方案，通过连续3 a施工期防洪调度、灌溉调度实例检验，说明了该方案基本可行，同时也指出建立科学完善的洪水预报及气象服务信息系统是水库实施风险调度安全保障。

关键词：设计洪水；汛期；限制水位；调度

1 工程概况

克孜尔水库位于新疆拜城县境内渭干河干流木扎提河与支流克孜河交汇处，是目前塔里木河水系渭干河流域上的一座以灌溉、防洪为主，兼有水力发电等综合效益性的大型控制性水利枢纽工程，1992年主体工程竣工并投入蓄水运行。该工程在经历两次近场区5.7级、4.9级地震（震中距坝址小于18 km）及两次渭干河历史特大洪水（2 590 m³/s和3 677 m³/s）后，于2009年5月实施水库除险加固，2011年8月工程完工。克孜尔水库除险加固工程设计总库容7.25亿 m³，正常高水位1 149.60 m，相应库容4.28亿m³，工程规模为一等大（1）型，主、副坝型为黏土心墙砂砾壳坝，最大坝高47.60 m；大坝设计洪水标准为500年一遇，洪峰流量7 214 m³/s；校核洪水标准为5 000年一遇，洪峰流量为11 156 m³/s。

2 渭干河流域洪水成因及类型

2.1 流域冰川分部特征

渭干河流域地处新疆塔里木盆地腹地北缘、天山南簏西段，流域总面积72 420 km²，其中坝址以上系渭干河主要产流区，总面积16 637 km²。构成流域水系的五条源流地处海拔2 300～6 995 m之间，在海拔3 200 m以上的高山区，山势陡峭、长年积雪，冰川覆盖总面积达1 200～

1 780 km²，其中的木扎提河和克孜尔河两条主要支流的冰川融雪水占各自年径流总量的82.20 %和46.80 %。

2.2 流域降水分部特征

根据新疆地区暴雨路径分析，无论是天山弧形路径或天山东移路径都会经过该流域，发生暴雨机率较大,形成暴雨类型既有短时局部性大暴雨及中历时区域性大暴雨,又有长时、大范围的持续性大雨。降雨空间分布随着高程的增加略有增大：平原区降水量50～60 mm，出山口带100～150 mm，中高山区降水量200～900 mm流域多年平均年降雨量为104 mm，其中5-8月份降雨约占65 %，暴雨多集中在7-8月份,可占53 %,洪峰出现次数集中在7月中旬至8月上旬。

由于构成渭干河5条河流分布特点和大气环流特征，决定了渭干河洪水类型为冰川融雪型，暴雨型，冰川融雪型与暴雨混合型。洪水过程大致区分为：每年4-6月以冰川融雪补给为主产生的春汛期洪水，6月下旬～9月初以暴雨补给为主的主汛期。暴雨一般主要发生在支流的台勒维其克河、卡拉苏河和克孜尔河的上游山区，这一时期的洪水过程峰型尖瘦、历时短。

3 渭干河汛期划分及分期设计洪水

为了科学合理解决水库调度运行在存在的防洪与兴利之间的矛盾，依据实测水文系列中的洪水发生频次和洪水量级研究初汛期、主汛期、后汛期的合理划分，并对汛期不同时段进行洪水设计。

3.1 干支流历史洪峰数理统计

为准确划分渭干河汛期，表1对1958-2008年间的渭干河干支流及克孜尔水库站年最大洪水实测资料进行了统计分析，干支流发生洪水的频次大于46 %的主要集中在7月份；其次为8月份，约战占14 %～47 %；6月相对较少，约占4 %～26 %；其余各月发生洪水的频次小于8 %。五条支流汇合后形成克孜尔水库入库洪水发生的频次在5～8月份各占比例依次为：3 %、20 %、50 %和27 %，说明渭干河在6～8月份为灾害性洪水易发时期，即渭干河汛期。

3.2 克孜尔水库站日均流量模糊分析

渭干河流域洪水具有明显的季节性变化规律，即：逐渐增强，然后减弱的过程。运用模糊水文学关于成因分析、概率统计分析与模糊集分析相结合的研究方法，分别取日平均流量150 m³/s及250 m³/s为阀值计算克孜尔水库站6-9月各日的隶属度见图1、图2。

从图1中可以看出，各日属于汛期的隶属度呈现单峰，即日平均流量大于阀值150 m³/s的时间是比较集中的，若取隶属度0.5以上为判定主汛期的指标，则主汛期在7月12日至8月22日。

从图2中可以分析出，各日属于汛期的隶属度呈现三个峰，6月10日至7月14日与8月16日至9月5日期间有峰出现，但峰值较小，7月15日至8月15日期间峰值高而且连续，由此可以分析出克孜尔水库的汛期为6月10日至9月5日，初汛期为6月10日至7月14日，主汛期为7月15日至8月15日，后汛期为8月16日至9月5日。

综合上述分析结果，结合克孜尔水库运行17年的调度运行管理经验，考虑仍然可能存在的不可预见性，最终确定克孜尔水库汛期划分为初汛期为6月1日至7月9日，主汛期为7月10日至8月20日，后汛期为8月21日至9月5日。

3.3 分期设计洪水

根据渭干河1960-2008年入库洪水系列资料，采用频率曲线法，在运用矩阵法对系列统计参数估算的基础上，用适线法选配P－Ⅲ型频率曲线推算各分期时段内的设计洪峰流量如下表2。其中，主汛期设计洪水过程与年最大设计洪水过程比对后，主汛期频率在0.02 %～1 %间的稀遇洪水流量比年最大设计洪水流量偏小2 %～8 %，年最大洪峰流量频率曲线略高于主汛期设计洪峰流量曲线，线型曲率相近，处于偏安全考虑，主汛期设计洪峰仍使用年最大设计洪水频率系列。

4 汛期调洪计算复核

4.1 工程安全度汛设计标准

克孜尔水库除险加固工程大坝安全度汛标准是按500年一遇洪水频率设计，相应洪峰流量7 213 m³/s，相应设计洪水位1 152.72 m；按5 000年一遇洪水频率校核，相应洪峰流量11 156 m³/s，相应校核洪水位1 155.78 m；水库承担下游的防洪标准按100年一遇洪水频率设计，相应洪峰流量4 627 m³/s，相应防洪高水位1 151.89 m。

4.2 汛期动态汛限水位的确定

克孜尔水库除险加固前的原始库容6.40亿m³至2007年已淤积1.79亿m³，库容损失率近28 %。考虑目前水库泥沙淤积十分严重,并遵循设计规定的“汛期空库迎洪”的排沙与防洪调度规则，认为汛期限制水位应分阶段逐年由初步设计值1 142 m提高至除险加固设计值1 145.75 m，因此除险加固工程施工期间宜选择动态汛期限制水位方式控制运用。

除险加固工程施工于2009年5月正式动工，要求汛未开始主副坝防浪墙及溢洪道泄水建筑物的拆除，2010年主汛前完成坝体加高及启闭机、闸门等机电设备的安装工作。因此，2009年、2010年初汛期及主汛期汛限水位仍延用初始设计值1 142 m；为保证冬灌供水任务，确定后汛期汛限水位为1 144 m。

2011年通过蓄水安全鉴定，主汛前主体工程全面完工，但尚未竣工验收，确定初汛期汛限水位为1 144 m，主汛期汛限水位为1 142 m，后汛期汛限水位为1 144 m。

4.3 调洪计算成果

各分期设计洪水均采用设计审批的100年一遇、500年一遇和5 000年一遇洪水标准，下游河道安全泄量750 m³/s，水库水位～库容曲线采用现状2007年实测值进行调洪计算，调洪演算成果见表3。复核计算结果表明：

①初汛期即是从1 144 m起调，坝前最高水位也在1146.18m以下，距坝顶拆除最低高程1 153.40 m相差7.20 m左右，安全余度较大。

②主汛期从初始汛限水位1 142 m起调，坝前最高水位为1 153.62 m，距拆除前的防浪墙顶高程1 155.80 m相差2.18 m，满足坝体正常运用时的规范要求；与新建防浪墙顶高程1 159.40 m相差5.80 m，安全余度较大。

③后汛期即是从1145 m起调，坝前最高水位在

1 146.36 m左右，距防浪墙拆除时的最低高程1 153.40 m相差在7 m左右，安全余度较大。

通过以上复核计算成果对比，施工期初汛期及后汛期选择1 142 m或1 144 m做为汛期限制水位，水库调度既不受施工影响，也可安全度汛；但主汛期选择1 142 m做为汛期限制水位，坝前最水位较高，基本满足坝体正常工况运行，要求防浪墙及泄水建筑物拆除施工只能在2009年的后汛期进行，2010年主汛前务必完成挡水工程的加高加固施工。

5 除险加固施工期间的水库安全调度

克孜尔水库除险加固工程施工2009年5月20日开工，2011年8月完工。施工期间克孜尔水库调度引用分期设计洪水研究成果，在确保工程安全的前题下科学调度了2010年“7.29”特大洪水；适时提高后汛期汛限水位，适量拦蓄汛未洪水，有效减少水资源浪费。

5.1 防洪调度

拜城盆地受持续三天的强降水天气过程影响，渭干河流域于2010年7月29日发生双峰型特大洪水。根据克孜尔水库洪水预报系统7月29日早10:00的洪水预报：预测7.29洪水最大洪峰流量为3 473 m³/s，洪峰入库时间为29日19：00。实测结果：29日下午18:00洪峰流量为3 360 m³/s的特大洪水入库，三日洪量3.26亿m³，超过设计重现期P=1 %的三日洪量3.24亿m³，位居渭干河历史洪水第二位。

“7.29”特大洪水入库时，起调库水位为1 141.44 m，低于主汛起设计汛限水位1 142 m。根据克孜尔水库洪水预报系统连续10 a的成功经验和预报精度，对预报洪水过程及三日内气象云图位移趋势研究后认为：此次特大洪水可实施风险调度，即：当库水位达到设计汛限水位1 142 m后，分时段逐步调增出库泄量。至7月30日12:00，气象预报7月31日～8月1日渭干河流域仍有强降水天气过程，水库自31日18:00起加大泄水至1 000 m³/s。第二次洪峰流量为1 640 m³/s的洪水于8月1日3:00入库，之后呈现缓慢消退趋势，水库泄洪于21:00下闸调减泄量至700 m³/s（见图3）。水库拦蓄洪水1.24亿m³，削峰率70.20 %，测算直接防洪减灾效益21.70亿元。

5.2 灌溉调度

根据渭干河年径流统计资料显示，2010年径流量总量34.20亿 m³，2011年10个月的径流总量25.20亿 m³，均大于同期多年平均值26.20亿m³和23.60亿m³，为典型的丰水年景。为了减少水资源浪费，水库调度在首先遵循施工期安全蓄水原则的前题下，对持续两年的丰水年景进行了科学合理调蓄。

根据渭干河后汛期洪水特点和灌区农业用水需求，选择2010年后汛期、2011年初汛期及后汛期汛限水位均为1 144 m，及时拦蓄汛未洪水，与历年相比多调蓄水量约1.54亿m³，特别是除险加固工程完工后的2011年，水库调度方案在初汛期适当提高初设汛限水位1 142 m至1 144 m，较大程度地缓解了灌区历年6月下旬至7月上旬用水紧张的矛盾；同时水库秋季调蓄水位于2011年10月25日首次达到了1 149.54 m，与设计正常高水位1 149.60 m仅差6 cm，较2009年以前同期库水位提高近1 m，灌溉调蓄功能得到了充分发挥。

6 结 语

渭干河流域由五条支流构成，在克孜尔水库上、下游共设有七座稳定的水文基本观测站，实测水文系列长达50余年，是渭干河汛期划分和分期设计洪水计算分析的基本依据，同时也大幅度提高了分析成果的准确度和可信度。

克孜尔水库在除险加固工程施工期间，综合节点工期、安全度汛、灌溉调蓄等因素，利用可靠的分期设计洪水成果对坝前水位进行安全复核，选择了施工期动态汛限水位控制运用的调度方案。通过实际运行检验，在确保工程安全的同时，充分发挥了水库应有的防洪与灌溉效益，说明该方案基本可行。

水库实施动态汛限水位控制运用是属于有风险的调度管理模式，克孜尔水库除险加固施工期科学调度2010年“7.29”特大洪水实例证实，除了选择合理的动态汛限水位之外，准确的洪水预报成果和气象预报信息也起到了安全保障作用。因此，水库动态汛限水位运用必须与完善的河道洪水预报系统及气象信息有机结合，水库风险调度才有应用价值。

参考文献

[1]新疆渭干河克孜尔水库除险加固枯水期及分期设计洪水分析计算[R].新疆水文水资源局,2008.11.

[2]新疆渭干河克孜尔水库除险加固工程施工期水库调度运行方案[R].新疆水利水电勘测设计研究院,2009.2