冯 伟

（五凌电力公司近尾洲水电厂 衡阳市 421127）

1 电厂控制流域基本情况概述

图1 坝址流域水情测报分布图

近尾洲水电厂处于衡阳市境内湘江干流，上游主要支流有：潇水河、芦洪江、祁水、白水。流域年降水量一般在1 500mm左右，主要集中在4~6月，约占流域全年降水量的40%~45%。洪水由暴雨形成，洪水的时空分布与流域降水相应。坝址上游控制流域面积28 600 km2，占湘江全流域面积的30.2%，多年平均流量752m3/s，年径流量237亿m3；正常蓄水位66m，死水位65.1m，正常蓄水库容1.543亿m3，属日调节水库。

电厂配置一套水情测报系统，水情测报系统由1个中心站、2个中继站、6个雨量站、8个水位雨量站、2个水位站组成，全部采用超短波通信。遥测站发送水文数据的方式为自报式，即遥测站设备按照设置规定的时间间隔，或在被测的水文参数发生一个规定的增量时，自动向中心站发送水文数据，中心站设备始终处于等待接收工作状态，见图1和图2。

2 水情测报系统洪水预报模块存在的问题

图2 系统测站通信网络示意图

水情测报系统具备洪水预报功能，但由于近年来上游老埠头、金洞及归阳水文站等由于水电设施建设导致水位流量关系曲线变化，且流域水位雨量站分布点相对较少，洪水预报偏差率超过50%以上，所以该模块在电厂水情预报中未使用。

3 建立水情分析模块基本要素

3.1 降雨分析

每次流域降雨后，统计每个站点的降雨量，将其汇成降雨过程曲线，针对流域降雨分布特点和降雨趋势，给分析区间产流提供一个数据参考，为计算流域降雨平均产流值提供数据，建立“降雨量数据库及降雨量曲线图”，见图3。

图3 降雨量数据库及降雨量曲线图

流域平均降雨量的计算是按照算术平均法：将流域内各雨量站的雨量算术平均,即得流域平均雨量.此法适用于流域内地形变化不大,雨量站分布比较均匀。 P=（P1+P2+P3+……+P n）/n。

3.2 产流分析

分别统计流域各流量站的数据，将其汇成流量过程曲线，查看流域流量变化趋势，结合雨量过程曲线分析区间产流时间，计算降雨平均产流值，摸索流域流量涨、退规律，建立“流量数据库及流量曲线图”，见图 4。

图4 流量数据库及流量曲线图

流域降雨产流的实际结果为降雨后最大入库流量与降雨前入库流量之间差值。

3.3 流量传播时间分析

河道内河水流量的大小不同，其传播时间也不同，掌握流量传播时间是对预测未来入库流量的准确率起到至关重要的步骤。

流量传播时间是通过确定上游水文站流量值到达下一个水文站所耗的时间即称为这两个水文站之间的流量传播时间。根据近尾洲水电厂流量传播时间趋势分析，当流量越小，流量传播时间越慢。见表1。

表1 流量传播时间参考表 h

4 水情分析标准模板编制过程

水情数据收集是一个长期的过程，每次降雨过程我们可以得到一个降雨模型，将历年降雨产流的时段参数汇总，建立科学的水情分析标准数据库，为水情分析人员提供一个有价值的降雨后水情分析参考平台。具体实施步骤如下：

第一步：将水情测报系统中的雨量按时段雨量方式进行数据下载 （降雨前至产流结束期间的数据），建立坝址在各基流情况下的“降雨量数据库”。见表2。

表2 降雨量数据库

第二步：将“降雨量数据库”，建立坝址在各基流下情况的“降雨量数据库及降雨量曲线图”。见图3。

第三步：将水情测报系统中的流量按时段流量方式进行数据下载（洪涨日至洪退日），建立坝址在各基流情况下的“降雨产流传播数据库”。见表3。

表3 降雨流产传播数据库

第四步：将“降雨产流传播数据库”，建立坝址在各基流情况下的“流量数据库及流量曲线图”。见图4。

第五步：通过上述的“降雨量数据库及降雨量曲线图”及“流量数据库及流量曲线图”开展数据比照分析，建立坝址在当时基流情况下的“降雨流域基本情况”模板。见表4。

表4 降雨流域基本情况

5 水情分析经验公式在模型中的运用

根据近尾洲多年降雨产流数据分析，总结出吸收系数、叠加系数及产流系数值，该系数在不同土壤含水及入库流量下发生变化。

我们知道，流域降雨后的最大入库流量应为降雨前基流与降雨产流之和，即：

在基流数值相对稳定的情况下，我们主要分析降雨后产流量的大小，经多年研究表明，流域产流与吸收系数、叠加系数及产流系数值密切相关，得出经验公式为：

式（1）与式（2）组合即得到水情模型计算式（3）：

各系数在实际土壤含水情况下运用见表5。

表5 各系数的实际运用

近尾洲水电厂经对降雨产流后流量变化分析与计算，得出表6。

表6 水情测报产流应用表

6 水情分析模板建立存在的主要问题

（1）影响“水情分析模板”中的重点在于流域降雨产流后的叠加系数参考问题，虽然在“水情分析经验公式”中已经分析得出一个初步结论，对负荷预报有一定的帮助，但是由于流域地质与降雨的规律性不强，可能造成经验结论值的偏差。

（2）流量预报仍然受到上游电站的调峰拦截和水情测报系统中水文站站点的限制及其台风的影响，造成提炼的部分数据采集失真。从而造成雨量数据采集失真偏小，各站雨量产流值、区域雨量产流值的数据分析偏大。

（3）“流量传播时间参考表”在各流量情况下，传播时间需要不断修改及其完善。

7 水情分析模板的实际运用

（1）水情分析模板的运用应结合水情分析人员流量预测竞赛与水情研讨的方式，提高水情分析能力。

（2）组织水库水情分析研讨会，加强对历史水情资料的收集和分析，参考历史相似水情数据，与实际情况进行分析比较。对每次洪峰过境进行全面分析和总结，吸取在水情分析和预测工作的不足，分析原因，提出改进措施，提高水情分析和负荷预报能力。

（3）当12 h降雨量大于20mm或24 h降雨量大于30mm时，则可启动《水情分析模板》进行产流预测竞赛。

（4）预测方法：水情预测人员在每次降雨满足竞赛条件后统一集中对产流情况进行一次48 h流量预测，预测项目主要包括：预测最大流量、预测洪峰时间，洪水过后根据分析准确率情况进行评比。

（5）流量准确率计算方式：（1-预测偏差绝对值/实际最大流量）×100

（6）洪峰时间准确率计算方式：（1-预测偏差绝对值小时数/实际小时数）×100

（7）平均准确率：流量与时间准确率之和/2。

8 结 语

水情数据收集是一个长期的过程，每次降雨过程我们可以得到一个降雨模型。近尾洲水电厂经过5年的收集与完善，建立了59个水情分析模型，为水情分析人员提供了一个有价值的降雨后水情分析参考平台。据统计电厂年度负荷预报准确率呈逐年提高的趋势，2010年为93.73%，2011年为93.91%，2012年为94.79%。总之，通过降雨产流经验总结，为水情分析人员提供依据，最终提高负荷预报的准确率。