朱 麟

（龍灘水電開發(fā)有限公司龍灘水力發(fā)電廠，廣西 天峨 547300）

龍灘水電站位于黔桂省區(qū)交界的廣西天峨縣境內(nèi),處于紅水河上游河段峽谷區(qū)，壩址控制流域面積9.85萬km2，多年平均流量1610 m3/s，多年平均徑流量508億m3。具有年調(diào)節(jié)能力，電站裝機容量為490萬kW，多年平均發(fā)電量156.70億kW·h。龍灘水電站是紅水河的“龍頭”水庫電站，壩址距天峨縣城15 km。紅水河流域地處副熱帶季風區(qū)，4月～10月份為雨季，降水總量約占全年降水量的89%，雨日約占全年的71%。龍灘站地處紅水河上游，一般4月底5月初進入汛期，10月份汛期結(jié)束[1,2]。

龍灘水電站開發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，兼防洪、改善航運、水資源配置等綜合效益，是綜合運行生產(chǎn)調(diào)度體系的重要組成部分。大氣降水直接影響龍灘大壩的蓄水和運行方式，及時做好龍灘水電站區(qū)降水的預(yù)測對洪澇防控調(diào)度有重要影響。由于氣象部門的降水預(yù)報工作基于國家一般氣象站和基本氣象站數(shù)據(jù)，其與龍灘水力發(fā)電廠水情自動測報系統(tǒng)雨量監(jiān)測站存在何種差異對該區(qū)準確運行有重要意義。本文以此為切入點，對比分析龍灘水力發(fā)電廠水情自動測報系統(tǒng)典型站點與國家氣象基本站的雨日特征。

1 資料收集和分析方法

1.1 資料收集

由于國家氣象基本站點選址的遵循代表性原則，氣象基本站對該區(qū)的氣象條件有較強的代表性；另外氣象基本站維護具有規(guī)范性，上述兩方面原因決定了氣象基本站數(shù)據(jù)的可靠性。通過對比龍灘水電站區(qū)雨量站和國家氣象部門基本站的經(jīng)緯度和海拔高度，隨機選取了11個雨量監(jiān)測站點的雨日特征進行對比分析。11個雨量監(jiān)測站點分別是安龍、普坪、隆林、冊亨、舊州、雙江、長田、望謨、蔗香、桑郎和樂業(yè)見表1。由表1中可知，經(jīng)緯度位置基本接近，除冊亨和舊州兩站外，海拔接近，冊亨和舊州兩站海拔差異較大。

表1 龍灘水庫雨量站與國家氣象基本站信息對比

1.2 分析方法

本文運用SPASS10.2數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析軟件，通過單因素方差分析[3]和相關(guān)系數(shù)分析[4]兩種方法，對11個站點2010年、2012年、2015年和2017年4年的逐日雨日（24小時降水量≥3 mm）特征進行對比分析，分析兩者的相關(guān)性和差異性。

2 結(jié)果與分析

2.1 水情自動測報系統(tǒng)典型站點雨日降水量相關(guān)性及差異性分析

龍灘水力發(fā)電廠水情自動測報系統(tǒng)11個典型雨量測點與國家氣象基本站雨日降水特征的相關(guān)性及差異性分析結(jié)果見表2。

表2 龍灘水力發(fā)電廠水情自動測報系統(tǒng)典型站點雨日降水量相關(guān)性及差異性分析

由表2可知，11個典型站點大多呈現(xiàn)出較強的相關(guān)性，特別是2010年和2012年這兩年雨日降雨特征相關(guān)系數(shù)均較大，大多在0.8以上，能夠通過顯著性水平的95%的相關(guān)系數(shù)檢驗，蔗香站相關(guān)系數(shù)達到1，而舊州和望謨則相關(guān)系數(shù)接近0，龍灘水庫區(qū)和基本站區(qū)雨日特征沒有相關(guān)性。

通過對典型年份典型站點的龍灘水力發(fā)電廠水情自動測報系統(tǒng)和國家氣象基本站的雨日特征的單因素差異性分析可知，大多數(shù)站點差異性不顯著，說明兩者雨日相互聯(lián)系；而部分站點差異性顯著，通過了95%的差異顯著性檢驗，大多集中在2015年和2017年，2017年最為明顯。

2.2 水情自動測報系統(tǒng)典型站點雨日距平特征分析

距平表示兩者差距的指標，距平越大說明兩者差異越大。龍灘水力發(fā)電廠水情自動測報系統(tǒng)11個典型站點與國家氣象基本站典型年份降水特征距平特征，見圖1～11。反映龍灘水力發(fā)電廠水情自動測報系統(tǒng)和國家氣象基本站雨日降水距平的對比。

安龍站兩者間典型年份的差異見圖1，可知2010年和2012年距平較小，絕大多數(shù)雨日在±10 mm以內(nèi)。而2015年和2017年距平值較大，達到-56.4 mm。通過顯著性相關(guān)性和差異性檢驗（表2）也可知，2010年和2012年兩站雨日特征相關(guān)性很高，而2015和2017年則不相關(guān)，差異性明顯。

圖1 安龍站降水距平特征

普坪站兩者間典型年份的差異見圖2，可知2010年和2012年距平較小，絕大多數(shù)雨日在±8 mm以內(nèi)。而2015年和2017年距平值較大，達到-59.7 mm。通過顯著性相關(guān)性和差異性檢驗（表2）可看出，四年兩站雨日特征相關(guān)性很高，而僅2017年通過了95%的顯著性差異檢驗，差異性明顯。

圖2 普坪站降水距平特征

隆林站兩者間典型年份的差異見圖3，可知隆林站特征類似于普坪站，2010年和2012年距平較小，而2015年和2017年距平值較大，達到80 mm以上。通過顯著性相關(guān)性和差異性檢驗（表2）可看出，2010年和2012年兩站雨日特征相關(guān)性很高，2015年相關(guān)系數(shù)較小但差異不明顯，而2017年兩站雨日特征無相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0，通過了95%的顯著性差異檢驗，差異性明顯。

圖3 隆林站降水距平特征

冊亨站兩者間典型年份的差異見圖4，可知冊亨站雨日特征類似于普坪站、隆林站，2010年和2012年距平較小，而2015年和2017年距平值較大，最大值達到130 mm以上。通過顯著性相關(guān)性和差異性檢驗（表2）可知，2010年和2012年兩站雨日特征相關(guān)性很高，2015年相關(guān)系數(shù)較小但差異不明顯，而2017年兩站雨日特征無相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0，通過了95%的顯著性差異檢驗，差異性明顯。

圖4 冊亨站降水距平特征

舊州站兩者間典型年份的差異見圖5，可知舊州站雨日特征除2012年雨日對比無顯著差異外，其余三年波動極大。通過顯著性相關(guān)性和差異性檢驗（表2）可知，除2012年相關(guān)系數(shù)為0.8外，其余3年相關(guān)系數(shù)均近為0，并通過顯著性差異檢驗，差異顯著。

圖5 舊州站降水距平特征

雙江站兩者間典型年份的差異見圖6，可知雙江站雨日特征2015年雨日對比波動最大，其次是2017年，而2010年和2012年波動較小。但通過顯著性相關(guān)性和差異性檢驗（表2）可知，四年均未通過顯著性差異檢驗，表明差異不顯著，說明2015年的距平高值為少數(shù)現(xiàn)象。

圖6 雙江站降水距平特征

長田站兩者間典型年份的差異見圖7，可知長田站雨日特征2015年雨日對比波動最大，其次是2017年，而2010年和2012年波動較小。但通過顯著性相關(guān)性和差異性檢驗（表2）可知，四年均未通過顯著性差異檢驗，表明差異不顯著。

圖7 長田站降水距平特征

望謨站兩者間典型年份的差異見圖8，可知望謨站雨日特征2010年波動最劇烈，其次是2015年，而2012年和2017年波動并不劇烈。通過顯著性相關(guān)性和差異性檢驗（表2）可知，2010年和2015年通過顯著性差異檢驗，表明這兩年差異顯著，而2012年和2017年差異不顯著。

圖8 望謨站降水距平特征

蔗香站兩者間典型年份的差異見圖9，可知蔗香站雨日特征2015年和2017年波動非常劇烈，而2010年和2012年則非常接近。通過顯著性相關(guān)性和差異性檢驗（表2）可知，2010年和2012年相關(guān)系數(shù)接近1，而2015年和2017年相關(guān)系數(shù)較小，但均未通過顯著性差異檢驗，表明這四年差異并不顯著。

圖9 蔗香站降水距平特征

桑郎站兩者間典型年份的差異見圖10，可知桑郎站雨日特征類似于蔗香站，但波動情況較蔗香站更劇烈。僅2017年通過顯著性差異檢驗，表明這2017年差異顯著。

圖10 桑郎站降水距平特征

樂業(yè)站兩者間典型年份的差異見圖11，可知樂業(yè)站雨日特征類似于蔗香站和桑郎，但波動情況較蔗香站更劇烈。四年均未通過顯著性差異檢驗，表明這四年差異并不顯著。

圖11 樂業(yè)站降水距平特征

3 結(jié)論

1)從年份角度來看，除舊州和望謨外的9個站點，相關(guān)性特征均表現(xiàn)為2010年和2012年最強，2015年次之而2017年相關(guān)性最差。舊州兩地測站海拔相差較大，而望謨經(jīng)緯度和海拔均相差無二。這一結(jié)論龍灘水力發(fā)電廠水情自動測報系統(tǒng)的舊州雨量站點與國家氣象基本站有較大差異，不能將氣象部門的降水預(yù)報進行水電區(qū)運行生產(chǎn)調(diào)度的依據(jù)，須進行雨量點的重新選址。氣候變化導致區(qū)域降水特征的極端化和復雜化[5]，龍灘水電站的運行調(diào)節(jié)功能發(fā)揮的重要保障是充分考慮自身雨量觀測的精確性和可靠性及其與氣象部門的雨量監(jiān)測關(guān)系，這樣才能以氣象部門降水預(yù)報作為運行生產(chǎn)調(diào)度的依據(jù)。

2)從降水距平特征的角度來看，2010年和2012年降水距平值最小，2015年次之，2017年降水距平最大。雙江站降水距平最大，安龍、普坪、桑郎和樂業(yè)最小，其余站點居中?？梢钥闯鲭p江站兩地監(jiān)測點差異較大，但差異顯著性檢驗表明雙江站兩地測點差異不顯著非獨立，所以二者又有聯(lián)系。因此確定各站點兩地測點的關(guān)系對龍灘電站發(fā)電生產(chǎn)有重要意義。

3)本文隨機選取了11個站點進行對比發(fā)現(xiàn)不同站點，不同年份相關(guān)性和差異性均有所不同，因此擴展到整個龍灘水力發(fā)電廠水情自動測報系統(tǒng)的全部測點進行對比分析的工作極有必要，并且各站點的相互之間的關(guān)系的進一步定量化研究將是龍灘水力發(fā)電廠水情自動測報系統(tǒng)準確調(diào)度重要部分。