金沙江下游梯級水電站氣象服務建設研究

陶麗

摘要：通過分析金沙江下游流域的地形地貌條件以及金沙江流域的氣候條件，對下游梯級水電站建設現狀進行了客觀分析。發現兩方面問題：一方面短期預報的準確度還需要進一步提升，另一方面現有的服務不能滿足提供逐小時更新的臨近預報預警，以及中長期精細化預測。監測預報預警服務集約化程度不好，新技術應用能力不強，科研支撐作用不足。因此，開展金沙江下游梯級水電氣象服務是非常必要。通過對金沙江下游梯級水電站調研，主要有三方面需求：開展施工區災害性天氣預報及預警;流域面雨量預報技術研發;水文氣象信息集約化的需求。

關鍵詞：金沙江下游，水電站，氣象服務

引言

金沙江下游流域除地理條件特殊外，該流域大氣環流條件也十分復雜，水汽時空分布極不均勻，不僅受高原季風的影響，還受到來自熱帶、副熱帶季風的影響。因而，該流域上中下游降水與氣溫分布各有特色。但是近年來，流域內降水分布不均、水土流失、植被退化等問題越來越嚴重，而金沙江不僅是長江的重要水沙輸送地（宜賓水文站48.8%沙量都來自金沙江流域），該流域還是國家大水電開發基地之一與亞洲主要生態屏障，其中氣候調節作為決定生態環境質量主體因素無可非議，因而流域內降水、氣溫與產流量時空分布與變化對區域內、長江中下游地區乃至整個國家與社會的經濟發展與生態系統健康都具有十分重要的作用。

1 金沙江流域氣候條件

金沙江流域地處高原東側，受地形的阻擋作用，流域正好位于可降水量最大的經向帶上。研究表明，冬春季（橫斷山脈區北段為10月至次年5月，其余地區為11月至次年4月）主要受西風帶氣流影響，該氣流被青藏高原分成南北兩支西風急流，其中途徑孟加拉灣北部的青藏高原南側偏西風所攜水汽對金沙江流域氣候影響顯著，氣流經云貴高原常給流域帶來大陸性的晴朗干燥天氣;流域東北部受昆明靜止鋒和西南氣流影響，陰濕多雨。夏秋季西風帶北撤，此時海洋性西南季風和東南季風的共同作用為該流域帶來大量降水，并呈現出由東南向西北遞減的態勢。其中，四川境內夏季降雨直接受西南低渦影響，西南低渦初生于淺薄的低層系統，在大尺度環流系統的配置作用下，易使其遭遇東移的高原渦或北部東移的低槽等不穩定系統的耦合，此時西南低渦迅速強烈發展并逐漸向東推移，給所經區域帶來明顯的暴雨天氣，易造成洪澇、滑坡、泥石流等災害。

2 金沙江流域電站建設情況

金沙江是我國最大的水電基地，是“西電東送”主力。全長3479公里的金沙江，天然落差達5100米，占長江干流總落差的95%，水能資源蘊藏量達1.124億千瓦，技術可開發水能資源達8891萬千瓦，年發電量5041億千瓦·時，富集程度居世界之最。

烏東德水電站、白鶴灘水電站、溪洛渡水電站和向家壩水電站四座世界級巨型梯級水電站。這四個梯級水電站分兩期開發，一期工程溪洛渡和向家壩水電站已經投入運行，二期工程烏東德和白鶴灘水電站還在緊張有序地開展前期工作。

金沙江下游流域超大型水電工程項目大多分布在地形地貌較為復雜的區域，受地形影響，這些地區的局地性天氣比較復雜，給工程的設計、施工帶來眾多難題。因而，通過研究該區域災害向天氣特點機理不僅能夠豐富氣象研究理論基礎，還可以為相關預報預警機制提供參考。

3 開展氣象服務研究必要性

金沙江下游兩個梯級水電站的氣象服務保障主要是由四川省氣象局下屬的宜賓市氣象局為向家壩水電站建設提供氣象服務，溪洛渡水電站由云南省昭通市氣象局提供，白鶴灘水電站由四川涼山州氣象局和云南昭通市氣象局聯合服務。

四川省氣象局和云南省氣象局從2011年開始，為白鶴灘水電站建設提供氣象服務，先后建成了9臺氣象觀測站，其中1臺為永久觀測站，建設運行昭通市多普勒天氣雷達和衛星云圖接收站等，另一方面，四川省涼山州氣象局和云南省昭通市氣象局派駐4名專業氣象人員，在現場開展氣象服務，包括天氣預報、氣候預測、氣象觀測儀器的維護檢修等，為白鶴灘水電站的氣象觀測和跨省氣象服務奠定了堅實的基礎。

從目前的氣象服務分析，由于僅有市州一級氣象部門開展服務，在新技術、新產品開發方面都有所欠缺。一方面短期預報的準確度還需要進一步提升，另一方面現有的服務不能滿足提供逐小時更新的臨近預報預警，以及中長期（未來一個月）精細化預測。監測預報預警服務集約化程度不好，新技術應用能力不強，科研支撐作用非常不足。因此，聯合開展金沙江下游梯級水電氣象服務是非常必要，也是必然的趨勢。通過對金沙江下游梯級水電站調研，主要有三方面需求：

3.1 開展施工區災害性天氣預報及預警

白鶴灘水電站的現場氣象服務應特別關注混凝土澆筑開倉時間內的天氣變化，做好暴雨、雷電、大風等災害性天氣的預報預警非常有必要，目前流域內的短期預報的準確度還需要提高，且現有的服務不能滿足提供逐小時更新的臨近預報預警，以及中長期（未來1個月）精細化預測。以白鶴灘統計數據為例，年平均7級及以上大風日數為237天，其中7級日數73.0天，8級日數80.0天，9級日數58.3天，10級日數21.8天，11級日數3.5天。大壩施工過程中受河谷大風影響較大，超過7級的風會影響纜索式起重機的運行以及混凝土澆筑過程的取料和供料，大風氣候也會對混凝土施工安全、質量、進度造成嚴重的影響，為保證工程建設的順利進行，明確壩址施工區域的風場特性分布規律顯得十分必要和迫切，同時，探測陡峭地形區和復雜下墊面區邊界層氣象要素分布和垂直溫濕廓線，基于觀測資料改進模式物理參數化方案，提高金沙江下游梯級水電站施工期天氣的預報預警的精度和預見期，做到提前預防、重點監控、應急處置，確保安全生產。

3.2 流域面雨量預報技術研發

金沙江下游在建和待建梯級水電樞紐的發電能力相當于兩個三峽工程，投入運行后對降水預報有極高要求;金沙江來水量占三峽入庫流量的30%左右，金沙江流域降水對三峽入庫流量預報影響重大。目前流域降水預報技術還主要采用數值預報產品的簡單解釋應用技術為主，降水量的定時、定點、定量預報的精度有待提高。針對金沙江流域下游梯級水電站，加強格點化降水預報技術和站點格點一體化處理技術研發，完善精細化預報產品體系，建立金沙江格點化定量降水預報及檢驗系統。在時間和空間上無縫隙、開展精準定量降水量預報業務。

3.3 水文氣象信息集約化的需求

金沙江流域水電梯級開發及水電安全運行等需要全方位、多尺度、精細化的氣象保障服務，應對水資源和氣候變化需要提供強大的氣象科技支撐，需要整合金沙江流域相關省市氣象服務技術資源，研究金沙江流域氣象預報關鍵技術以及規劃設計新一代金沙江下游梯級水電站氣象服務系統，實現流域的整體調度。

參考文獻

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