摘要：為克服和解決吉拉姆河流域所屬權(quán)的特殊性、安全環(huán)境的復(fù)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(wù)造成的諸多困難，通過(guò)分析整理歷史資料，構(gòu)建了代表性較強(qiáng)的自動(dòng)測(cè)報(bào)與預(yù)報(bào)系統(tǒng)，對(duì)較大無(wú)控區(qū)間采用氣象形勢(shì)預(yù)測(cè)與水文比擬的方法進(jìn)行了流量預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)等工作，不斷提高預(yù)報(bào)精度。實(shí)際運(yùn)行情況表明，該電站自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)穩(wěn)定，水情預(yù)報(bào)精度較高，取得了較好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，可為類似項(xiàng)目提供經(jīng)驗(yàn)借鑒并起到一定示范效應(yīng)。

　　關(guān)鍵詞：水文氣象服務(wù);無(wú)資料區(qū);施工期;一帶一路;卡洛特水電站;巴基斯坦

　　《福建水力發(fā)電》(半年刊)創(chuàng)刊于1988，是由福建省水力發(fā)電工程學(xué)會(huì) 福建省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院主辦的期刊。

　　巴基斯坦卡洛特水電站建設(shè)項(xiàng)目被列為“一帶一路”重點(diǎn)項(xiàng)目和“中巴經(jīng)濟(jì)走廊”優(yōu)先實(shí)施能源合作項(xiàng)目。卡洛特水電站所處吉拉姆河流域，絕大部分地區(qū)處于所屬權(quán)存在爭(zhēng)議的克什米爾地區(qū)，壩址以上流域面積26 700 km2.約50%的區(qū)域無(wú)法建站。巴基斯坦境內(nèi)經(jīng)濟(jì)、交通、電力、通信等環(huán)境相對(duì)較差，政治、宗教等關(guān)系復(fù)雜，給電站施工期水情服務(wù)帶來(lái)了諸多問(wèn)題，甚至影響正常水文測(cè)報(bào)預(yù)報(bào)工作的開(kāi)展。卡洛特水情中心需要通過(guò)優(yōu)化站網(wǎng)布設(shè)、提高自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)穩(wěn)定性、充分利用現(xiàn)有資源，以滿足水電站施工期水文氣象服務(wù)工作要求。

　　1 流域概況及歷史資料分析

　　卡洛特水電站建設(shè)項(xiàng)目是巴基斯坦境內(nèi)吉拉姆(Jhelum)河規(guī)劃的5個(gè)梯級(jí)電站的第4級(jí)。吉拉姆河流域多為高山峽谷，為典型的山區(qū)性河流，徑流以融雪水和季節(jié)性降雨補(bǔ)給為主，源頭沒(méi)有永久冰川覆蓋。流域全年降雨比較集中，干濕季節(jié)明顯，3-9月為雨季。壩址以上印控克什米爾地區(qū)無(wú)水文測(cè)站(水情測(cè)站布置詳見(jiàn)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(fā)電任務(wù)的水利樞紐，水庫(kù)正常蓄水位461.00 m，死水位451.00 m，設(shè)計(jì)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(jī)容量720MW(4x180 MW)，設(shè)計(jì)年發(fā)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(fā)展署(WAPDA)負(fù)責(zé)收集管理。流域干流設(shè)有帕坦、多邁爾、穆扎站，從1969年4月開(kāi)始就有水文資料記錄，序列較長(zhǎng)，資料一致性較好(卡洛特壩址以上流域在2018年4月以前無(wú)控制性水利工程投運(yùn))。水位觀測(cè)主要以人工觀測(cè)為主，大部分測(cè)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(xiàn)系統(tǒng)偏差，且大部分測(cè)站僅在每日09：00-16：00采用人工逐時(shí)觀測(cè)，其他時(shí)段無(wú)資料;雨量資料絕大部分為人工觀測(cè)，僅有日雨量;流量采用流速儀法施測(cè)，絕大部分站無(wú)專用渡河設(shè)施(如水文纜道、機(jī)動(dòng)船等)和動(dòng)力設(shè)施，主要依托斷面附近橋梁渡河開(kāi)展流量測(cè)驗(yàn)。基于多年資料分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)流量大于1 500m3/s后，上述各站流量資料不完整或基本沒(méi)有。

　　1.2 歷史資料使用與處理

　　對(duì)于水位數(shù)據(jù)，將巴方英制單位的水深轉(zhuǎn)換成公制單位，進(jìn)行上下游對(duì)照，對(duì)漏測(cè)水位不進(jìn)行插補(bǔ)，但對(duì)明顯異常數(shù)據(jù)進(jìn)行合理性檢查，刪除不合理的數(shù)據(jù)。

　　對(duì)于流量數(shù)據(jù)，將巴方英制單位的水深、流量、面積、流速等轉(zhuǎn)換成公制單位，點(diǎn)繪逐站水深一流量關(guān)系圖，參照面積、流速對(duì)異常的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行修正或刪除。

　　針對(duì)年際間水位出現(xiàn)系統(tǒng)偏差的測(cè)站，采用2013～ 2015年數(shù)據(jù)綜合分析，結(jié)合中方實(shí)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行校核，分析率定水位一流量關(guān)系線。用率定的綜合水位一流量關(guān)系將水位轉(zhuǎn)換成流量。

　　因巴方水文部門(mén)高洪測(cè)驗(yàn)?zāi)芰τ邢蓿笏陜H觀測(cè)水位，在編制預(yù)報(bào)方案前，采用水位一流量關(guān)系線，按趨勢(shì)外延和曼寧公式法，對(duì)各測(cè)站水位一流量關(guān)系線進(jìn)行中高水延長(zhǎng)。

　　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(mén)測(cè)報(bào)能力有限，造成水文歷史資料不完整，時(shí)間間隔較大，如降水都為日平均資料，大大制約了水情預(yù)報(bào)方案的編制以及精度等級(jí)。

　　2 水情自動(dòng)測(cè)報(bào)和預(yù)報(bào)系統(tǒng)

　　2.1 站網(wǎng)布設(shè)情況

　　在分析流域水文氣象特性的基礎(chǔ)上，結(jié)合自然地理?xiàng)l件和現(xiàn)場(chǎng)查勘及通信測(cè)試結(jié)果，遵循“臨時(shí)與永久相結(jié)合”，符合“容許最稀站網(wǎng)”原則，以滿足水文預(yù)報(bào)要求為主導(dǎo)，充分考慮水電站建設(shè)對(duì)水文特性的影響，論證并確定最終站網(wǎng)布設(shè)方案。其中，包括20個(gè)雨量站和14個(gè)水位(文)站(2個(gè)新建水文站、4個(gè)壩區(qū)新建水位站以及在巴方水文資料基礎(chǔ)上改建的8個(gè)水文站)。

　　2.2 預(yù)報(bào)方案

　　2.2.1 預(yù)報(bào)分區(qū)

　　為預(yù)報(bào)預(yù)見(jiàn)期(6h、12 h)內(nèi)的壩址流量和施工期不同階段壩區(qū)各組水尺的水位，根據(jù)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(gè)降雨徑流計(jì)算分區(qū)。

　　2.2.2 預(yù)報(bào)方案配置

　　在預(yù)報(bào)方案中，充分考慮現(xiàn)有的水文資料條件，選用具有實(shí)用性、可靠性且簡(jiǎn)便的產(chǎn)匯流模型。流域產(chǎn)匯流模型分別選用API模型、新安江模型、經(jīng)驗(yàn)單位線;河道匯流選用馬斯京根法，壩區(qū)水位預(yù)報(bào)采用相關(guān)圖和水位系數(shù)法[1]。

　　2.3 自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)

　　測(cè)報(bào)系統(tǒng)建設(shè)以滿足水情預(yù)報(bào)為主要目標(biāo)，兼顧電站發(fā)電調(diào)度的需求[2]，其主要內(nèi)容為遙測(cè)水位(文)站、遙測(cè)雨量站及其避雷設(shè)施建設(shè)，中心站數(shù)據(jù)接收與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置以及應(yīng)用軟件等[3]。

　　由于壩址以上部分測(cè)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(cè)報(bào)系統(tǒng)測(cè)站數(shù)據(jù)傳輸僅采用中國(guó)北斗衛(wèi)星作為數(shù)據(jù)傳輸信道，并利用國(guó)內(nèi)北斗衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理中心每5 min推送一次數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。如流域內(nèi)遙測(cè)站正常，當(dāng)水情中心站接受數(shù)據(jù)儀器出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)推送也可保證數(shù)據(jù)及時(shí)入庫(kù)。自2016年10月至今，測(cè)報(bào)系統(tǒng)運(yùn)行正常，月平均通暢率都達(dá)95%以上，滿足SL 61-2015《水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》要求。