新疆伯斯阿木水库初期蓄水方案研究

张楚迪

（新疆维吾尔自治区灌溉排水发展中心，乌鲁木齐 830000）

水利工程下闸蓄水是工程建设中重要的环节，水库蓄水方案的拟定应既满足蓄水期防洪度汛要求，又能使水库尽早发挥工程效益［1］。初期蓄水方案的拟定是对大坝等挡水建筑物设计施工质量的全面检验， 但初期蓄水条件往往受到多种制约因素的影响［2-3］，包括移民搬迁、工程形象进度及库底清理工作等［4］。基于多种因素，本文结合工程实际情况，确定清水河伯斯阿木水库的初期蓄水原则， 研究制定安全可靠的蓄水方案。

1 工程概况

伯斯阿木水库工程位于新疆维吾尔自治区和硕县境内的清水河出山口附近， 距离下游清水河克尔古提水文站约0.6 km，距离和硕县城约17 km，坝址断面控制流域面积1021.28 km2， 多年平均年径流量1.26 亿m3。 该工程是清水河流域规划推荐的控制性水利枢纽工程，具有灌溉、防洪等综合效益。水库正常蓄水位1484.0 m，死水位1422.0 m，兴利调节库容2194 万m3，总库容2488 万m3。工程的新建可有效地拦蓄清水河洪水，同时配合下游堤防护岸工程，将下游防洪保护对象的防洪能力由现状不足5 年一遇提高到30 年一遇， 有效缓解洪水对下游灌区的危害，保护流域各族群众的生命财产安全； 可有效控制和调配水资源， 解决和硕县清水河灌区季节性缺水问题，改善灌区灌溉供水条件。

截至2023 年6 月中旬，沥青混凝土心墙砂砾石坝、表孔溢洪洞、导流兼深孔泄洪洞、灌溉放水洞（生态放水洞）等主体工程，以及金属结构工程、安全监测工程、 水情自动测报系统与移民验收等工作均已完成验收阶段相关工作，具备下闸蓄水条件［5］。

根据相关规程规范［6-7］，蓄水前应进行下闸蓄水验收， 编制蓄水计划是下闸蓄水应具备的必要条件。 为保障伯斯阿木水库工程下闸蓄水顺利实施，本文结合工程形象面貌要求，设计代表年来水量及下游综合利用要求， 制定初期蓄水原则与要求，拟定初期蓄水计划，根据下闸蓄水相关要求，模拟分析水库下闸蓄水过程及蓄水节点，在此基础上分析水库下闸蓄水对下游灌区和生态的影响，为工程下闸蓄水防洪度汛提供技术依据，保障工程下闸蓄水顺利实施。

2 基础资料

2.1 径流情况

依据克尔古提站1957—2015 年径流系列资料统计，清水河多年平均年径流量为1.258 亿m3，多年平均流量为3.99 m3/s； 下闸蓄水阶段通过设计径流复核仍然采用初设阶段设计径流成果。在此基础上，按照规范要求，选择P=25% （1992年）、P =50%（1982 年）、P=25% （1979年）3 个 典 型年逐日流量过程进行下闸蓄水计算分析，设计年径流年内分配成果如表1。

表1 伯斯阿木水库工程坝址处设计年径流年内分配成果

2.2 灌溉需水量

灌溉需水量采用和硕县水利局提供2023 年农业灌溉用水计划，和硕县清水河灌区2023 年地表水灌溉用水量为7320 万m3。清水河引水渠首位于伯斯阿木水库坝址下游约0.6 km 处，区间无水量汇入、无引水工程引水， 水库坝址断面地表水需水过程即为灌区在渠首断面对水库的需供水过程。伯斯阿木水库坝址断面清水河灌区地表水需供水过程如表2。

表2 清水河灌区地表水需供水过程

2.3 生态要求

根据《关于新疆和硕县清水河伯斯阿木水库工程环境影响报告书的批复》文件要求，为保证水库工程坝址断面和清水河引水枢纽断面以下河段维持基本的河道生态，需下泄生态基流，防止河段出现断流现象。每年枯水期（10 月—次年3 月）按水库工程坝址断面多年平均流量的10%下泄，丰水期（4—9 月）按月调度， 年均不低于坝址处多年平均流量的30%下泄。

2.4 蒸发渗漏损失

采用清水河克尔古提站多年Φ200 mm 蒸发器观测资料。 清水河克尔古提站多年平均蒸发量为1914.05 mm，考虑综合折算系数0.549，折算成大水体的多年平均蒸发量为1050.8 mm。

水库两岸山体雄厚， 无贯穿水库的大裂隙，水库周边地形封闭条件较好，无集中渗漏通道及邻谷渗漏问题，地质条件较好，水库渗漏损失以中等水文地质条件考虑， 渗漏损失按月平均蓄水量的1.0%计算。

2.5 库容特性

水库水位—面积—库容曲线采用初设阶段原始库容曲线成果，如表3。

表3 伯斯阿木水库水位—面积—库容曲线特性

3 初期蓄水原则与蓄水方案

3.1 蓄水原则及要求

水库初期蓄水的原则应在确保大坝防洪、 蓄水安全前提下，尽可能地合理加快初期蓄水进程，尽早发挥工程效益，不影响已建工程和下游的生态环境，同时保障下游用水的需要。针对水库实际情况，结合专家咨询意见，制定初期蓄水原则及要求如下：

（1）水库蓄水方式为导流兼深孔泄洪洞下闸后，通过控制闸门开度下泄水量， 满足下游灌区经济社会及生态基流下泄要求； 直至水库蓄至灌溉放水洞进口底板高程1417.0 m， 灌溉放水洞接替导流兼深孔泄洪洞（闸门完全关闭）向下游供水。

（2）水位上升速率坝体及库岸滑坡体稳定具有显著影响［8］，因此需严格控制库水位上升速度，初期蓄水期间库水位上升速率按2 m/d 控制， 蓄5 m 停3 d。当来水大于下游供水时， 库水位上升超过限制上升速度时应停止蓄水，水库向下游放水。

（3）水库初期蓄水期间要对坝体连续观测，严格监测蓄水期坝体在水荷载作用下有无异常现象，若坝体变形、 孔隙水压力或渗漏量出现突然增大的现象，则应立即停止蓄水（必要时要立即降低水位）待查明原因或做出处理后，方可继续蓄水。

3.2 蓄水方案拟定

通过对比分析清水河来水与下游用水过程，P=85%来水频率下， 清水河3—11 月月平均来水量小于下游灌区用水量，此时水库不蓄水，水库按照天然来水正常放水［9］；12 月—次年2 月为非灌溉期，水库入库水量大于下泄水量，水库可蓄水。同时为使水库尽早发挥作用，早日完成蓄水，在工程具备防洪度汛能力的情况下， 可结合清水河汛期来水大的特点，抢蓄洪水。根据施工总体进度安排，伯斯阿木水库工程挡水建筑物、表孔溢洪洞、导流兼深孔泄洪洞、灌溉放水洞、金属结构安装及水库移民工作预计在2023 年6 月上旬完成并通过验收，具备下闸蓄水条件。

因此，结合清水河来水特点、下游灌区用水要求及工程形象面貌要求分析， 同时结合工程总体进度要求，本次初期蓄水起始时间初步安排在2023 年6月中旬。在此基础上，统筹考虑下游灌区用水、工程下闸蓄水时间节点要求及清水河洪水特性， 在做好下闸蓄水防洪度汛方案工作的基础上，拟定2023 年6 月15 日和2023 年6 月30 日下闸蓄水两组方案。

3.3 蓄水计算

针对拟定的两组蓄水方案， 在选择死水位1422.0 m 和正常蓄水位1484.0 m 作为初期蓄水节点的基础上， 为分析蓄水与下游各业用水及防洪调度的关系，需掌握泄水建筑物发挥作用的蓄水时间，增加灌溉放水洞进口底板高程1417.0 m、 表孔溢洪洞进口底板高程1477.5 m 及汛限水位1480.4 m 3 个蓄水节点， 蓄水起始水位为导流洞进口底板高程1403.0 m。

根据初期蓄水原则， 利用上述基础资料对拟定的初期蓄水方案进行偏丰水年（P=25%）、平水年（P=50%）、偏枯水年（P=85%）蓄水计算。水库蓄水时间与水库水位如图1，初期下闸蓄水计算成果如表4。

图1 水库蓄水时长与水库水位关系

表4 初期蓄水计算成果统计

3.4 对下游影响分析

伯斯阿木水库在2023 年6 月15 日下闸蓄水。根据清水河流域灌区用水计划， 伯斯阿木水库灌溉用水及生态基流主要通过导流兼深孔泄洪洞及灌溉放水洞下泄， 导流兼深孔泄洪洞进口底板高程为1403.0 m， 灌溉放水洞进口底板高程为1417.0 m。根据本次拟定的下闸蓄水方案，不同来水频率下，水库可在15～30 d 左右蓄至1417.0 m；至当年7 月下旬，水库水位均可蓄至1422 m 以上，库水位可满足下泄灌溉用水及生态基流下泄要求。因此，伯斯阿木水库下闸蓄水不会对坝址下游生态基流、 下游农业灌溉用水要求产生影响。

4 结语

（1）伯斯阿木水库正常蓄水位以下库容为0.23 亿m3，占断面多年平均来水量1.26 亿m3的18.3%， 水库受蓄水停留时间和调度运行方式的制约， 蓄水时间有所延长， 本次初步拟定于2023 年6 月15 日前后择机下闸蓄水。

（2）以初蓄原则为约束，通过下闸蓄水计算，该方案下不同频率蓄至死水位的时间为20～37 d，蓄至正常蓄水位的时间为285～621 d，可满足下闸蓄水要求。 下闸蓄水期间通过导流兼深孔泄洪洞及灌溉放水洞的接替放水， 可满足下泄灌溉用水及生态基流下泄要求，不会对坝址下游生态基流、农业灌溉用水要求产生影响， 所以该工程初期下闸蓄水方案是可行的。