劉建軍，鄭錫恩，李義蘭

(1.國網(wǎng)吉林省新能源集團有限公司 兩江水電分公司，吉林 安圖 133600； 2.吉林省安圖縣氣象局，吉林 安圖 133600)

0 引 言

兩江水電站位于吉林省延邊朝鮮族自治州安圖縣兩江鎮(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，控制流域面積2 970 km2，多年平均徑流量12.08×108m3，水庫總庫容2.105×108m3，屬大(II)型不完全年調(diào)節(jié)水庫。電站裝有3臺20 MW水輪發(fā)電機組，設(shè)計年平均發(fā)電量1.93×108kW·h。電站樞紐以發(fā)電為主，兼顧灌溉、養(yǎng)殖和旅游等綜合利用，主要由混泥土面板堆石壩、右岸泄洪隧洞、左岸岸邊開敞式溢洪道、發(fā)電引水隧洞及廠房、升壓變電站等組成。大壩、溢洪道和泄洪洞為二級建筑物，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇洪水，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為2 000年一遇洪水，正常蓄水位545.00 m，相應(yīng)庫容1.730×108m3；死水位526.60 m，相應(yīng)庫容0.447×108m3；校核水位547.35 m，相應(yīng)庫容2.105×108m3。

1 地理位置

兩江水電站位于長白山山脈北側(cè)，距二道松花江源頭長白山天池62 km。該流域呈扇型分布，水量豐富，由二道白河、三道白河、四道白河、五道白河匯入庫區(qū)，河流湍急，季節(jié)變化大，春季較緩，夏季較猛。兩江水電站上游流域分布十幾座小型水電站，多為引水式電站，其中301電站和302電站為日調(diào)節(jié)水庫，庫容分別為1 081×104和0.356×104m3。兩江水電站下游附近主要有兩江鎮(zhèn)內(nèi)的西江村、漢陽屯、大興川3個村莊，下河道兩岸人煙稀少進入白山水電廠庫區(qū)。兩江水電站流域水系處于長白山脈深山狹谷區(qū)，山巒重疊，森林植被茂密，呈樹枝狀分布，河谷下切較深，均為V型河谷，到松江鎮(zhèn)附近河谷逐漸變寬。解放前，流域為原始森林，只有少數(shù)村屯，人煙稀少，開發(fā)較晚，歷史水文站設(shè)在漢陽屯。20世紀70年代，隨著農(nóng)業(yè)開荒，流域內(nèi)松江、三道區(qū)域森林植被遭到破壞。近幾年，隨著國家生態(tài)文明建設(shè)“綠水青山就是金山銀山”理念不斷加強，流域自然生態(tài)得以恢復(fù)，水系生態(tài)維持良好。見圖1。

圖1 兩江水電站流域圖

長白山天池海拔高程2 189 m，總蓄水量20×108m3，兩江水電站壩頂高程547.40 m，地勢由南向北方向傾斜。壩址以上河長141 km，河道平均比降4.1‰。由于河槽下切較深，河網(wǎng)比較發(fā)達，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。見表1。

2 水文氣象概況

本流域?qū)俅箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū)，受西伯利亞冷高壓和太平洋季風(fēng)影響，春季風(fēng)大而干燥，夏季濕潤多雨，秋季涼爽多霧，冬季漫長而寒冷，一年中寒暑溫差懸殊，春秋兩季短促。多年平均降水量為682 mm，降雨主要集中在6-9月份，占全年的70%。多年平均氣溫2.2℃。河流封凍期長達半年之久。降水量的年內(nèi)分配因受季風(fēng)影響，分布極不均勻，流域內(nèi)降水量由南向北遞減，并隨海拔降低具有明顯減小的特點，如松江氣象站的多年平均降水量為680 mm，長白山主峰天池氣象站為1 300 mm，兩站雨量相差近一倍。降水量年際變化亦較大，年最大降水量為1974年858 mm，最小年降水量為1978年461 mm。見表2。

表1 兩江水電站流域各斷面特征值表

表2 兩江水電站流域多年降雨量、來水量統(tǒng)計表

3 暴雨洪水特性

二道松花江流域一年兩汛，即春汛和夏汛，易產(chǎn)生洪災(zāi)的是夏汛。流域洪水主要由7-9月份的暴雨形成，以8月份出現(xiàn)的頻次最多，洪水量級最大。造成兩江水電站流域暴雨的天氣系統(tǒng)主要為北上臺風(fēng)、切變、冷渦和氣旋。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)南來的氣旋臺風(fēng)系統(tǒng)北上，在本地區(qū)發(fā)生大范圍較高強度的降雨，尤其以臺風(fēng)造成的暴雨較為強烈。兩江水電站流域雖然位于長白山山脈的北坡，但由于南來的臺風(fēng)是深厚的暖濕系統(tǒng)，盡管有2 000 m左右的長白山山脈阻擋，仍能對流域形成暴雨。另外，因受地形地勢的影響，不同高度降水量的差異很大，雨量隨高程的增加而加大。除臺風(fēng)暴雨外，只要副熱帶高壓位置適當(dāng)，氣旋或切變可造成流域的暴雨。暴雨最早發(fā)生在5月份，最遲發(fā)生在9月份，降水量集中且強度大的暴雨多發(fā)生在7-8月份，以8月份出現(xiàn)的次數(shù)最多。流域單次降雨過程一般3天左右，主要在集中在30～48 h內(nèi)。歷史記錄60多年來的大暴雨有5次，即1943、1960、1965、1982和2013年。這5次暴雨都是臺風(fēng)暴雨，均發(fā)生在8月份。

流域河道比降和坡面比降較大，河槽下切深，致使江河洪水匯集較快，洪水集中，洪水過程有陡漲陡落的特點。一次洪水歷時一般約為7天，洪峰上漲歷時一般約1～2天，洪峰持續(xù)時間1～4 h。一天洪量約占三天洪量的40%～60%，三天洪量約占七天洪量的60%～80%，洪水過程線多為單峰型。1999年投產(chǎn)發(fā)電運行以來，流域先后發(fā)生了2次大洪水，2010年的洪水重現(xiàn)期為20年，2013年的洪水重現(xiàn)期超過100年。2013年8月14-17日，流域平均降雨178 mm，歷時96 h，是兩江水電站遭遇有記錄以來的最大洪水，洪峰流量2 456 m3/s(3 h)，三日洪量26 359×104m3，與設(shè)計采用的200年一遇洪水量級相當(dāng)。見圖2。

圖2 兩江水電站“8.16”洪水過程線

4 洪水發(fā)生時間及頻次分布規(guī)律分析

通過松江水文站和漢陽屯水文站實測洪水系列分析。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%；發(fā)生在9月份的洪水次數(shù)為5次，占總數(shù)的9%。漢陽屯站發(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%；發(fā)生在9月份的洪水次數(shù)為5次，占總數(shù)的8%；7、8兩月之和占總數(shù)的80%。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)說明，兩江水電站流域洪水主要發(fā)生在每年的7、8兩月，9月份洪水明顯偏少，僅占總數(shù)的10%以下。見表3。

表3 各站汛期實測洪水發(fā)生頻次統(tǒng)計表

5 洪水量級分布統(tǒng)計規(guī)律分析

從漢陽屯站各月最大流量散布圖(圖3)可見，年最大流量主要分布在7月20日至8月31日之間，漢陽屯站峰流量超過2 000 m3/s年份為7年，7月15日以前和9月1日以后的洪水量級明顯減小。從洪水散布圖的量級分布規(guī)律充分反映出本流域洪水的分布規(guī)律，大洪水基本發(fā)生在7月中旬至8月末。見圖3。

圖3 漢陽屯站月份最大流量散布圖

6 近年典型洪水

兩江水電站近10年來發(fā)生典型洪水共9場次，主要集中在7、8月份。其中4場次受臺風(fēng)影響，2013年“8.16”洪水量級最大，洪水具有明顯的季節(jié)性變化規(guī)律。見表4。

表4 兩江水電站2010-2019年歷次暴雨洪水成因統(tǒng)計表

7 信息化應(yīng)對措施

兩江水電站歷經(jīng)“7.28”和“8.16”兩次大洪水，總結(jié)經(jīng)驗，融入水電防洪應(yīng)急體系建設(shè)先進理念，不斷加強防洪應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)信息化建設(shè)，將調(diào)度指揮通信、水庫調(diào)度自動化系統(tǒng)、洪水預(yù)報、遠程監(jiān)控、可視工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)、防洪預(yù)警廣播系統(tǒng)、防汛信息自動報送系統(tǒng)、氣象信息預(yù)警和省防汛決策系統(tǒng)多信息融合，做到實時監(jiān)測、早期預(yù)警、經(jīng)濟調(diào)度、決策指揮、應(yīng)急處置等集成化。

7.1 流域?qū)崟r監(jiān)測

兩江水電站2000年建成水情自動測報系統(tǒng)，系統(tǒng)由一個中心站、一個中繼站和8個遙測站組成，通訊方式為超短波電臺，目前轉(zhuǎn)為備用系統(tǒng)。隨著水情測報技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合流域特點，2014年5月新建一套水庫調(diào)度綜合自動化系統(tǒng)，系統(tǒng)由一個中心站、6個遙測雨量站(三道、紅石、東方紅林場、白頭山口、奶頭山、二道白河)、3個遙測水位雨量站(松江、壩上、301電站壩下)、2個遙測水位站(尾水、量水堰)和1個氣象站(大壩)組成，通訊方式以移動短信為主、北斗衛(wèi)星為輔。水調(diào)自動化系統(tǒng)對流域雨情、水情實時監(jiān)測和采集。監(jiān)測內(nèi)容包括各站時段降雨量、降雨歷時、日降雨量、流域面平均降雨量，水庫上下游水位和主要支流水位變化監(jiān)測等。見表5。

表5 兩江水電站流域遙測站點特性表

7.2 洪水預(yù)測

水庫調(diào)度自動化系統(tǒng)配有新安江洪水預(yù)報模型和降雨徑流預(yù)報模型，可實時開展短期和實時洪水預(yù)報。汛期水文預(yù)報以短期洪水預(yù)報為主，指導(dǎo)水庫運行，為水庫防洪調(diào)度、經(jīng)濟運行和應(yīng)急指揮決策服務(wù)。降雨徑流預(yù)報模型和新安江洪水預(yù)報模型入庫流量預(yù)報值預(yù)見期為6 h，產(chǎn)流預(yù)報合格率為82%，洪峰流量預(yù)報合格率為80%，峰現(xiàn)時間預(yù)報合格率為80%，預(yù)報等級為乙級，滿足預(yù)報發(fā)布要求。

7.3 氣象服務(wù)支持

兩江水電站與安圖縣氣象局簽訂氣象服務(wù)協(xié)議，氣象部門通過電話、QQ、微信、電子郵件、短信等方式，準(zhǔn)確提供月、旬、周、日和特殊天氣預(yù)報信息，兩江水電站及時掌握本流域水情、雨情和未來氣象趨勢變化等氣象信息。根據(jù)氣象預(yù)報做出水庫調(diào)度調(diào)整，制定度汛方案和應(yīng)對措施，合理安排機組運行方式，降低水庫運行水位，預(yù)留相應(yīng)防洪調(diào)節(jié)庫容，在保障水庫大壩和下游人民群眾生命財產(chǎn)安全前提下，將洪水資源利用最大化。

7.4 網(wǎng)絡(luò)信息共享

主汛期通過互聯(lián)網(wǎng)定期查詢中央氣象部門發(fā)布的臺風(fēng)和強降雨預(yù)報信息，提前掌握臺風(fēng)移動路徑及降雨預(yù)報強度，結(jié)合地方氣象臺預(yù)報和預(yù)警，利用水庫調(diào)度綜合自動化系統(tǒng)洪水預(yù)報成果，會商判研流域洪水量級，做好防洪度汛準(zhǔn)備工作，必要時啟動應(yīng)急預(yù)案，為防洪度汛、應(yīng)急搶險和指揮決策提供依據(jù)。

7.5 調(diào)度聯(lián)網(wǎng)

兩江水電站與吉林省人民政府防汛抗旱指揮部決策系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)水情、雨情、山洪災(zāi)害、預(yù)警等信息共享，接受吉林省人民政府防汛抗旱指揮部的調(diào)度指揮。同時利用省防決策系統(tǒng)雨水情監(jiān)測信息與兩江水電站流域監(jiān)測信息做對比驗證，進一步提高流域監(jiān)測信息準(zhǔn)確性，為洪水預(yù)報和洪水調(diào)度的科學(xué)性提供可靠支撐。

7.6 遠程可視化

生產(chǎn)現(xiàn)場安裝工業(yè)電視系統(tǒng)，采用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)

分布式監(jiān)控，做到大壩、發(fā)電廠房、升壓站生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)施設(shè)備視頻監(jiān)視全覆蓋，實現(xiàn)遠程調(diào)控全方位監(jiān)控，實時掌握現(xiàn)場生產(chǎn)運行狀態(tài)，遇有突發(fā)事件可以高效進行組織處置，實現(xiàn)應(yīng)急快速反應(yīng)。

7.7 依托信息化開展分期洪水調(diào)度

為了確保水庫大壩防洪度汛安全，通過分析本流域暴雨洪水特性，2018年5月經(jīng)吉林省人民政府防汛抗旱指揮部批準(zhǔn)兩江水電站汛期實行分期汛限運行方式。汛期劃分為前汛期、主汛期和后汛期，其中前汛期為6月1日至6月30日，主汛期為7月15日至8月20日，后汛期為9月1日至9月30日；前汛期與主汛期之間過渡段為7月1日至7月14日，主汛期與后汛期之間過渡段為8月21日至8月31日。主汛期起調(diào)水位為540.80 m，前汛期和后汛期起調(diào)水位為545.00 m。

8 結(jié) 語

深入貫徹學(xué)習(xí)習(xí)近平總書記關(guān)于加強應(yīng)急管理體系和能力建設(shè)重要講話精神，結(jié)合企業(yè)自身生產(chǎn)特點不斷創(chuàng)新發(fā)展理念，加快防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)急管理體系和能力建設(shè)，依托網(wǎng)絡(luò)化、信息化、大數(shù)據(jù)為防洪度汛安全和經(jīng)濟運行服務(wù)，加強汛情監(jiān)測，積極做好大暴雨洪水有效應(yīng)對準(zhǔn)備，健全預(yù)警機制，確保水庫大壩運行安全和上下游人民群眾生命財產(chǎn)安全。