水电开发不同阶段的气象服务内容

二、水电开发不同阶段的气象服务内容

由水电开发中的汛期安全防洪度汛和水资源的有效利用形成了水电与气象的主要依赖关系，在水电勘测设计、现场施工、电厂发电和其他辅助工程等整个开发和应用过程中，存在着对气象环境和气象要素变化条件的各种需求和应用。在整个水电开发过程中，水电设计、建设和发电中的技术指标体系和气象要素变化息息相关，有互相内联与深入的技术合作耦合；在不同时段、不同性质和不同工程下，由于水电任务和过程不同，对气象产品和服务要求不同；由于水电处于天然环境下，又是利用天然降水的特殊性，在安全生产和业务保障上，对气象产品和服务有一定的特殊要求，有直接气象服务和间接气象服务。因此，做好水电服务不仅仅是气象资料与产品服务，而应该建立一套适宜水电气象服务的知识工程系统为支撑，提供的水电服务应是水电气象知识工程系统服务和体系服务。

1.水电站勘测设计阶段

在经济高速增长对环境造成巨大破坏以后，可持续发展意识已经成为世界各国发展的主流意识形态，人们对环保的关注达到了一个前所未有的高度。而水电站在建设过程中，由于大坝修建、占地、场地开挖、河道引水及其他等等施工行为，对水电站涉及区域的河流水文特性、天气气候、生态环境及水资源利用等方面都会造成影响，因此水电站在设计规划时期对气候背景分析和生态环境影响评估的要求更加严格，不单是提供简单的气候背景数据，而是要求对电站建成发电后可能造成的气候及生态的变化有科学依据地进行预测和评价。因此，水电气象服务在此时就应该介入和展开，不仅要对流域气候背景的分析更加翔实全面，还要通过科学计算和模式模拟等方式对未来的气候变化进行预测并与原气候背景对比，给出正确影响评价，提供合理的规划建议和保护措施，以求水电站建设对天气气候产生的影响降到最低。

按水电站勘测和设计、建设与发电等要求，我们可以为其提供水电专业气象背景分析和资料服务；为流域来水量提供空中水资源时空分布和量级等评估分析服务；为水电站选址提供气象观测和环境条件分析服务；为整个流域气候环境进行水电开发提供细化到县乡或小流域的综合评估服务；提供流域内的气象资料服务等。

2.水电站施工阶段

水电站一般建设在深峪的江河上，地理地势环境狭长、陡峭和险峻，工作面难展开，现场施工，一是怕上游流域由强降雨而引发的洪峰带来大量洪水和泥沙冲毁工程设施和破坏施工环境而影响施工进度，形成间接的水电气象灾害；二是怕施工现场的直接强降雨引发的洪涝损毁工程并危及生命安全；三是怕大风、雷暴和低温等气象变化影响工程作业安全，特别是高空作业安全和影响建筑工程质量等。后两项容易形成直接的水电气象灾害。

现在，水电站施工方法机械化和智能化程度已大大提高，工期大幅缩短，但对施工期天气条件和天气要素的要求也更加苛刻。比如在进行大坝浇灌时，风速的变化可引起机械臂的定位偏差，从而出现浇灌错误导致返工。而不同温度和湿度条件下水泥的标号亦有不同，预测不准也有可能造成返工，延误工期增加成本。在这种情况下，对气象保障的需求不仅贯穿了整个工期，而且气象保障服务的内容也远超出了传统意义的预报范畴，对气象工作者的服务能力要求大大提高，并高度地需要主动、及时的服务意识。

因此，按水电现场施工的不同工程性质，不同时间进度，不同项目要求，我们气象部门应该积极主动地与水文部门合作发展水电气象服务。服务内容包括：①建立流域降雨与流量及水位的水文气象关系分析方法与应用系统，为机坑开挖、工程截流、合拢筑坝、枢纽和围堰安全等各项施工和工程提供流域雨情水情气象保障服务；②结合工程性质和施工进度，建立“全天候、针对性、无缝隙”的现场施工0～24小时的强降雨预报预警气象保障业务服务系统，为重点部位、工程坝肩防汛、进水口高边坡防汛、覆盖层、岩质高边坡的支护和排水、对外交通、辅助通道处滑坡和陡岩部位的防汛、专用公路重要危险部位、工程坝肩槽部位以上原状坡和卸荷体的支护、主体工程与辅助工程等工程项目提供实时专业气象环境变化保障服务；③针对各项施工项目性质和要求，提供现场大风、雷暴和低温观测、预报和预警等专项气象服务，建立水电专业综合气象保障系统，提供现场水电专业气象综合保障服务。

每年的汛期，是水电站建设的关键时期，防洪任务高于一切，需要重视流量与水位的关系，要认识到流量是核心，水位是关键。盯住流域内的强降雨过程，特别是施工现场大暴雨过程，准确提供流域和施工现场降水预报，及时提供流域实时观测面雨量，盯住上游流域过来的洪峰，是汛期水电气象服务的重中之重。建立“全天候，无缝隙”的资料和预报服务是最基本的服务需求。参照设计方的工程设计防洪度汛标准要求，按照电力系统的相关规定的要求，结合气象内部的行政要求和业务应用，建立有项目针对性的水文气象预报预警服务体系，为业主方和施工方做好水电应急预案分级启动，健全现场信息机制、应急救护和抢险机制等提供及时服务。

3.电厂发电与营运阶段

防汛、提高水能资源利用效率是气象为水力发电服务的两大主要任务。在电厂发电和营运阶段，需要的气象服务与以前的阶段有较大区别。我们需要：①开展水文气象预报模型和预报方法研究，探索水库蓄水后水体运动规律，提高来水和洪水预报精度，实现精细化水文气象流量水位预报服务系统，为发电提供水能定量分析应用、防洪调度，大坝与枢纽安全等服务；②建立上游流域的精细化降水观测和预报系统，提高预报精度，延长预见期，增强干旱预测能力，提供流域来水量、洪水和干旱的长中短预测、预报、预警实时服务，为编制年度枢纽度汛方案，充分挖掘潜力，尽可能发挥枢纽的防洪效益，做好导流底孔和泄洪设施的检查和维护等提供气象保障服务；③利用一切气象观测手段和提高预报能力，建立发电厂厂区汛期的防汛气象警戒预警系统，提供电站安全气象保障服务；④利用上下游水电站的调度信息，加强联络和沟通，结合整个流域的天气气候变化预报预测，建立梯级电力调度气象保障服务系统，为汛期水位蓄水及汛前的消落调度工作、优化梯级枢纽运行、实现梯级发电总效益最大化等服务；⑤适应水电发电的各项需要，加强干支流水情资料信息的收集和应用，逐步形成完整的水情气象信息库，为电站水库运行方案对防洪、发电、航运、灌溉、供水、工程建设、泥沙淤积的影响研究提供气象服务；⑥做好雨情收集，掌握水情、工情资料和了解地方防汛部门的防洪预案，开展汛期电厂水库动态流量水位天气警戒服务系统研究，为水电科学调度，协调好防汛与发电之间关系，避免近年来水库调度出现的“先弃后缺”问题，建立科学的水电调度决策体系，合理控制水库汛限水位等，主动提供气象背景参考建议服务；⑦开展短期气候降雨预测系统在水火电间配合发电的试用，为从根本上解决汛枯矛盾，优化水火电调度，使汛枯电量基本均衡，做天气气候背景服务。

4.其他方面

除水电建设外，电站建设中还会衍生大量其他辅助性产业、工作和工程等，如电站建设公路、水路、砂石料厂、生活区、移民、生态、四周环境变化、国际河流影响等，大多需要气象服务。我们可以开展的相关气象服务包括：①可建立其他水电站辅助工作的气象有保障服务；②建立通航和水利枢纽航运气象服务；③建立工程蓄水后对库区生态环境影响的气象预报和评价服务，开展天气气候变化的关系研究服务，实现工程与环境、人与自然的和谐发展；④开展工程移民及移民设施和生活的气象保障服务；⑤开展流域区水资源保护与生态保护过程天气气候的作用与评价，为国际河流综合应用环境过程提供气象条件保障服务。