劉建軍，王成雄，曹 琨 ，張永勝

（1.吉林省吉能電力有限公司兩江分公司，吉林安圖133600；2.中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林長(zhǎng)春130021）

1 概況

兩江水電站地處吉林省安圖縣兩江鎮(zhèn)境內(nèi)，壩址位于二道松花江與富爾河匯合口以上18 km處，電站距上游松江鎮(zhèn)35 km，距下游兩江鎮(zhèn)7 km，壩址以上控制流域面積2970 km2。壩址多年平均徑流量12.08億m3，水庫(kù)總庫(kù)容2.105億m3，屬不完全年調(diào)節(jié)水庫(kù)。水庫(kù)正常蓄水位545.00 m，相應(yīng)庫(kù)容 1.73億 m3；校核水位 547.35 m，相應(yīng)庫(kù)容2.105億m3；汛限水位和設(shè)計(jì)水位均為545.00 m。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇洪水，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為2000年一遇洪水。電站裝機(jī)3臺(tái)，單機(jī)容量20 MW，設(shè)計(jì)年平均發(fā)電量1.93億kW·h。

兩江水電站建成運(yùn)行后，所在流域二道松花江先后在2010，2013年發(fā)生了特大洪水，延長(zhǎng)洪水系列后設(shè)計(jì)洪水成果有較大增加。例如，2000年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量由原設(shè)計(jì)的3540 m3/s，增加到4170 m3/s，增大了17.8%；100年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量由原設(shè)計(jì)的2150 m3/s，增加到 2460 m3/s，增大了14.4%。由此帶來(lái)了水庫(kù)防洪能力不足問(wèn)題，需采用汛期降低起調(diào)水位運(yùn)行方式解決。因此，在對(duì)設(shè)計(jì)洪水成果進(jìn)行復(fù)核的基礎(chǔ)上，分析工程分期設(shè)計(jì)洪水成果，研究既能保障水庫(kù)大壩防洪安全，同時(shí)兼顧電站發(fā)電效益的分期洪水調(diào)度方案是十分迫切的。

2 暴雨洪水特性

二道松花江流域的洪水主要由暴雨形成。造成該流域大暴雨的天氣系統(tǒng)主要為北上臺(tái)風(fēng)，除臺(tái)風(fēng)暴雨外，各種氣旋或低壓均可造成本流域的大暴雨。暴雨多發(fā)生在7—8月，以8月出現(xiàn)的次數(shù)最多。該流域一次降雨過(guò)程一般3 d左右，但主要在集中在30～48 h內(nèi)。

該流域洪水與暴雨相應(yīng)，多由7—8月的暴雨形成，以8月份出現(xiàn)的次數(shù)最多，量級(jí)最大。如2010年7月下旬遭遇連續(xù)兩次強(qiáng)降雨后，二道松花江流域江河水位急劇上漲，干流及支流古洞河、富爾河等發(fā)生超歷史紀(jì)錄特大洪水，由于支流洪水疊加，沿程與干流洪水相遇，使二道松花江漢陽(yáng)屯水文站出現(xiàn)了有記錄以來(lái)的首位特大洪水，洪峰流量為9700 m3/s，洪水重現(xiàn)期超300年一遇；2013年8月中旬，漢陽(yáng)屯站發(fā)生有記錄以來(lái)的第二位大洪水，洪峰流量為4840 m3/s，其中兩江水電站以上流域發(fā)生有記錄以來(lái)的最大洪水，入庫(kù)洪峰流量為2460 m3/s。

由于流域地處長(zhǎng)白山脈深山狹谷區(qū)，河槽下切較深，河網(wǎng)比較發(fā)達(dá)，河道比降和坡面比降都較大，致使江河洪水匯集較快，洪水較為集中，洪水過(guò)程線(xiàn)多為單峰型，洪水過(guò)程具有陡漲陡落的特點(diǎn)。一次洪水歷時(shí)一般約為7 d，洪峰上漲歷時(shí)一般約 1～2 d，洪峰持續(xù)時(shí)間 1～4 h。

根據(jù)流域 1960，1965，1982，1994，1995，2010，2013年7年實(shí)測(cè)大洪水資料統(tǒng)計(jì)分析，24 h洪量約占3 d洪量的40%～70%，3 d洪量約占7 d洪量的 60%～80%。

3 汛期洪水分期可行性分析

實(shí)行分期洪水調(diào)度的水庫(kù)，入庫(kù)洪水需具有季節(jié)變化規(guī)律。此次以?xún)山娬旧嫌蔚乃山恼竞推湎掠味浪苫ń刂普緷h陽(yáng)屯水文站為代表站，從引發(fā)洪水的暴雨成因變化規(guī)律、洪水發(fā)生時(shí)間和頻次分布規(guī)律和洪水量級(jí)分布規(guī)律等方面分析兩江水電站實(shí)行分期洪水調(diào)度的可行性。

3.1 暴雨成因變化規(guī)律分析

二道松花江流域的洪水主要由暴雨形成。暴雨最早發(fā)生在5月，最遲發(fā)生在9月。盛夏季節(jié)，由于太平洋副熱帶高壓不斷北伸，配合高空槽，引導(dǎo)南來(lái)的氣旋臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)北上，在該地區(qū)發(fā)生大范圍較高強(qiáng)度的降雨，其中尤以臺(tái)風(fēng)造成的暴雨較為強(qiáng)烈。如1960年大洪水是經(jīng)我國(guó)東部沿海直接北上的臺(tái)風(fēng)與北方冷空氣相遇產(chǎn)生大暴雨的天氣系統(tǒng)形成。除臺(tái)風(fēng)暴雨外，只要副熱帶高壓位置適當(dāng)，各種氣旋或低壓均可造成本流域的大暴雨，如2010年7月下旬～8月上旬受高空槽、冷渦、切變和副高后部西南暖濕氣流的共同影響，二道松花江流域普降暴雨、大暴雨。受暴雨變化規(guī)律影響，二道松花江流域每年6月初進(jìn)入汛期，7月中旬至8月末為主汛期，進(jìn)入9月份以后，大范圍的降水天氣過(guò)程明顯減少，主汛期也基本結(jié)束。因此可初步確定7月中旬為前汛期和主汛期的分界點(diǎn)，8月末為主汛期和后汛期的分界點(diǎn)。

3.2 洪水發(fā)生時(shí)間及頻次分布規(guī)律分析

二道松花江流域的大洪水一般發(fā)生在6～9月。通過(guò)對(duì)松江水文站和漢陽(yáng)屯水文站實(shí)測(cè)洪水分析，松江站發(fā)生在6月份的洪水次數(shù)為10次，占總數(shù)的18%，發(fā)生在9月份的洪水次數(shù)為5次，占總數(shù)的9%，發(fā)生在7月份的洪水次數(shù)為19次，占總數(shù)的34%，發(fā)生在8月份的洪水次數(shù)為22次，占總數(shù)的39%，7、8兩月之和占總數(shù)的73%；漢陽(yáng)屯站發(fā)生在6月份的洪水次數(shù)為7次，占總數(shù)的12%，發(fā)生在9月份的洪水次數(shù)為5次，占總數(shù)的8%，發(fā)生在7月份的洪水次數(shù)為28次，占總數(shù)的47%，發(fā)生在8月份的洪水次數(shù)為20次，占總數(shù)的33%，7、8兩月之和占總數(shù)的80%。這些統(tǒng)計(jì)數(shù)字說(shuō)明，二道松花江流域的洪水主要發(fā)生在每年的7、8兩月，而9月洪水明顯偏少，僅占總數(shù)的10%以下。

另外，在松江站7月份發(fā)生的19次洪水中，7月15日前發(fā)生8次，7月15日以后發(fā)生11次；在漢陽(yáng)屯站7月份發(fā)生的28次洪水中，7月15日前發(fā)生8次，7月15日以后發(fā)生20次，這說(shuō)明該流域主汛洪水基本發(fā)生在7月15日之后。

3.3 洪水量級(jí)分布統(tǒng)計(jì)規(guī)律分析

從松江和漢陽(yáng)屯兩站各月最大流量散布圖分析，年最大流量主要分布在7月20日至8月31日之間，其中松江站峰流量超過(guò)300 m3/s年份有6年，漢陽(yáng)屯站峰流量超過(guò)2000 m3/s年份有7年，7月15日以前和9月1日以后的洪水量級(jí)明顯減小。另外，通過(guò)實(shí)測(cè)洪水系列中不同量級(jí)洪水發(fā)生頻次統(tǒng)計(jì)分析：松江站10年一遇以上洪水共發(fā)生5次，其中7月1日～7月14日期間發(fā)生1次，7月15日～8月 31日發(fā)生 4次，而 6，9月未發(fā)生 10年一遇以上洪水；漢陽(yáng)屯站10年一遇以上洪水共發(fā)生4次，均發(fā)生在7月15日～8月31日期間，其他時(shí)間段未發(fā)生10年一遇以上洪水。由洪水量級(jí)分布統(tǒng)計(jì)規(guī)律可以充分反映出該流域的主汛期基本上為7月15日～8月31日。

3.4 洪水分期可行性分析結(jié)論

從上述流域引發(fā)暴雨的天氣系統(tǒng)影響程度和范圍的季節(jié)性規(guī)律、洪水發(fā)生時(shí)間及頻次分布規(guī)律和洪水量級(jí)分布規(guī)律上看，兩江水電站入庫(kù)洪水具有明顯的季節(jié)性變化規(guī)律。根據(jù)水利部頒發(fā)的《綜合利用水庫(kù)調(diào)度通則》（水管（1993）61號(hào)文）規(guī)定“入庫(kù)洪水具有季節(jié)變化規(guī)律的水庫(kù)，應(yīng)實(shí)行分期防洪調(diào)度，如原規(guī)劃設(shè)計(jì)未考慮的，可由管理單位會(huì)同設(shè)計(jì)單位共同編制分期防洪調(diào)度方案，經(jīng)水庫(kù)主管部門(mén)審批后實(shí)施”。因此，兩江水電站具備實(shí)行分期洪水調(diào)度的條件，實(shí)行分期洪水調(diào)度是可行的，也是合理的。

4 汛期分期的確定

根據(jù)二道松花江流域洪水分布特性及變化規(guī)律，結(jié)合兩江樞紐防洪度汛要求，將二道松花江流域汛期（6月～9月）劃分為前汛期、主汛期和后汛期，其中前汛期為6月1日～7月14日，主汛期為7月15日～8月31日，后汛期為9月1日～9月30日。

5 調(diào)洪成果分析

在上述汛期分期基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)兩江水電站不分期和分期設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線(xiàn)分別進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，在滿(mǎn)足不超過(guò)校核洪水位547.35 m的條件下，不分期時(shí)校核標(biāo)準(zhǔn)洪水0.05%的最高起調(diào)水位為540.50 m，分期時(shí)主汛期校核標(biāo)準(zhǔn)洪水的最高起調(diào)水位為540.80 m。由此可見(jiàn)，分期洪水調(diào)洪起調(diào)水位更高，調(diào)洪最高水位更低，既能有效保障水庫(kù)大壩防洪安全，又能最大程度發(fā)揮電站發(fā)電效益。

另外，采用降低主汛期起調(diào)水位方法，對(duì)各分期調(diào)洪計(jì)算成果進(jìn)行分析，見(jiàn)表1。主汛期100年一遇洪水的調(diào)洪最高水位為542.82 m，較設(shè)計(jì)洪水位545.00 m低2.18 m；2000年一遇洪水調(diào)洪最高水位為547.33 m，較校核洪水位547.35 m低0.02 m。

前汛期、后汛期100年一遇洪水的調(diào)洪最高水位與設(shè)計(jì)洪水位相等（為545.00 m），因前汛期、后汛期設(shè)計(jì)洪水成果較主汛期設(shè)計(jì)洪水成果小很多，其2000年一遇洪水調(diào)洪最高水位比校核洪水位547.35 m低2.35 m。

通過(guò)調(diào)洪成果分析，主汛期100年一遇洪水調(diào)洪最高水位低于設(shè)計(jì)洪水位，2000年一遇洪水調(diào)洪最高水位低于校核洪水位，表明兩江水電站采用分期洪水調(diào)度方案能夠滿(mǎn)足水庫(kù)防洪安全要求。

6 結(jié) 論

1）兩江水電站所在流域洪水具有明顯的季節(jié)性變化規(guī)律，水庫(kù)具備分期洪水調(diào)度的可行性。

表1 分期洪水調(diào)節(jié)計(jì)算成果表

2）根據(jù)分期洪水調(diào)洪成果分析，兩江水電站能夠?qū)崿F(xiàn)合理可行的分期洪水調(diào)度方案，滿(mǎn)足工程防洪安全要求。

3）在兩江水電站遭遇特大洪水時(shí)，采用分期洪水調(diào)度方案，可在一定程度上降低水庫(kù)主汛期運(yùn)行水位，同時(shí)減小最大下泄流量，對(duì)下游防洪減災(zāi)效益明顯。另外，也可使前汛期和后汛期的庫(kù)水位不至降到太低，最大程度地保護(hù)水庫(kù)發(fā)電效益。

因此，兩江水電站采用分期洪水調(diào)度方案，不論是對(duì)下游防洪減災(zāi)、還是工程的自身安全和經(jīng)濟(jì)效益方面均能發(fā)揮重要作用。