4水文預報及發(fā)電計劃培訓

1、水文預報及發(fā)電計劃制作,梯調(diào)中心,目錄,一、概 述,,（一）水文預報的目的和任務制作預報：根據(jù)上游流域水情制作三峽入庫洪水水文預報；調(diào)洪演算及制定計劃：按水庫調(diào)度規(guī)程要求，考慮樞紐工況等信息進行調(diào)洪演算，對天然來水進行合理蓄放，滿足水庫各項綜合利用要求，制定防洪、發(fā)電調(diào)度計劃。,一、概 述,,（二）水文預報的目的和任務水庫調(diào)度：保證荊江地區(qū)防洪安全;保證長江航運安全;編制電力調(diào)度計劃;保證大壩施工安全;保證大壩安全，發(fā)揮三大效益

2、，為減少棄水、充分利用水資源，水文預報是必不可少的，起著十分重要和決策性的作用。,一、概 述,（三）水文預報的定義狹義：根據(jù)河流上游出現(xiàn)的水情、雨情預報河流下游水情的工作內(nèi)容。廣義：利用影響未來水文情勢的因子預報河流下游或某一區(qū)域的水文情勢的工作內(nèi)容。,一、概 述,水文預報,（四）水文預報項目,,旬月季度年,施工期汛期蓄水期消落期供水期特殊調(diào)度,1-3天過程預報,4-7天逐日預報,,,,,,,,,,,,,,

3、,,,長期預報,中期預報,短期預報,特殊時期,,,,一、概 述,,（五）水文預報工作流程,氣象預報,水庫調(diào)度,,,預報會商,,預報發(fā)布,,防汛部門電網(wǎng)調(diào)度部門公司有關部門,,水文預報,,發(fā)電計劃制作,,,一、概 述,,（六）水文預報對氣象等要求水文預報必須結合考慮氣象預報成果，為此梯調(diào)通信中心還建立了專業(yè)氣象臺，專門負責流域分區(qū)面雨量的制作；初期在做好泥沙、收集整理、分析工作的同時，為逐步實行梯級泥沙預報調(diào)度提供研究依據(jù)；生

4、態(tài)監(jiān)測、預報、調(diào)度。,一、概 述,二、水情站網(wǎng),（一）站網(wǎng)基本要求水情預報則要求水情觀測網(wǎng)完善、可靠，報汛信息傳遞暢通、快速。水情觀測、報汛及預報按國家有關技術規(guī)程規(guī)范要求進行。,二、水情站網(wǎng),,,一 期（2003年）,宜昌~重慶:遙測站點137個流域范圍5萬km2,,,二 期（2007年）,重慶~屏山:遙測站點299個流域范圍37km2,,,金沙江（2007年）,金沙江區(qū)域:遙測站點162個流域

5、范圍12km2,,,宜昌下游（2010年）,宜昌下游:遙測站點29個,,,新增站點（2012年）,金沙江：24個屏山~宜昌：81個累計105個,,,現(xiàn)狀,系統(tǒng)自建遙測站617個；實時接收633個遙測站網(wǎng)數(shù)據(jù),,,現(xiàn)狀,報汛站317個：水文站93個水位站19個雨量站202個水庫站3,2014年報訊站網(wǎng)分布圖,三、三峽水庫水文預報,金沙江下游劃為五個分區(qū),三峽～葛洲壩梯級樞紐調(diào)度運行需要什么樣的氣象服務？,長江上游流域分區(qū)降水

6、預報：專業(yè)氣象臺提供長江上游流域7個大分區(qū)，總計11個小區(qū)間的面雨量預報。,三、氣象預報,三峽~葛洲壩壩區(qū)常規(guī)天氣預報和災害性天氣預警,三峽～葛洲壩梯級樞紐調(diào)度運行需要什么樣的氣象服務？,三、氣象預報,預報、預警產(chǎn)品,短期預報：0-12h、0-24h、24-48h分區(qū)面雨量預報,三、氣象預報,中期預報：3-7d分區(qū)面雨量預報,三、氣象預報,預報、預警產(chǎn)品,壩區(qū)常規(guī)天氣和災害性天氣預警,三、氣象預報,預報、預警產(chǎn)品,長期降水預報 （短期氣

7、候趨勢預測）,三、氣象預報,預報時效要求,短期預報：每天9：30之前完成制作和發(fā)布中期預報：每天10：00之前完成制作和發(fā)布災害性天氣預警：提前30分鐘、不漏報、少空報,三、氣象預報,數(shù)據(jù)處理,數(shù)據(jù)加工,預報制作,人機交互分析,氣象數(shù)據(jù)采集,,,信息發(fā)布,天氣會商,,,,,數(shù)據(jù)采集、處理和加工 三峽梯調(diào)通信中心專業(yè)氣象系統(tǒng)可以采集各類氣象數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)處理后進入氣象文件庫或數(shù)據(jù)庫，經(jīng)加工后形成可供分析的客觀信息。 人

8、機交互分析 借助天氣預報業(yè)務工作平臺，預報人員綜合運用天氣學原理和方法進行人機交互分析，得出預報意見。天氣會商和預報制作、發(fā)布 在天氣形勢較復雜的時候進行天氣會商討論。將預報結論制作成各種預報產(chǎn)品，然后通過各種方式發(fā)布。,氣象預報業(yè)務流程,三、氣象預報,三峽梯調(diào)通信中心氣象業(yè)務系統(tǒng),三、氣象預報,三峽梯調(diào)通信中心氣象業(yè)務系統(tǒng),三、氣象預報,預報能力,長江上游流域48小時以內(nèi)的強降水其強度和落區(qū)預報可信長江

9、上游流域致洪暴雨過程具有7天可用預報時效,三、氣象預報,預報評價（汛期強降水預報準確率評分）,三、氣象預報,為了更充分利用防洪庫容進行興利調(diào)度，做到防洪風險可控化，需要精確的短期水文預報為防洪調(diào)度方案編制做依據(jù)。,為了三峽梯級樞紐高質(zhì)量的電能消納，減少水庫棄水，準確作出三峽入庫流量預報是三峽梯級樞紐的出力計劃編制的基礎。,高精度的三峽入庫流量預報，為開展各類水庫綜合優(yōu)化調(diào)度提供決策支持。,防 洪,發(fā)電,三峽梯級樞紐運行調(diào)度對水文預報的

10、要求,三、水文預報,水文預報要求,三、水文預報,三峽水文預報的技術手段采用多模型、多方法和“三結合”的預報體系。,,,,,,水文預報,,三、水文預報,實時校正模型,水文預報模型,三、水文預報,,實時水文預報的技術手段采用多模型、多方法和“三結合”的預報體系。,水文預報技術手段,三、水文預報,中長期水文預報主要是服務于中長期發(fā)電計劃編制、水庫消落方案編制、水庫度汛方案以及水庫蓄水方案編制等要求。中長期水文預報是一門與水文學、氣象學、數(shù)學

11、和空間技術等學科技術交叉融合的邊緣性學科。,歷史演變法；以水文要素周期分析為基礎的數(shù)值分析統(tǒng)計；以大氣環(huán)流、太陽活動等要素的前期分析為基礎的分析統(tǒng)計；回歸分析法；隨機過程的時間序列分析法；人工神經(jīng)網(wǎng)絡分析法；以流域蓄泄原理為基礎的統(tǒng)計分析法。,三、水文預報,,,,,,,每年汛前，對上游流域水文站網(wǎng)進行巡檢；水文氣象預報方案進行修編完善,汛期，加強水文氣象的會商，可視會商的主要對象是水利部門和氣象部門,領導全程參與洪水預報，對

12、相關問題及時決策和協(xié)調(diào)，及時會簽預報成果,汛后、年終時及時分析、總結，持續(xù)改進,三、水文預報,提高預報準確率的舉措,與氣象部門進行預報服務合作 合作單位有：中國氣象局公共氣象服務中心（維艾思）、湖北省氣象局、宜昌市氣象局、重慶市氣象臺、萬州區(qū)氣象局。 成果：完成“長江流域水雨情監(jiān)測分析系統(tǒng)”的建設工作，實現(xiàn)了對長江流域內(nèi)703個國家級自動氣象站、12000多個區(qū)域級加密自動氣象站的觀測數(shù)據(jù)進行快速收集、處理和存儲的

13、功能。,三、水文預報,提高預報準確率的舉措,開展水文氣象聯(lián)合會商 利用遠程視頻會商系統(tǒng)開展“三地四方”水文氣象聯(lián)合會商。 建立共享機制 依托長江防總水庫群信息共享項目實現(xiàn)了長江上游水庫群信息共享，使預報人員進一步掌握上游來水規(guī)律，提高三峽水庫來水預報精度。 加強站網(wǎng)系統(tǒng)布局和優(yōu)化 對現(xiàn)有站網(wǎng)的不斷優(yōu)化和完善，目前已經(jīng)基本實現(xiàn)對上游金沙江石鼓以下區(qū)域水雨情信息收集，并以數(shù)據(jù)庫的方式進行分類歸檔保存，滿足生產(chǎn)的各

14、項需求。,三、水文預報,2013年全年預報精度,三、水文預報,四、發(fā)電計劃制作,電站運行基本實現(xiàn)標準化、自動化，而來水因其不確定性成為影響電站效益的關鍵因素。（1）增加發(fā)電生產(chǎn)的計劃性、預見性；（2）充分利用水能，少棄水，多發(fā)電；（3）統(tǒng)籌安排，綜合平衡，盡量滿足各綜合利用部門對水庫運用的要求。,編制目的,四、發(fā)電計劃制作,（1）設計文件和調(diào)度規(guī)程；（2）國家或上級領導機關的指示、決定；（3）已發(fā)生及面臨的新情況，如水文特性的

15、改變、電網(wǎng)及其他用水要求的改變等。,編制依據(jù),四、發(fā)電計劃制作,根據(jù)水文預報時段分類，發(fā)電計劃相應分為長期、中期、短期計劃。（1）長期計劃：根據(jù)歷史資料和氣候趨勢分析制作，預見期為7天以上。（2）中期計劃：預見期3～7天。（3）短期計劃：預見期為2天以內(nèi)。,分類,四、發(fā)電計劃制作,,有棄水當來水流量大于機組過水能力時，根據(jù)上下游水位計算發(fā)電凈水頭，查處機組預想出力線，計算電站總出力。,,無棄水當來水流量小于機組過水能力時，采用

16、水能計算公式N=KQHQ：電站發(fā)電流量；K：電站綜合效率系數(shù)；H：發(fā)電凈水頭。,,,,發(fā)電計劃制作,四、發(fā)電計劃制作,四、發(fā)電計劃制作,長期發(fā)電計劃流程,四、發(fā)電計劃制作,,,,,,,,,,,,,,,,,難點,氣象預報,管理要求與技術發(fā)展不平衡,入庫流量預報,水庫運行方式,公司決策層面,機組安裝進度,四、發(fā)電計劃制作,方法介于長期計劃和短期計劃之間，以日為時段制作。中期水文預報一般以短期流量預報等方法為主，統(tǒng)計方法為輔，并考慮降

17、水預報。根據(jù)水文預報及來水頻率制作發(fā)電計劃，僅供參考使用。,中期發(fā)電計劃,四、發(fā)電計劃制作,短期發(fā)電計劃流程,四、發(fā)電計劃制作,發(fā)電計劃制作,,四、發(fā)電計劃制作,電能弄得八九不離十,為什么水總弄不準?,入庫流量動庫容,靜庫容;出庫流量,庫容變化反算;無法測量;出庫流量棄水期,非棄水期,根據(jù)廠家曲線計算;入庫預報建立動庫容基礎上;發(fā)電計劃用的靜庫容,四、發(fā)電計劃制作,三峽調(diào)節(jié)性能好,為什么還修改計劃??,三峽運行汛期庫水

18、位受汛限水位限制;消落期水位降幅限制;爭取發(fā)電效益與流量預報精度矛盾;綜合運用復雜,受葛洲壩制約；,四、發(fā)電計劃制作,三峽調(diào)節(jié)性能好,為什么還修改計劃??,三峽運行難點汛期庫水位需在144.9m-146.5m間運行。實際為了能夠有調(diào)節(jié)余地，一般控制庫水位在145.8m;若汛期三峽入庫流量在19000m³/s左右，周五三峽上報三天計劃，48h、72h預報精度控制在92%。流量誤差=19000*0.08=1520m&#

19、179;/s；若制作計劃時按出入庫平衡考慮，實際三峽水位變幅將達55cm，加電網(wǎng)調(diào)峰水位波動20 cm左右，三峽水位將限，從而迫使需要修改三峽計劃。,四、發(fā)電計劃制作,三峽出庫一定,葛洲壩為什么做不準???,三峽、葛洲壩水量不平衡原因:出庫計算精度不高;原因:兩壩間動庫容;區(qū)間流量,換算系數(shù)K,四、發(fā)電計劃制作,葛洲壩水位對流量過于敏感三峽出入庫流量差1630m³/s(145m),小時變1cm;葛洲壩出入庫流量差6

20、4m³/s(經(jīng)驗),小時變1cm；葛洲壩出庫對水頭變化敏感徑流式電站、耗水率、水頭;葛洲壩出入庫不平衡快速惡化不平衡流量、庫水位、水頭、耗水率;,三峽出庫一定,葛洲壩為什么做不準???,四、發(fā)電計劃制作,三峽出庫一定,葛洲壩為什么做不準???,葛洲壩尾水位難以測算水位無法快速到位; 出庫變幅;漲水、落水、平水;河道下切流量大小經(jīng)驗積累,四、發(fā)電計劃制作,三峽出庫一定,葛洲壩為什么做不準???,葛洲壩零點水位

21、難以測算耗水率變化快,計算時段長; 機組負荷與下達計劃有偏差; 1萬KW=46.6m³/s=0.1m(未考慮不平衡的連鎖影響）綜合運用,突發(fā)情況多;與電網(wǎng)聯(lián)系修改計劃困難;,四、發(fā)電計劃制作,五、三峽計劃修改類型,消落期消落0.5m左右，上限0.6m,為什么總需改計劃?,集中消落期上報三峽計劃時，一般控制三峽水位日均消落50cm左右。集中消落期三峽多年平均入庫流量為15300m³/s，若此期間三

22、峽48h入庫流量預報精度達到94%。流量誤差=15300*0.06=920m³/s由流量預報誤差影響的水位偏差將達到16cm，由此日均消落將超60cm，再加上調(diào)峰造成的水位波動影響，容易導致需要修改三峽計劃。,五、三峽消落期計劃修改,消落期消落0.5m左右，上限0.6m,為什么總需改計劃?,三峽上游水庫眾多，三峽入庫流量受電站調(diào)蓄影響較大，特別烏江上電站入庫時間在20小時左右，其變化對預報影響較大，容易造成預報誤差。三峽

23、區(qū)間降雨直接入庫，會導致入庫流量迅速起漲，若對降雨預報沒有考慮完全，也容易造成誤差。因此消落期在提高預報精度同時，不可避免的需要修改三峽計劃。,五、三峽消落期計劃修改,消落期消落0.5m左右，上限0.6m,為什么總需改計劃?,實例：2014年5月8日修改計劃情況。（1）三峽入庫流量=寸灘流量+武隆流量+三峽區(qū)間流量。由于預報區(qū)間流量和實際情況存在差值，導致入庫流量存在偏差。 誤差原因：三峽水庫為典型的狹長河道型水庫，來水

24、從入庫傳播至壩前約12h左右（即動、靜庫容轉(zhuǎn)換時間）。7~8日入庫流量處于退水段，按照統(tǒng)計規(guī)律，靜庫容應大于動庫容入庫，但實際偏小。,五、三峽消落期計劃修改,消落期消落0.5m左右，上限0.6m,為什么總需改計劃?,2014年5月8日修改計劃情況。（2）根據(jù)7日制作的后期流量預報計算，預計8日入庫流量10500m³/s，按水庫水位日降幅50CM控制，出庫流量為14500m³/s（機端出力1245萬千瓦，另電源電站5

25、萬千瓦）。實際入庫流量僅為9620m³/s（靜庫容入庫約為8800左右m³/s）。若不修改計劃相應消落幅度71cm。,五、三峽消落期計劃修改,汛期水位控制在145.8m，為什么還需改計劃?,汛期庫水位受汛限水位限制，水位需在144.9m-146.5m間運行。實際運行過程中，為了能夠有調(diào)節(jié)余地，一般控制庫水位在145.8m;若汛期三峽入庫流量在19000m³/s左右，按周五三峽需要上報三天計劃，48h、72

26、h預報精度控制在92%。流量誤差=19000*0.08=1520m³/s；,五、汛期計劃修改,汛期水位控制在145.8m，為什么還需改計劃?,若制作計劃時按出入庫平衡考慮，實際后兩日三峽水位變幅將達到55cm，再考慮電網(wǎng)調(diào)峰導致水位波動20 cm左右，三峽水位將超出規(guī)程規(guī)定的范圍，從而迫使需要修改三峽計劃。,五、汛期計劃修改,汛期水位控制在145.8m，為什么還需改計劃?,難點：三峽水庫上游各流域電站眾多，汛期電站基本都有防

27、洪任務，庫水位都受汛限水位的限制，調(diào)蓄庫容有限。天氣預報客觀上對定量降雨存在著一定的難度，從而導致流量預報會出現(xiàn)偏差，如遇強降雨天氣，流域上電站都將加大出庫流量，還可能產(chǎn)生棄水，更加會增加流量預報中的不確定性。,五、汛期計劃修改,汛期水位控制在145.8m，為什么還需改計劃?,在實際過程中，如遇到水雨情和預報情況有重大出入時，預報人員將會根據(jù)實際情況進行修報，但日發(fā)電計劃已經(jīng)上報，不便更改。若是在工作日，天氣預報和流量預報產(chǎn)生的偏差影響

28、可通過第二天上報的計劃進行調(diào)整消除。若是周末水雨情發(fā)生重大變化時，由于已上報三天三峽計劃，只能通過修改上報的計劃來調(diào)整消除流量變化帶來不利影響，以保證水庫的正常運行。,五、汛期計劃修改,葛洲壩制約導致三峽計劃修改,在實際過程中，三峽出庫流量接近葛洲壩滿發(fā)流量時，一般控制葛洲壩水位在63.6m左右運行，調(diào)節(jié)空間有限。實施調(diào)度過程中，由于三峽調(diào)峰影響，葛洲壩電站需要同步調(diào)節(jié)，若葛洲壩水位未控制好，容易導致葛洲壩棄水。此時未避免葛洲壩棄水，