李 培

（四川川投田灣河開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，四川 成都 610213）

田灣流域梯級(jí)水電站的水庫(kù)調(diào)度的來(lái)水預(yù)報(bào)受到貢嘎山南坡冰川的影響，增加了水庫(kù)調(diào)度的工作量和難度。要解決此問(wèn)題，首先是要查找、分析問(wèn)題存在的原因，其次是建立切實(shí)可行解決問(wèn)題的對(duì)策，最后進(jìn)行實(shí)踐驗(yàn)證。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，“受冰川影響條件下的水庫(kù)調(diào)度對(duì)策”效果良好。

1 田灣河流域及梯級(jí)水電工程概況

1.1 流域概況

田灣河為大渡河右岸的一級(jí)支流，發(fā)源于貢嘎山西側(cè)的康定縣境。上游稱(chēng)莫溪溝，大致由北向南流，至子梅轉(zhuǎn)向東南流，在魏石達(dá)上、下先后有貢嘎溝和騰增溝分別自左、右岸入?yún)R后即稱(chēng)為田灣河。下行至界碑石進(jìn)入石棉縣境并有環(huán)河自右岸匯入，水量大增，繼續(xù)向東南流至金窩下游1 km處的龔家溝口轉(zhuǎn)向東北流，途經(jīng)草科、田灣在兩河口注入大渡河。干流河道全長(zhǎng)84.5 km。全流域面積1 400 km2。

田灣河地理位置界于東經(jīng)101°41’～102°11’、北緯29°12’～29°47’之間。流域左側(cè)中上游以貢嘎山與磨西溝分水，下游與兩叉河和什月河相連；右側(cè)草科以下與瓦羅溝接壤，其余則與松林河為鄰。按流域和河道特性劃分，騰增溝口以上為上游，騰增溝口～界碑石為中游，界碑石以下為下游。

本流域中、上游一般都在4 500 m以上，有雪山、冰川分布，最高者為貢嘎山主峰，海拔達(dá)7 556 m；下游除草科以下高程較低外，一般分水嶺高程亦在3 500 m以上。水流湍急是田灣河的一大特點(diǎn)，主河道巴王海（已成干海子）口至河口段河道平均坡降達(dá)44.2‰，而各支溝的坡降則更大。加之流域內(nèi)巖石風(fēng)化較甚，裂隙、崩塌、坡積皆很發(fā)育，為泥石流的形成創(chuàng)造了條件，致使本流域發(fā)生泥石流洪水的機(jī)率相當(dāng)頻繁，平均兩三年即發(fā)生一次。

環(huán)河是田灣河最大的一級(jí)支流,集水面積392 km2。其上有一天然海子—仁宗海,?？诳刂萍娣e332 km2。環(huán)河流域?yàn)闊o(wú)人區(qū),植被覆蓋良好,無(wú)人類(lèi)活動(dòng),基本屬完全的自然景觀環(huán)境。環(huán)河仁宗?？谥镰h(huán)河匯口河長(zhǎng)5.8 km，平均比降達(dá)89.7‰。流域圖詳見(jiàn)圖1。

圖1 田灣河流域水系圖

1.2 田灣河梯級(jí)水電工程概況

田灣河流域梯級(jí)電站共規(guī)劃為一庫(kù)三級(jí)，一庫(kù)是仁宗海水庫(kù)，以下依次為：金窩和大發(fā)梯級(jí)水電站工程。仁宗海電站大壩為堆石壩，壩高69 m，壩/閘址控制集水面積332/566 km2，水庫(kù)總庫(kù)容1.12億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容0.91億m3，水庫(kù)具有年調(diào)節(jié)能力；金窩電站壩型為底格欄柵壩，壩高5.5 m，壩址控制集水面積1 060 km2，庫(kù)容很小，僅具有區(qū)間日調(diào)節(jié)能力。

仁宗海電站為混合式開(kāi)發(fā)的電站，是田灣河規(guī)劃梯級(jí)中的第一級(jí)，壩址位于環(huán)河下游仁宗海海子出口附近，距界碑石約5.8 km，集水面積332 km2。

金窩電站位于田灣河中段（界碑石～喇嘛溝口），是田灣河規(guī)劃梯級(jí)中的第二級(jí)，壩址控制集水面積1 060 km2。該河段長(zhǎng)11.9 km，落差691 m，平均比降58.1‰。

大發(fā)水電站位于田灣河下段，是田灣河規(guī)劃梯級(jí)中的第三級(jí)，壩址以上流域面積1 162 km2，多年平均流量35.3 m3/s；正常蓄水位1 691.56 m，最低運(yùn)行水位1 686.87 m，調(diào)節(jié)庫(kù)容5.73萬(wàn)m3，日調(diào)節(jié)能力；電站水輪機(jī)安裝高程1 177.30 m，單機(jī)額定引用流量29.0 m3/s，最大引用流量58.0 m3/s；電站最大水頭513.8 m，最小水頭482 m，額定水頭482 m，安裝2臺(tái)120 MW水斗式水輪發(fā)電機(jī)組。

2 查找和分析問(wèn)題存在的原因

2.1 查找問(wèn)題

田灣流域梯級(jí)水電站龍頭水庫(kù)（仁宗海水庫(kù)）的水庫(kù)調(diào)度的來(lái)水預(yù)報(bào)從2009年至今其預(yù)報(bào)的入庫(kù)徑流成果精度不高，特別是在夏天和秋末的預(yù)報(bào)入庫(kù)徑流成果誤差較大，甚至出現(xiàn)違背天降雨地產(chǎn)流的物理因果關(guān)系。比如：有時(shí)降水量大，產(chǎn)流少；有時(shí)降水量少，反而產(chǎn)流多。

2.2 分析原因

有時(shí)降水量大，產(chǎn)流少；有時(shí)降水量少，反而產(chǎn)流多。這個(gè)問(wèn)題的主要原因是受貢嘎山南坡冰川降水凍積或冰川融雪的影響，而降水凍積或冰川融雪的主要原因是受溫度影響。

3 建立切實(shí)可行解決問(wèn)題的對(duì)策建模

田灣流域梯級(jí)水電站龍頭水庫(kù)（仁宗海水庫(kù)）的水庫(kù)調(diào)度的來(lái)水徑流預(yù)報(bào)模型是采用降雨產(chǎn)流的水文學(xué)方法與溫度影響降水凍積或冰川融雪的數(shù)學(xué)模型法相結(jié)合建立起來(lái)的。

圖2 研究方法總體流程

3.1 水文學(xué)方法

水文學(xué)方法是依據(jù)實(shí)測(cè)降水、流量資料經(jīng)過(guò)產(chǎn)流和匯流分析計(jì)算后得出入庫(kù)徑流預(yù)報(bào)預(yù)見(jiàn)期內(nèi)的預(yù)報(bào)值。

式中：

t—τ=1 h的預(yù)報(bào)目標(biāo)時(shí)間，即洪水到達(dá)控制斷面的時(shí)間；

τ—降雨徑流匯集到控制斷面的時(shí)間，這里取1 h；

P—降雨；

Q預(yù)報(bào)(t)—t時(shí)刻的預(yù)報(bào)流量；

Q引（t-τ）—(t-τ)時(shí)刻引田入環(huán)的流量；

Q仁（t-τ）—(t-τ)時(shí)刻仁宗海水文站的流量;

Qp（t-τ）—(t-τ)時(shí)刻降雨形成的流量（依據(jù)徑流系數(shù)演算而得）。

3.2 數(shù)學(xué)模型法

加入預(yù)報(bào)溫度因子是應(yīng)對(duì)“田灣流域梯級(jí)水電站的水庫(kù)調(diào)度的來(lái)水預(yù)報(bào)受到貢嘎山南坡冰川的影響”對(duì)策的關(guān)鍵，溫度的升高、降低是造成“有時(shí)降水量大，產(chǎn)流少；有時(shí)降水量少，反而產(chǎn)流多”主要原因。

數(shù)學(xué)模型法主要是用降水預(yù)報(bào)、洪水預(yù)報(bào)預(yù)見(jiàn)期內(nèi)的預(yù)報(bào)值作為預(yù)報(bào)因子與預(yù)報(bào)對(duì)象，同時(shí)把溫度加入進(jìn)行對(duì)比分析反演模擬得到的預(yù)報(bào)對(duì)象值。

式中：

Q(t)T—考慮受溫度（T）影響對(duì)策糾偏處理后的預(yù)報(bào)來(lái)水值；

α1—考慮受溫度（T）影響對(duì)策糾偏處理后(t-τ)時(shí)刻引田入環(huán)流量的吻合系數(shù)，它可以是確定系數(shù)或不穩(wěn)定的漸變系數(shù)；

α2—考慮受溫度（T）影響對(duì)策糾偏處理后(t-τ)時(shí)刻仁宗海水文站的流量的吻合系數(shù)，它可以是確定系數(shù)，也可以是不穩(wěn)定的漸變系數(shù)；

α3—考慮受溫度（T）影響對(duì)策糾偏處理后(t-τ)時(shí)刻降雨形成的流量的吻合系數(shù)，它可以是確定系數(shù)或不穩(wěn)定的漸變系數(shù)。

3.3 來(lái)水期望預(yù)報(bào)值

（3）式即（1）與（2）之和在實(shí)際演算中吻合系數(shù)（α1、α2、α3）使（2）式盡可能符合洪水過(guò)程的變化規(guī)律，得到更好的預(yù)報(bào)值，以提高水庫(kù)調(diào)度的來(lái)水預(yù)報(bào)精度。數(shù)學(xué)模型流程見(jiàn)（圖3）。

圖3 數(shù)學(xué)模型流程

建立預(yù)報(bào)方程（1）、（2）式采用溫度變化大和降雨產(chǎn)流反差明顯之時(shí)段的水文資料為研究樣本，引田入環(huán)流量站、仁宗海水文站為入庫(kù)站，降雨徑流依據(jù)徑流系數(shù)演算而得。入流預(yù)報(bào)可靠性以≤±20%的相對(duì)誤差為合格，其合格率為97.7%；以≤±15%的相對(duì)誤差為合格，其合格率為88.4%；以≤±10%的相對(duì)誤差為合格，其合格率為79.1%。

4 模型的檢驗(yàn)

為檢查所建模型的有效性和可靠性，根據(jù)水利電力部關(guān)于《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》要求，用田灣河流域水文站的洪水作為隨機(jī)樣本進(jìn)行模式檢驗(yàn)，檢驗(yàn)方法采用確定性系數(shù)dy進(jìn)行[8]。

式中：

SC—預(yù)報(bào)誤差的均方差；

σy—預(yù)報(bào)要素值的均方差；

用預(yù)報(bào)誤差與預(yù)報(bào)要素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得SC=8.3,σy=92.8，dy=0.97，檢驗(yàn)結(jié)果該模型的有效性為甲等。

5 入庫(kù)預(yù)報(bào)模擬

挑選暴雨強(qiáng)度大、降雨歷時(shí)長(zhǎng)同時(shí)降雨預(yù)報(bào)較理想的2015-8-28～30日暴雨洪水進(jìn)行洪水預(yù)報(bào)模擬，預(yù)報(bào)成果詳見(jiàn)表1。

表1 續(xù)

表1 田灣河流域2015年8月28～30日入庫(kù)流量預(yù)報(bào)過(guò)程

例：表1第（7）列 中 的29日01時(shí) 洪 峰 預(yù)報(bào) 值71.5 m3/s的 預(yù) 報(bào) 過(guò) 程。（7）=（4）+（5）+（6）=19.5+48.3+3.8=71.5。其中（6）3.8 m3/s，就是氣溫高冰川融雪徑流。

6 結(jié)語(yǔ)

田灣流域梯級(jí)水電站的水庫(kù)調(diào)度的來(lái)水預(yù)報(bào)受到貢嘎山南坡冰川的影響，增加了水庫(kù)調(diào)度的工作量和難度。要解決此問(wèn)題，首先是要查找、分析問(wèn)題存在的原因，其次是建立切實(shí)可行解決問(wèn)題的對(duì)策，最后進(jìn)行實(shí)踐驗(yàn)證。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，“受冰川影響條件下的水庫(kù)調(diào)度對(duì)策”效果良好?？勺鳛轭?lèi)似江河流域水電站工程的水庫(kù)調(diào)度工作借鑒和參考之用。