新疆叶尔羌河阿尔塔什水利枢纽工程坝址天然径流量计算成果合理性分析

新疆叶尔羌河阿尔塔什水利枢纽工程坝址天然径流量计算成果合理性分析

高飞

新疆新华叶尔羌河流域水利水电开发有限公司（新疆阿尔塔什水利枢纽工程建设管理局）

摘要：为满足新疆叶尔羌河阿尔塔什水利枢纽工程生态供水、灌溉、发电等综合调度需要，本文通过叶尔羌河流域13个水文站，57年系列实测径流资料，采用面积比拟法、面积内插法、区间径流模数法、径流深等值线图量算法，复核计算阿尔塔什水利枢纽工程坝址天然径流量，并进行合理性分析。

关键词：面积比拟法；面积内插法；区间径流模数法；径流深等值线图量算法；坝址

Calculation results of natural runoff at the dam site of altash water control project, Yarkand River, Xinjiang, China, rationality analysis

Gao Fei

Soar abstract:: In order to meet the needs of comprehensive regulation of ecological water supply, irrigation and power generation of altash water control project in Yarkand River, Xinjiang, a series of 57 years runoff data from 13 hydrological stations in the Yarkand River River Basin were collected, the area analogy method, area interpolation method, interval runoff modulus method and isoline graph algorithm of runoff depth are used to check and calculate the natural runoff at the dam site of Aertashi water control project, and the rationality is analyzed. 

Keywords: Area analogy method; area interpolation method; Interval Runoff modulus method; contour map algorithm of runoff depth; dam site

0 引言

叶尔羌河流域地处新疆维吾尔自治区南部，塔里木盆地西南边缘，曾是塔里木河的第一大支流。该河发源于喀喇昆仑山，由西南流向东北，流经喀什地区的叶城、塔什库尔干、克孜勒苏柯尔克孜自治州的阿克陶、泽普、莎车、麦盖提、巴楚等县，最后进入阿克苏地区的阿瓦提县境内，与阿克苏河汇合后形成塔里木河。

流域地处欧亚大陆腹地，东靠塔克拉玛干大沙漠，西临帕米高原，南接喀喇昆仑山，北为天山南脉。叶尔羌河流域5000m高程以上山区山势陡峻，岩石裸露。5000m高程以下地区沟壑发育，河道纵横，平原区除沿河一线的绿洲外，均为戈壁沙漠。全流域除灌溉绿洲、沿河分布的野生林木和为数不多的高山天然林场、草场外，其余均为荒山、荒漠，植被非常稀少。5000m高程以上的高山区常年积雪，山势高挺雄厚，为现代冰川的形成和发育创造了条件。流域冰川覆盖率占集水面积的10.5%，冰川总储量684.5km3。

叶尔羌河流域面积8.577×104km2，全长1289km，流域平均宽度66.54km。其中我国境内8.4426×104km2；以卡群水文站为界，卡群站以上为山区径流形成区，其集水面积为5.0248×104km2，卡群以下为径流散失区。叶尔羌河上游河谷狭窄，水流湍急，沟壑遍布，流域上游由叶尔羌河干流、塔什库尔干河、克勒青河及众多小的支流形成的一个不规则的“扇”状水系。

阿尔塔什水利枢纽工程位于叶尔羌河卡群水文站上游约55km处，水库坝址断面控制流域面积为46445.6km2，坝址与卡群站区间面积为3802.4km2，占卡群站以上流域面积的7.6%。由于坝址无长系列径流观测资料，本次采用以下几种方法计算其天然径流。

1 计算方法

1.1 面积比拟法

阿尔塔什坝址距上游库鲁克栏干水文站47km，区间面积13565.6km2，约占库鲁克栏干站以上流域面积的41.3%，区间面积较大，且在叶尔羌中上游有支流塔什库尔干河汇入，考虑到阿尔塔什水库坝址据下游卡群站区间面积较小，直接采用卡群站为参证站，用面积比法推求阿尔塔什坝址天然径流。公式如下：

其中：

——阿尔塔什坝址天然径流量(108m3)；

——卡群站天然径流量(108m3)；

——阿尔塔什坝址以上流域面积(km

2)；

——卡群站以上流域面积(km2)。

根据上述公式，卡群站1954-2010年多年平均径流量为66.06×108m3，即可计算出阿尔塔什坝址多年平均径流量61.06×108m3。

1.2 面积内插法

叶尔羌干流上下游为库鲁克栏干与卡群水文站，随着流域面积的增加，产流量相应增加，阿尔塔什水利枢纽工程则位于两水文站之间，因此可以采用两水文站面积内插的方法推求工程坝址区径流量，公式如下：

其中：

——阿尔塔什坝址以上流域面积(km2)；

——库鲁克栏干站以上流域面积(km2)；

——卡群站以上流域面积(km2)

——阿尔塔什坝址径流量(108m3)；

——库鲁克栏干站以上径流量(108m3)；

——卡群站以上径流量(108m3)。

根据上述公式，卡群站与库鲁克栏干站之间区间径流量为14.82×108m3，卡群与阿尔塔什坝址区间径流量为3.25×108m3，而卡群站径流量为66.06×108m3，由此可以计算出阿尔塔什坝址处天然径流量为62.82×108m3。

1.3 区间径流模数法

阿尔塔什坝址位于叶尔羌河中低山区，根据河流径流特性分析，中低山区产流明显弱于上游山区。库鲁克栏干水文站基本上控制了叶尔羌河干流中上游水量，伊尔列黑水文站则控制了塔什库尔干河大部分水量，而两水文站与卡群站区间产流因素较为相似，因此可以采用此区间径流模数推求卡群与阿尔塔什区间产流量。公式如下：

其中：

——阿尔塔什坝址天然径流量(108m3)

——卡群站天然径流量(108m3)；

——伊尔列黑、库鲁克栏干、卡群三站之间区间径流量(108m3)；

——卡群站与阿尔塔什坝址区间流域面积(km2)；

——伊尔列黑、库鲁克栏干、卡群三站之间区间流域面积(km2)；

根据上述公式，伊尔列黑、库鲁克栏干、卡群三站之间区间面积为9588km2，区间径流量4.76×108m3，区间径流模数为1.574×10-3m3/(s·km2)，由此可以计算出阿尔塔什坝址多年平均径流量64.17×108m3。

1.4 径流深等值线图量算法

叶尔羌河降水量在冰川雪线以上可达600mm，经中、低山区到河流出山口的卡群站仅为70mm，降水的垂直地带分布使河川径流沿程也具有相应变化，流域内径流深从上游山区400mm到中下游5mm变化，采用“叶尔羌河流域1956～2000年径流深等值线”量算卡群站与阿尔塔什区间径流量，经量算并折算到2010年，此区间产流0.38×108m3，再由卡群站多年平均径流66.06×108m3扣除区间径流量，即可计算出阿尔塔什坝址多年平均径流量为65.68×108m3。

2 不同方法计算成果分析

从以上四种方法可以看出：阿尔塔什坝址天然径流量介于61.06×108m3～65.68×108m3之间，最大与最小径流量相差4.62×108m3。分析原因可知：

采用面积比拟法，以卡群站为参证站，用面积比推求阿尔塔什坝址径流。叶尔羌河流域主要产区域为上游山区，库鲁克栏干站至卡群站区间并不是主要产流区，区间产流相对较小，而阿尔塔什坝址～卡群之间流域面积占卡群站以上7.6%，大于5%，因此这种方法成果精度相对较低。

采用面积内插法计算坝址径流。库鲁克栏杆与卡群站区间产流主要是塔什库尔干河，塔什库尔干河伊尔列黑站径流量为10.06×108m3，库鲁克栏杆~卡群区间产流14.82×108m3，约占卡群站径流量的22.4%。可以看出此区间产流量远小于上游山区，因此在考虑库鲁克栏杆与卡群站区间产流量较小的情况下，采用面积内插法计算阿尔塔什坝址径流量，成果相比直接面积比拟法精度要高。

采用库鲁克栏干、伊尔列黑、卡群站之间径流模数法，这种计算方法考虑了叶尔羌河中下游降雨量小，产流能力弱的因素，且三站之间区间面积相比上述两种方法面积参数进一步缩小，单位面积产流量也可进一步概化。这种方法考虑了区间流域平均海拔，地理条件等产流因素的影响，与经验是相符的，因此径流模数法计算阿尔塔什坝址径流量相比上述两种方法计算的成果精度都要高。

采用流域径流深等值线图量算卡群站与阿尔塔什坝址区间径流，再用卡群站实测径流扣除区间径流计算得坝址处天然径流。由于径流深等值线图等绘制需要大量的水文站实测资料，且与水文站分布的情况，水文站实测资料的系列长短有着较为密切的关系，而叶尔羌河流域实测资料较长的水文站点仅有卡群、伊尔列黑、库鲁克栏干等站点，站点较为稀疏，阿尔塔什坝址与卡群站区间无水文参证站点，且等值线的绘制参照的临近流域的水文站点多已撤销，利用资料年限较短，因此利用径流深等值线图量算坝址与卡群站区间径流量可能存在一定的误差。

3 径流成果的采用

经综合分析，采用区间径流模数法计算坝址与卡群站区间径流，以推求坝址处多年平均径流，其考虑因素较全面，成果相对可靠，因此本阶段阿尔塔什坝址处天然径流推荐采用区间径流模数法计算成果。即阿尔塔什坝址处多年平均天然径流量为64.17×108m3

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参考文献：

[1] 魏永霞，工程水文学，北京：中国水利水电出版社, 2010.

[2] 朱芳芳.浅议叶尔羌河水文特征[J].中国水运：下半月,2015(3)

[3] 叶尔羌河流域管理局，叶尔羌河流域规划报告，新疆莎车，2009.

[4] 沈冰,黄红虎，水文学原理，北京：中国水利水电出版社, 2008.

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