极端天气对水电站灾害风险讨论——以白鹤滩水电站气象服务为例

极端天气对水电站灾害风险讨论——以白鹤滩水电站气象服务为例

陶丽

四川省气象服务中心 四川成都 610072

摘要：通过对白鹤滩水电站所处地域的极端天气特征分析，分别对白鹤滩水电站施工建设的大坝浇筑期，蓄水初期，发电运行期，高温、强降温、大风、降雨、雷电等因素所带来的气象灾害分析，提出提升水电站灾害性、极端性天气的机理研究和监测预报预警能力，为水电站的防汛抗旱、水资源调度等提供科学可靠的气象保障，也是防御和减轻气象灾害的关键。并对应对极端天气水电站调度运行各阶段提出重点措施：一是防汛期，布局站网，优化监测预报预警机制；二是浇筑期，业务科研互补，提升预报预警能力；三是蓄水发电期，着眼中长期预报，提高预测精准度。

关键词：极端天气；白鹤滩水电站；调度运行，灾害风险

引言

白鹤滩水电站是世界在建规模最大、综合技术难度最高的水电工程。它所在的金沙江流域内天气气候复杂多变、水资源时空分布不均。白鹤滩水电站地处金沙江流域下游干热河谷的峡谷地区之中，周围山高谷深，地质条件脆弱，气候条件复杂多变，特殊的地形地貌，造成了大风、高温和暴雨等气象灾害多发频发。其中大风天气频繁，年平均7级以上大风日数达234.5天，占全年总日数的64.2%，这对大坝浇筑期的施工进度和施工安全提出了严重的挑战，特别是对大坝浇筑、揽机运行、骨料传输系统的安全运行和施工人员的安全影响重大。因此，不断提升水电站灾害性、极端性天气的机理研究和监测预报预警能力，为水电站的防汛抗旱、水资源调度等提供科学可靠的气象保障，是防御和减轻气象灾害的关键。

一、白鹤滩水电站极端天气特征

白鹤滩水电站属于高原山地河谷温带气候，极端灾害性天气非常明显，特别是大雨以上强降雨、大风频发，且出现时间没有明显规律性，预报难度非常大。白鹤滩水电站极端大风和局地暴雨的气候特征决定了其施工期气象保障难度创全国之最，任务十分艰巨。白鹤滩水电站坝区大风天气非常频繁，且风力等级高，表现出比周边地区更强烈的大风特征。以水电站坝区新田、葫芦口大桥、马脖子和荒田水厂站为例，使用小时观测数据，确定各站7级以上的大风日数。从坝区各站自观测以来的大风日数上看，新田站的大风日数是各站中最多的。每年7级以上在250天左右，即约70%以上的天会出现大风。其次马脖子站的年大风日数较多，7级以上风日数在200-250天。葫芦口大桥站的大风日数比马脖子站少10-20天，年大风日数在200-220天。大风日数最少的是荒田水厂站，年大风日数在70-100天，占年总天数的27%左右。因此坝区大风天气频率高，且大风天气的局地性强。现有站点布设在不同的海拔高度上，且位于河谷地的不同宽度处，以及左岸和右岸不同位置，导致各站的风力和风向差异非常大，结果体现在大风日数上的差异。

二、开展极端天气对水电站灾害风险研究必要性

在白鹤滩水电站施工建设期间，灾害性天气易引发山洪、泥石流、山体滑坡等地质灾害造成人员伤亡及财产损失，给建设施工带来重要影响。白鹤滩水电站大坝浇筑期建设当中，每一仓混凝土浇筑时，高温、强降温、大风、降雨、雷电等因素极大可能中断大坝浇筑混凝土或报废已浇筑的混凝土，造成百万级以上损失，气象监测预报预警服务告诉决策决策者未来可能出现灾害性天气种类、大体发生时间及强度，大坝浇筑前、中、后都可以根据天气预报，及时做出调整和防范，极大地减轻大坝混凝土浇筑过程中可能带来的损失。

在白鹤滩水电站蓄水初期，重点是保障天气对蓄水初期过程中的库区边坡治理，因为水面升高，对库区两岸的山体浸泡，受到强降雨、高温等灾害性天气，极易出现山体滑坡和崩塌，对沿岸生态和生产生活造成一定影响。

在发电运行期，暴雨、大风、高温、雷电等灾害性天气对发电运行、电力输送有很大影响，精准预报是水力发电持续运行的基本保障。在白鹤滩水电站第一台机组发电、最后一台机组发电的专项气象保障中，气象人群策群力，紧密跟踪，精准确保天气过程。同时，项目通过关键技术公关，改善了在气象服务新技术、新产品开发方面的欠缺。对金沙江下游梯级水电站存在的暴雨、高温、大风等气象灾害等进行理论研究；建立气象服务平台，为金沙江下游梯级水电站开展全方位气象信息服务，使得监测预报预警服务集约化程度有所提升，科研支撑作用得以体现。

三、应对极端天气水电站调度运行措施

（一）防汛期——布局站网，优化监测预报预警机制

白鹤滩水电站施工建设施工期和运行初期，重点施工主要是洞室开挖、边坡开挖及防护治理、营地建设、交通运输施工、大坝浇筑、库区边坡治理，在这过程中很多防护措施还不完善，这个阶段施工区的防汛能力极差，因为开挖、放炮、水泡等因素，地质条件变得极为脆弱，遇有中等强度以上的降雨，就可能引发山洪、泥石流、山体滑坡和山体崩塌等山地灾害，暴雨、大风、高温、雷暴、强降温五类灾害性天气是预报、预警服务工作的重点和难点。结合坝区施工的实际需要，在白鹤滩水电站施工期，根据各阶段气象观测预报保障服务需求，先后在白鹤滩水电站坝区安装建设了16个气象站，开展6个主要气象要素，12子项气象要素观测，观测时间密度有最初的一小时一个数据到10分钟一个数据，到目前实现分钟级现实，极大保障了气象监测预报的时效性。结合白鹤滩坝区电力生产、地灾防治、枢纽管理等差异化需求，在气象部门现有的基础上制定了《白鹤滩汛期预报预警发布流程》确保发布的预警信息起到为工程建设起到保驾护航的作用。

（二）浇筑期——业务科研互补，提升预报预警能力

白鹤滩水电站大坝浇筑期建设当中，由于地处高原结合部，气候条件特别复杂，各种灾害性天气频发、多发，给工程施工带来了极大的不利影响。除了日常气象保障服务之外，工程施工保障、防洪度汛保障和提高水资源利用效率是气象保障的主要任务。现场气象服务工作重点、难点仍然在于大、中、小尺度带来的突发性、局地性天气的预报预警，因此开展灾害性天气形成机理及定量预报技术的科研研究，可以更好为业务工作提供技术支撑，形成互补，从而提升预报预警服务的及时性、精准性、有效性。

（三）蓄水发电期——着眼中长期预报，提高预测精准度

白鹤滩水电站进入蓄水发电期，水电保障服务对重大灾害性极端天气预报的提前量和强度、中长期天气预报的准率等方面的要求明显提高，重视基于多源数据融合的气象监测和预报联合应用，开展在白鹤滩水电站施工建设的最重要三个阶段的气象保障：1、三通一平气象保障；2、高边坡开挖治理、基坑开挖治理、揽机过江试验气象保障；3、大坝混凝土浇筑、下闸蓄水气象保障服务。

参考文献

[1]鞠冠章,王靖然,崔琛等,极端天气事件对新能源发电和电网运行影响研究[J].新能源,2022,50（11），77-83.

[2]张成稳,曾厅余,宗德孝等,白鹤滩水电站建设期气象保障服务思考[J].云南大学学报（自然科学版),2012,34(S2):381-385.

[3]许向宁,黄润秋.金沙江水电工程区( 宜宾—白鹤滩段) 岸坡变形破坏特征及其与赋存环境的相关性[J].地球科学进展,2004,6(19增刊): 211-216．

[4]张化清,王振懿,气象信息服务在水电生产中的重要作用[J].辽宁气象,2001(2)：48-49.

[5]程思明,胡飞飞,谢静芳等,吉林省大风天气特征及对电力设施的影响研究[J].吉林电力,2016,44（4），14-15.