金沙江向家坝水电站施工期坝区水位预报实践.pdf

'第42巷第6期人民长江VOI．42．NO．62011年3月YangtzeRiverMar．．2011文章编号：1001—4179(2011)06—0030—02金沙江向家坝水电站施工期坝区水位预报实践储蓓(长江水利委员会水文局水文气象预报处，湖北武汉430010)摘要：施工水文预报随着工程的不断进展，将呈现出不同的技术特点。针对2008年12月向家坝水电站实施二期围堰截流后，河道水流特性及坝区水文情势较以前发生了根本变化的实际情况，阐述了两个预报难点：二期围堰截流后壅水型水库的形成及坝址下游横江的顶托影响。说明了现阶段坝区水位预报的流程及呈现出的规律。研究结果可为类似工程施工期的水文预报提供借鉴。关键词：水文预报；施工期；壅水影响；顶托影响；向家坝水电站中图法分类号：P338文献标志码：A向家坝水电站位于金沙江下游，是金沙江梯级开关系较好，二期围堰下站与向家坝水文站水位相关关发的最后一级电站。工程以发电为主，同时能改善上系较好，在实际预报过程中，一般先以屏山站水位流量游库区通航条件，并具有防洪、拦沙，兼顾灌溉和对上为依据预报出二期围堰上站及向家坝水文站的水位过游梯级电站进行反调节作用。水库总库容程，再以此预报其他站的水位过程。向家坝坝区各站51．63亿m，电站总装机容量6000MW，年平均发电预报流程见图1。量307．47亿kW·h。表l向家坝坝区及近坝区各站资料向家坝水电站于2008年l2月实施二期围堰截流后，水电站建设进入二期围堰挡水期，河道水流特性发生了根本变化：由一期围堰右岸束窄河道过流变成左岸6个导流底孔及其上面坝体缺口分流，原一期围堰右岸束窄河道坝轴线处变成由二期围堰保护的基坑，在围堰上游将形成壅水型水库，水位显著抬高，水流传播变为压力波，洪水传播速度显著加快。l向家坝坝区各站预报流程匝囤屏山站是向家坝水电站设计代表站，下距向家坝E卜堕匦坝址约28km，区问面积约300km，其问无较大支流亟LE固汇人。实际预报操作时常以屏山站水位、流量作为向L任家坝坝区各站水位预报的依据。为满足向家坝工程防洪度汛及施工安全需要，在向家坝坝区坝址上游分别建有新滩坝、二期围堰上、上图1向家坝坝区各站水文预报流程导左水位站，下游分别建有二期围堰下水位站和向家2二期围堰上站水位预报坝水文站。各站资料情况见表1。由于二期围堰上站与新滩坝、上导左水位站相关向家坝水电站于2008年12月截流后，以坝区二收稿日期：2011—01—13作者简介：储蓓，女，工程师，主要从事长江流域水情预报工作。E～mail：chub@cjh．corn．cn 第6期储蓓：金沙江向家坝水电站施工期坝区水位预报实践31期围堰上站(以下简称二围上)水位代表二期水位壅3向家坝水文站水位预报水型水库的坝前水位，因此采取水库调洪演算方法进行坝前水位及其出流量过程的预报。当水库人流量大向家坝坝址下游4．7km处有支流横江汇入，横江于出流量时，库内蓄水量增加，水位上升；当人流量小来水对位于向家坝坝址下游的向家坝水文站及二期围于出流量时，库内蓄水量减少，水位下降。因此，上述堰下站水位有比较明显的顶托作用。因此向家坝水文人出流及蓄水量的变化，组成了水库水量平衡关系，成站的水位预报主要通过建立屏山流量～横江流量一向为调洪演算的基础。水量平衡方程式为：家坝水文站水位相关关系实现。选取2006～2008年屏山、向家坝水文站同步资()△t一()△f：v2一V。(1)料，并挑选横江站大于400m／s的实测流量作为样上式移项得：本，建立屏山流量一横江流量一向家坝水文站水位关系。可以发现，当屏山流量在5000m／s以下时，屏山，+(+)一Q。=(+譬)(2)流量～向家坝水文站水位关系较为密切，但当超过此式中，，为人流量；Q为出流量；V为蓄水量；zat为时段。值时，横江来水作用使关系点据散乱，说明横江来水对蓄水量和出流量Q都是水位z的函数。因此，由库容向家坝水文站的顶托影响甚为明显，且来水愈大，点据愈偏右，来水愈小，点据相对偏左。拟定不同横江来水曲线V=I厂(Z)及泄流曲线Q=Z)可以求得+情况下屏山流量一向家坝水文站的水位关系。=z)关系曲线。应用此关系曲线即可进行二围综合以上分析，可得如下结论：(1)根据历年汛期的使用经验，并通过对横江流上站调洪演算，得到库水位及出流量的变化过程。量过程线以及向家坝坝区各站水位过程线的对比分以2009年年最大洪水过程为例，以二围上站开始析，初步确定了横江来水影响临界流量(阈值q)：汛水位z．和屏山站预报流量Q。为起始输入项，计算出期当屏山站有明显涨洪过程时，横江站影响流量为上围堰站水位及出流量过程。其中二期围堰上站计算400m／s；当屏山站来水平稳时，横江站影响流量为水位与实测水位对比见图2。200m／s；枯季横江站影响流量为200m／s。(2)根据历年横江流量顶托向家坝水文站的实测数据分析，向家坝坝址流量越小时，横江顶托作用越明显。向家坝坝址流量在5000～10000m／s时，横江流量超过临界流量每100m／s顶托0．06～0．08m；向家坝坝址流量在10000m／s以上时，横江流量超过临界流量每100m／s顶托0．04～0．06m。(3)传播时间的特性。洪水波自屏I至二期围堰上站及向家坝水文站的平均传播时间为3h，不同的洪图2二围上水位调洪演算过程与买测水位对比水涨落速度对传播时间有不同的影响。涨水速度较(时刻为02：00)快，退水较慢时，传播时间相应延长；涨水速度较慢，退由计算结果可以看出，调洪演算的效果总体较好，水较快时，传播时间相应缩短。平均误差0．14m，最大误差0．31m，涨水面计算水位(编辑：郑毅)较实况偏低，退水面较实况偏高，这与二围上顺时针绳套的水位流量关系相吻合。《下转第60页) 60人民长江2011盎分率不大于一20％的明显偏小年概率是60％(6／10)，可行的，正、负距平符号一致的概率能达到80％以上，距平百分率不小于20％的明显偏大年概率是55％效果较好。(6／11)。对于长期预报来说，定量预报值，实际上是个参考J00值。对历年的预报准确率进行分档统计，给出每个档8O6O次的预报值范围，能够预报出预报对象的量级大小，基40本上可以满足生产需求。200多种高相关预报物理因子集成的回归聚类预报物—20—40理模型，其长期预报功能和长期预报效果要比仅利用60预报对象本身序列资料的各种数理统计方法模型的预一q时间／年报功能强(特别是对大水年和大早年的预报)、效果好。图38月来水量距平百分率实测与模式计算比较所选预报物理因子的质量是决定预报物理模型分6结论与探讨辨率高低的根本因素，如何更好地选择预报物理因子，还需要进一步的分析研究。通过对三峡水库6～8月各月来水量回归聚类预(编辑：徐诗银)报物理模型的解析，发现回归聚类预报的技术思路是DiscussiononinflowofThreeGorgesReservoirforecastedbyclusteringmodelDUANHong，CHENXinguo(DepartmentofHydro—meteorologicalForecasting，BureauofHydrology，ChangjiangWaterResourcesCommission，Wuhan430010，China)Abstract：Inordertocarryoutmid—longperiodforecastofinflowofThreeGorgesReservoir，weestablishedtheregressionclusteringphysicalmodeltaking500hPaheightfieldofnorthhemisphere，seasurfacetemperaturefieldinPacificOcean，pres—surefieldonthegroundofnorthhemisphere，100hPaheightfieldofnorthhemisphere，and74circulationfeatureindexesastheforecastingfactors．Theestablishedmodelissolvedbyregressionequationandcheckedbyregressionefects．Wemadeamid—longtermperiodforecastforaverageinflowofThreeGorgesReservoirfromJunetoAugustbasedonthemode1．TheresultshowsthatthemodelisfeasibleinforecastinginflowofThreeGorgesReservoirfromJunetoAugust．Theprobabilityofanomalya-chievesmorethan80％，whichbasicallymeetsproductiondemand．Keywords：regressionclustering；forecasting；inflow；ThreeGorgesReservoir■⋯⋯’⋯】⋯】⋯⋯，⋯⋯，-0l，-0‘】⋯】⋯l‘(上接第31页)WaterlevelforecastingatXiangjiangbadamsiteinJinshaRiverduringconstructionperiodCHUBei(DepartmentofHydro—meteorologicalForecasting，BureauofHydrology，Chan~iangWaterResourcesCommission，Wuhan430010，China)Abstract：Constructionhydrologicalforecastingshowsdiferentfeatureswiththeprogressofproject．InviewofthechangeofchannelflowcharacteristicsandhydrologicalregimeatdamsiteafterthestageIIcofferdamclosureofXian~iabaHydropowerSta—tioninDecember2008，Weillustratetwodificultiesinforecasting，namelytheformationofbackwaterreservoirandbackwatereffectofHen~iangRiverdownstreamthedamsite，anddemonstratethelawsandproceduresofthewaterlevelforecastingatthisstage．Theresultscanbereferredbysimilarconstructionhydrologicalforecasting．Keywords：hydrologicalforecasting；constructionperiod；backwatereffect；jackingeffect；XiangjiabaHydropowerStation'