巴基斯坦卡洛特水電站施工期水文氣象服務實踐

　　摘要：為克服和解決吉拉姆河流域所屬權的特殊性、安全環境的復雜性、水文資料的不完整性給卡洛特水電站施工期水情氣象服務造成的諸多困難，通過分析整理歷史資料，構建了代表性較強的自動測報與預報系統，對較大無控區間采用氣象形勢預測與水文比擬的方法進行了流量預測預報等工作，不斷提高預報精度。實際運行情況表明，該電站自動測報系統穩定，水情預報精度較高，取得了較好的社會和經濟效益，可為類似項目提供經驗借鑒并起到一定示范效應。

　　關鍵詞：水文氣象服務;無資料區;施工期;一帶一路;卡洛特水電站;巴基斯坦

　　《山西水利雜志》辦刊宗旨是圍繞水利工作實際，宣傳與貫徹黨和國家有關水利工作的方針、政策，反映與交流水利建設與管理諸方面的成績、經驗、情況、問題和意見。

　　巴基斯坦卡洛特水電站建設項目被列為“一帶一路”重點項目和“中巴經濟走廊”優先實施能源合作項目。卡洛特水電站所處吉拉姆河流域，絕大部分地區處于所屬權存在爭議的克什米爾地區，壩址以上流域面積26 700 km2.約50%的區域無法建站。巴基斯坦境內經濟、交通、電力、通信等環境相對較差，政治、宗教等關系復雜，給電站施工期水情服務帶來了諸多問題，甚至影響正常水文測報預報工作的開展。卡洛特水情中心需要通過優化站網布設、提高自動測報系統穩定性、充分利用現有資源，以滿足水電站施工期水文氣象服務工作要求。

　　1 流域概況及歷史資料分析

　　卡洛特水電站建設項目是巴基斯坦境內吉拉姆(Jhelum)河規劃的5個梯級電站的第4級。吉拉姆河流域多為高山峽谷，為典型的山區性河流，徑流以融雪水和季節性降雨補給為主，源頭沒有永久冰川覆蓋。流域全年降雨比較集中，干濕季節明顯，3-9月為雨季。壩址以上印控克什米爾地區無水文測站(水情測站布置詳見圖1)。壩址處多年平均流量819m3/s，多年平均年徑流量258.3億m3。工程為單一發電任務的水利樞紐，水庫正常蓄水位461.00 m，死水位451.00 m，設計洪水位461.13 m，校核洪水位467.06 m，為Ⅱ等大(二)型工程，電站裝機容量720MW(4x180 MW)，設計年發電量32.13億kW-h。

　　1.1 歷史資料情況

　　吉拉姆河流域水文資料由巴基斯坦水電發展署(WAPDA)負責收集管理。流域干流設有帕坦、多邁爾、穆扎站，從1969年4月開始就有水文資料記錄，序列較長，資料一致性較好(卡洛特壩址以上流域在2018年4月以前無控制性水利工程投運)。水位觀測主要以人工觀測為主，大部分測站水位是參照常年水位下某根水尺零高的水深，水位基面不固定，年際間水位常出現系統偏差，且大部分測站僅在每日09：00-16：00采用人工逐時觀測，其他時段無資料;雨量資料絕大部分為人工觀測，僅有日雨量;流量采用流速儀法施測，絕大部分站無專用渡河設施(如水文纜道、機動船等)和動力設施，主要依托斷面附近橋梁渡河開展流量測驗。基于多年資料分析發現，當流量大于1 500m3/s后，上述各站流量資料不完整或基本沒有。

　　1.2 歷史資料使用與處理

　　對于水位數據，將巴方英制單位的水深轉換成公制單位，進行上下游對照，對漏測水位不進行插補，但對明顯異常數據進行合理性檢查，刪除不合理的數據。

　　對于流量數據，將巴方英制單位的水深、流量、面積、流速等轉換成公制單位，點繪逐站水深一流量關系圖，參照面積、流速對異常的測點進行修正或刪除。

　　針對年際間水位出現系統偏差的測站，采用2013～ 2015年數據綜合分析，結合中方實測點進行校核，分析率定水位一流量關系線。用率定的綜合水位一流量關系將水位轉換成流量。

　　因巴方水文部門高洪測驗能力有限，大水年僅觀測水位，在編制預報方案前，采用水位一流量關系線，按趨勢外延和曼寧公式法，對各測站水位一流量關系線進行中高水延長。

　　綜上，雖然卡洛特水電站有46 a的歷史資料，但因巴方水文部門測報能力有限，造成水文歷史資料不完整，時間間隔較大，如降水都為日平均資料，大大制約了水情預報方案的編制以及精度等級。

　　2 水情自動測報和預報系統

　　2.1 站網布設情況

　　在分析流域水文氣象特性的基礎上，結合自然地理條件和現場查勘及通信測試結果，遵循“臨時與永久相結合”，符合“容許最稀站網”原則，以滿足水文預報要求為主導，充分考慮水電站建設對水文特性的影響，論證并確定最終站網布設方案。其中，包括20個雨量站和14個水位(文)站(2個新建水文站、4個壩區新建水位站以及在巴方水文資料基礎上改建的8個水文站)。

　　2.2 預報方案

　　2.2.1 預報分區

　　為預報預見期(6h、12 h)內的壩址流量和施工期不同階段壩區各組水尺的水位，根據卡洛特水電站壩址以上流域的自然地理特征、降雨及洪水特性，將壩址以上流域劃分為8個降雨徑流計算分區。

　　2.2.2 預報方案配置

　　在預報方案中，充分考慮現有的水文資料條件，選用具有實用性、可靠性且簡便的產匯流模型。流域產匯流模型分別選用API模型、新安江模型、經驗單位線;河道匯流選用馬斯京根法，壩區水位預報采用相關圖和水位系數法[1]。

　　2.3 自動測報系統

　　測報系統建設以滿足水情預報為主要目標，兼顧電站發電調度的需求[2]，其主要內容為遙測水位(文)站、遙測雨量站及其避雷設施建設，中心站數據接收與網絡設備配置以及應用軟件等[3]。

　　由于壩址以上部分測站(如雨量站1、雨量站2、雨量站6、雨量站8、哈田巴拉水文站等)通信資源有限，故卡洛特水電站測報系統測站數據傳輸僅采用中國北斗衛星作為數據傳輸信道，并利用國內北斗衛星數據處理中心每5 min推送一次數據進行備份。如流域內遙測站正常，當水情中心站接受數據儀器出現故障時，通過國內網絡數據推送也可保證數據及時入庫。自2016年10月至今，測報系統運行正常，月平均通暢率都達95%以上，滿足SL 61-2015《水文自動測報系統技術規范》要求。