多年平均流量為3.99 m3/s； 下閘蓄水階段通過設計徑流復核仍然采用初設階段設計徑流成果。在此基礎上，按照規范要求，選擇P=25% （1992年）、P =50%（1982 年）、P=25% （1979年）3 個 典 型年逐日流量過程進行下閘蓄水計算分析，設計年徑流年內分配成果如表1。

表1 伯斯阿木水庫工程壩址處設計年徑流年內分配成果

2.2 灌溉需水量

灌溉需水量采用和碩縣水利局提供2023 年農業灌溉用水計劃，和碩縣清水河灌區2023 年地表水灌溉用水量為7320 萬m3。清水河引水渠首位于伯斯阿木水庫壩址下游約0.6 km 處，區間無水量匯入、無引水工程引水， 水庫壩址斷面地表水需水過程即為灌區在渠首斷面對水庫的需供水過程。伯斯阿木水庫壩址斷面清水河灌區地表水需供水過程如表2。

表2 清水河灌區地表水需供水過程

2.3 生態要求

根據《關于新疆和碩縣清水河伯斯阿木水庫工程環境影響報告書的批復》文件要求，為保證水庫工程壩址斷面和清水河引水樞紐斷面以下河段維持基本的河道生態，需下泄生態基流，防止河段出現斷流現象。每年枯水期（10 月—次年3 月）按水庫工程壩址斷面多年平均流量的10%下泄，豐水期（4—9 月）按月調度， 年均不低于壩址處多年平均流量的30%下泄。

2.4 蒸發滲漏損失

采用清水河克爾古提站多年Φ200 mm 蒸發器觀測資料。 清水河克爾古提站多年平均蒸發量為1914.05 mm，考慮綜合折算系數0.549，折算成大水體的多年平均蒸發量為1050.8 mm。

水庫兩岸山體雄厚， 無貫穿水庫的大裂隙，水庫周邊地形封閉條件較好，無集中滲漏通道及鄰谷滲漏問題，地質條件較好，水庫滲漏損失以中等水文地質條件考慮， 滲漏損失按月平均蓄水量的1.0%計算。

2.5 庫容特性

水庫水位—面積—庫容曲線采用初設階段原始庫容曲線成果，如表3。

表3 伯斯阿木水庫水位—面積—庫容曲線特性

3 初期蓄水原則與蓄水方案

3.1 蓄水原則及要求

水庫初期蓄水的原則應在確保大壩防洪、 蓄水安全前提下，盡可能地合理加快初期蓄水進程，盡早發揮工程效益，不影響已建工程和下游的生態環境，同時保障下游用水的需要。針對水庫實際情況，結合專家咨詢意見，制定初期蓄水原則及要求如下：

（1）水庫蓄水方式為導流兼深孔泄洪洞下閘后，通過控制閘門開度下泄水量， 滿足下游灌區經濟社會及生態基流下泄要求； 直至水庫蓄至灌溉放水洞進口底板高程1417.0 m， 灌溉放水洞接替導流兼深孔泄洪洞（閘門完全關閉）向下游供水。

（2）水位上升速率壩體及庫岸滑坡體穩定具有顯著影響［8］，因此需嚴格控制庫水位上升速度，初期蓄水期間庫水位上升速率按2 m/d 控制， 蓄5 m 停3 d。當來水大于下游供水時， 庫水位上升超過限制上升速度時應停止蓄水，水庫向下游放水。

（3）水庫初期蓄水期間要對壩體連續觀測，嚴格監測蓄水期壩體在水荷載作用下有無異?，F象，若壩體變形、 孔隙水壓力或滲漏量出現突然增大的現象，則應立即停止蓄水（必要時要立即降低水位）待查明原因或做出處理后，方可繼續蓄水。

3.2 蓄水方案擬定

通過對比分析清水河來水與下游用水過程，P=85%來水頻率下， 清水河3—11 月月平均來水量小于下游灌區用水量，此時水庫不蓄水，水庫按照天然來水正常放水［9］；12 月—次年2 月為非灌溉期，水庫入庫水量大于下泄水量，水庫可蓄水。同時為使水庫盡早發揮作用，早日完成蓄水，在工程具備防洪度汛能力的情況下， 可結合清水河汛期來水大的特點，搶蓄洪水。根據施工總體進度安排，伯斯阿木水庫工程擋水建筑物、表孔溢洪洞、導流兼深孔泄洪洞、灌溉放水洞、金屬結構安裝及水庫移民工作預計在2023 年6 月上旬完成并通過驗收，具備下閘蓄水條件。

因此，結合清水河來水特點、下游灌區用水要求及工程形象面貌要求分析， 同時結合工程總體進度要求，本次初期蓄水起始時間初步安排在2023 年6月中旬。在此基礎上，統籌考慮下游灌區用水、工程下閘蓄水時間節點要求及清水河洪水特性， 在做好下閘蓄水防洪度汛方案工作的基礎上，擬定2023 年6 月15 日和2023 年6 月30 日下閘蓄水兩組方案。

3.3 蓄水計算

針對擬定的兩組蓄水方案， 在選擇死水位1422.0 m 和正常蓄水位1484.0 m 作為初期蓄水節點的基礎上， 為分析蓄水與下游各業用水及防洪調度的關系，需掌握泄水建筑物發揮作用的蓄水時間，增加灌溉放水洞進口底板高程1417.0 m、 表孔溢洪洞進口底板高程1477.5 m 及汛限水位1480.4 m 3 個蓄水節點， 蓄水起始水位為導流洞進口底板高程1403.0 m。

根據初期蓄水原則， 利用上述基礎資料對擬定的初期蓄水方案進行偏豐水年（P=25%）、平水年（P=50%）、偏枯水年（P=85%）蓄水計算。水庫蓄水時間與水庫水位如圖1，初期下閘蓄水計算成果如表4。

圖1 水庫蓄水時長與水庫水位關系

表4 初期蓄水計算成果統計

3.4 對下游影響分析

伯斯阿木水庫在2023 年6 月15 日下閘蓄水。根據清水河流域灌區用水計劃， 伯斯阿木水庫灌溉用水及生態基流主要通過導流兼深孔泄洪洞及灌溉放水洞下泄， 導流兼深孔泄洪洞進口底板高程為1403.0 m， 灌溉放水洞進口底板高程為1417.0 m。根據本次擬定的下閘蓄水方案，不同來水頻率下，水庫可在15～30 d 左右蓄至1417.0 m；至當年7 月下旬，水庫水位均可蓄至1422 m 以上，庫水位可滿足下泄灌溉用水及生態基流下泄要求。因此，伯斯阿木水庫下閘蓄水不會對壩址下游生態基流、 下游農業灌溉用水要求產生影響。

4 結語

（1）伯斯阿木水庫正常蓄水位以下庫容為0.23 億m3，占斷面多年平均來水量1.26 億m3的18.3%， 水庫受蓄水停留時間和調度運行方式的制約， 蓄水時間有所延長， 本次初步擬定于2023 年6 月15 日前后擇機下閘蓄水。

（2）以初蓄原則為約束，通過下閘蓄水計算，該方案下不同頻率蓄至死水位的時間為20～37 d，蓄至正常蓄水位的時間為285～621 d，可滿足下閘蓄水要求。 下閘蓄水期間通過導流兼深孔泄洪洞及灌溉放水洞的接替放水， 可滿足下泄灌溉用水及生態基流下泄要求，不會對壩址下游生態基流、農業灌溉用水要求產生影響， 所以該工程初期下閘蓄水方案是可行的。