巴基斯坦卡洛特水电站施工期水文气象服务实践

　　摘要：为克服和解决吉拉姆河流域所属权的特殊性、安全环境的复杂性、水文资料的不完整性给卡洛特水电站施工期水情气象服务造成的诸多困难，通过分析整理历史资料，构建了代表性较强的自动测报与预报系统，对较大无控区间采用气象形势预测与水文比拟的方法进行了流量预测预报等工作，不断提高预报精度。实际运行情况表明，该电站自动测报系统稳定，水情预报精度较高，取得了較好的社会和经济效益，可为类似项目提供经验借鉴并起到一定示范效应。

　　关键词：水文气象服务;无资料区;施工期;一带一路;卡洛特水电站;巴基斯坦

　　《山西水利杂志》办刊宗旨是围绕水利工作实际，宣传与贯彻党和国家有关水利工作的方针、政策，反映与交流水利建设与管理诸方面的成绩、经验、情况、问题和意见。

　　巴基斯坦卡洛特水电站建设项目被列为“一带一路”重点项目和“中巴经济走廊”优先实施能源合作项目。卡洛特水电站所处吉拉姆河流域，绝大部分地区处于所属权存在争议的克什米尔地区，坝址以上流域面积26 700 km2.约50%的区域无法建站。巴基斯坦境内经济、交通、电力、通信等环境相对较差，政治、宗教等关系复杂，给电站施工期水情服务带来了诸多问题，甚至影响正常水文测报预报工作的开展。卡洛特水情中心需要通过优化站网布设、提高自动测报系统稳定性、充分利用现有资源，以满足水电站施工期水文气象服务工作要求。

　　1 流域概况及历史资料分析

　　卡洛特水电站建设项目是巴基斯坦境内吉拉姆(Jhelum)河规划的5个梯级电站的第4级。吉拉姆河流域多为高山峡谷，为典型的山区性河流，径流以融雪水和季节性降雨补给为主，源头没有永久冰川覆盖。流域全年降雨比较集中，干湿季节明显，3-9月为雨季。坝址以上印控克什米尔地区无水文测站(水情测站布置详见图1)。坝址处多年平均流量819m3/s，多年平均年径流量258.3亿m3。工程为单一发电任务的水利枢纽，水库正常蓄水位461.00 m，死水位451.00 m，设计洪水位461.13 m，校核洪水位467.06 m，为Ⅱ等大(二)型工程，电站装机容量720MW(4x180 MW)，设计年发电量32.13亿kW-h。

　　1.1 历史资料情况

　　吉拉姆河流域水文资料由巴基斯坦水电发展署(WAPDA)负责收集管理。流域干流设有帕坦、多迈尔、穆扎站，从1969年4月开始就有水文资料记录，序列较长，资料一致性较好(卡洛特坝址以上流域在2018年4月以前无控制性水利工程投运)。水位观测主要以人工观测为主，大部分测站水位是参照常年水位下某根水尺零高的水深，水位基面不固定，年际间水位常出现系统偏差，且大部分测站仅在每日09：00-16：00采用人工逐时观测，其他时段无资料;雨量资料绝大部分为人工观测，仅有日雨量;流量采用流速仪法施测，绝大部分站无专用渡河设施(如水文缆道、机动船等)和动力设施，主要依托断面附近桥梁渡河开展流量测验。基于多年资料分析发现，当流量大于1 500m3/s后，上述各站流量资料不完整或基本没有。

　　1.2 历史资料使用与处理

　　对于水位数据，将巴方英制单位的水深转换成公制单位，进行上下游对照，对漏测水位不进行插补，但对明显异常数据进行合理性检查，删除不合理的数据。

　　对于流量数据，将巴方英制单位的水深、流量、面积、流速等转换成公制单位，点绘逐站水深一流量关系图，参照面积、流速对异常的测点进行修正或删除。

　　针对年际间水位出现系统偏差的测站，采用2013～ 2015年数据综合分析，结合中方实测点进行校核，分析率定水位一流量关系线。用率定的综合水位一流量关系将水位转换成流量。

　　因巴方水文部门高洪测验能力有限，大水年仅观测水位，在编制预报方案前，采用水位一流量关系线，按趋势外延和曼宁公式法，对各测站水位一流量关系线进行中高水延长。

　　综上，虽然卡洛特水电站有46 a的历史资料，但因巴方水文部门测报能力有限，造成水文历史资料不完整，时间间隔较大，如降水都为日平均资料，大大制约了水情预报方案的编制以及精度等级。

　　2 水情自动测报和预报系统

　　2.1 站网布设情况

　　在分析流域水文气象特性的基础上，结合自然地理条件和现场查勘及通信测试结果，遵循“临时与永久相结合”，符合“容许最稀站网”原则，以满足水文预报要求为主导，充分考虑水电站建设对水文特性的影响，论证并确定最终站网布设方案。其中，包括20个雨量站和14个水位(文)站(2个新建水文站、4个坝区新建水位站以及在巴方水文资料基础上改建的8个水文站)。

　　2.2 预报方案

　　2.2.1 预报分区

　　为预报预见期(6h、12 h)内的坝址流量和施工期不同阶段坝区各组水尺的水位，根据卡洛特水电站坝址以上流域的自然地理特征、降雨及洪水特性，将坝址以上流域划分为8个降雨径流计算分区。

　　2.2.2 预报方案配置

　　在预报方案中，充分考虑现有的水文资料条件，选用具有实用性、可靠性且简便的产汇流模型。流域产汇流模型分别选用API模型、新安江模型、经验单位线;河道汇流选用马斯京根法，坝区水位预报采用相关图和水位系数法[1]。

　　2.3 自动测报系统

　　测报系统建设以满足水情预报为主要目标，兼顾电站发电调度的需求[2]，其主要内容为遥测水位(文)站、遥测雨量站及其避雷设施建设，中心站数据接收与网络设备配置以及应用软件等[3]。

　　由于坝址以上部分测站(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)通信资源有限，故卡洛特水电站测报系统测站数据传输仅采用中国北斗卫星作为数据传输信道，并利用国内北斗卫星数据处理中心每5 min推送一次数据进行备份。如流域内遥测站正常，当水情中心站接受数据仪器出现故障时，通过国内网络数据推送也可保证数据及时入库。自2016年10月至今，测报系统运行正常，月平均通畅率都达95%以上，满足SL 61-2015《水文自动测报系统技术规范》要求。