新疆克孜尔水库汛限水位动态控制运用解析

(克孜尔水库管理局，新疆 拜城 842313)

1 工程概况

克孜尔水库位于新疆阿克苏地区拜城县境内渭干河上，是以灌溉、防洪为主，兼有发电综合利用的大(1)型水利枢纽工程。枢纽由主坝、副坝、溢洪道、泄洪排沙涵洞与发电站组成，水库原设计总库容6.4亿m3，水库坝址在渭干河干流木扎提河与支流黑孜河汇合口以下约500m处，水库控制集水面积16637km2。工程于1985年开工，1991年下闸蓄水，1995年全面竣工。2014年水库完成除险加固并通过竣工验收，经水利部大坝安全管理中心鉴定、黄河水利委员会审查批准，除险加固工程规模为Ⅰ等大(1)型工程，设计总库容为7.25亿m3，除险加固后主坝加高3.6m,副坝加高4.2m。水库控制下游库车、沙雅、新和三县灌溉，设计灌溉面积320万亩。

2 动态汛限水位运用

自2010年11月蓄水安全鉴定后，克孜尔水库依据河道水文资料，结合下游渭干河灌区需水计划制订水库调蓄水计划，在确保工程安全的前提下，逐年提高秋季蓄水位至正常蓄水位1149.60m。汛期水库调度运用充分考虑兴利和泥沙淤积的影响，采取“两高一低”的分期汛限水位动态控制运用，即初汛期为6月1—30日，汛限水位1144.00m；主汛期为7月1日—8月20日，汛限水位1142.00m，(2016年将主汛期汛限水位提高至1143.00m)；后汛期为8月21日—9月10日，汛限水位1144.00～1145.75m。近几年后汛期汛限水位采取逐年提高，已从2012年1144.00m逐步提高至除险加固设计汛限水位1145.75m，水库运行管理逐步按除险加固后的工程设计指标进行水库调度。

2.1 平水年克孜尔水库调蓄水情况

2013年克孜尔水库天然入库水量为24.29亿m3，属平水年。渭干河灌区计划灌溉面积383.13万亩，较历年有所增加，水库根据灌区实际情况，通过分阶段调蓄，水库完成春灌、小麦二水、复播玉米及棉花各次水、冬小麦播前水、冬灌前调蓄水任务，五次累计为灌区农业生产调蓄水量5.23亿m3，发挥了水库的调节作用。2013年共向下游灌区供水23.15亿m3(以渭干河龙口站计量),渭干河灌区需水量为22.79亿m3，超计划供水0.36亿m3，见表1和图1。

表1 2013年各旬灌区需水量与水库实际供水量对比统计表

图1 2013年各旬灌区需水量与水库供水量对比统计图

从图1反映出平水年景时水库在3月下旬—5月中旬(春灌期)、6月上旬—9月中旬(棉花生长期)、11月(秋灌期)不能满足灌区需水要求，这些时段供需水量矛盾突出，其余时段基本能满足灌区需水要求。

2.2 丰水年克孜尔水库调蓄水情况

2016年克孜尔水库天然入库水量为31.56亿m3，属丰水年。2016年渭干河灌区计划灌溉面积409.75万亩，灌区计划需水量为21.89亿m3，实际供水量28.53亿m3(以渭干河龙口站计量),超计划供水6.64亿m3。表2和图2对比了各旬灌区需水量与水库实际供水量。

表2 2016年各旬灌区需水量与水库实际供水量对比统计

图2 2016年旬灌区需水量与水库供水量对比统计

图2反映出丰水年景时水库除3月下旬—5月上旬(春灌期)不能满足灌区需水要求外，其余时段基本均能满足。

综上所述：无论是平水年景还是丰水年景，水库每年4月上旬和中旬均无法满足灌区的需水要求，主要原因：一是水库泥沙淤积严重，致使兴利库容减少，水库调蓄能力逐年降低；二是近几年渭干河灌区灌溉面积基本维持在近410万亩，远远超过设计灌溉面积320万亩，而春灌棉花面积高达200万亩；加之水库设计保证率为80%，因而，实施“两高一低”的动态汛限水位控制运用方式，有效解决了渭干河灌区小麦二水和棉花头水用水需求。

2.3 2013年、2016年克孜尔水库蓄供水情况

图3是克孜尔水库平水年2013年度和丰水年2016年两个典型年同期库水位变化过程线。大致可以看出：无论是平水年还是丰水年，克孜尔水库春季2月的蓄水水位及秋季10月的蓄水水位均能达到1149.50m高程以上，即基本上达到正常蓄水位的运行指标。说明近7年来水库采用“两高一低”动态汛限水位控制运用的方式，进一步提高了水库的蓄满率，缓解了渭干河灌区每年春灌、冬灌严重缺水时的矛盾。

图3 克孜尔水库2013年、2016年库水位变化过程线图

图4 克孜尔水库近七年同期日均库水位过程线

通过图4分析可知，近7年来的同期日均库水位对比，主汛期采用1142.00～1143.00m高程控制运行，总体上不影响秋冬季和春季蓄水要求，水位均可达到1149.00m以上。

3 汛限水位动态控制运用效益分析

克孜尔水库自从实施汛限水位动态控制运用，抬高汛限水位，水库的效益提升比较明显，汛期洪水资源浪费减少，水库蓄满率明显提高。特别是自2010年以后初汛期汛限水位由1142.00m上调至1144.00m，极大缓解了灌区复播玉米及棉花苗用水紧张的矛盾；2011年后汛期汛限水位从1144.00m抬高到1145.75m，水库蓄满率提高36.0%以上，特别是2015年、2016年水库初汛期、后汛期增加蓄水量近2.1亿m3，见表3。农业供水量由28.40亿m3增加到33.38亿m3,增幅19.0% 。汛期利用低水位有利时机，进行异重流排沙，增加排沙量28.18万t。以上措施的实施，极大缓解了渭干河灌区用水紧张的局面,同时也减缓了水库泥沙淤积的速率。

水库汛期实施动态汛限水位控制运行的优势包括以下几点：

a.可以有效降低百年一遇大洪水发生时水库的防洪高水位。采用1143.00m汛限水位控制运用，库水位最高将达到1149.65m(防洪高水位)，低于库盘淹没线1150.60m，可降低上游淹没损失到最小程度，对渭干河流域整体安全防洪及工程度汛都十分有利。

2016年8月1日水库拦蓄40年一遇大洪水，最大洪峰流量3420m3/s，库水位从1140.55m(相应库容0.76亿m3)起开始调洪。历时35h至8月2日19时库水位上涨至1146.40m(相应库容2.27亿m3)，库水位涨幅达5.85m，1日内拦蓄洪量1.51亿m3。

b.可有效提高水库排沙比，有利于水库减缓泥沙淤积速度。对比表4克孜尔水库2012—2015年共4个年度的排沙效果分析，2013年、2014年排沙效果十分理想，出库总沙量达到600万t左右，最高排沙比高达116.2%；两年主汛期7月的排沙效果更为突出，出库沙量均大于入库沙量，基本达到水库不落淤的冲沙效果。这两年主汛期7月的库水位平均值分别为1137.12m和1136.60m，这是取得较好排沙效果的先决条件。

表4 克孜尔水库2012—2014年水沙特征值

c. “8.1洪水”洪尾拦蓄洪水安全及效益分析。2016年“8.1洪水”接近尾声时,根据后期5日无降雨预报将库水位由汛限水位1143.00m蓄至1146.40m,超蓄水位3.4m,超蓄水量1.04亿m3,增加发电量670.0 万kW·h,在调度“8.1洪水”期间，克孜尔水库泄洪流量(550m3/s)始终没有超出下游河道的安全行洪标准(750m3/s)，拦蓄洪水1.51亿m3，消峰率达83.9% 。实践证明，超蓄部分水量，可以通过发电消落到1143.00m(汛限水位)以下。

4 结 语

实践证明，克孜尔水库实施汛限水位动态控制，提高了洪水资源利用率，有效缓解了渭干河灌区需供水矛盾，为渭干河经济可持续发展提供了保障。

[1] 王本德,周惠成.水库汛限水位动态控制理论与方法及其应用[M].北京：中国水利水电出版社，2006.

[2] 新疆水利水电勘测设计研究院.新疆渭干河克孜尔水库设计报告[R].乌鲁木齐:新疆水利水电勘测设计研究院,1995.