龙滩水力发电厂水情自动测报系统标准性分析

朱 麟

（龙滩水电开发有限公司龙滩水力发电厂，广西 天峨 547300）

龙滩水电站位于黔桂省区交界的广西天峨县境内,处于红水河上游河段峡谷区，坝址控制流域面积9.85万km2，多年平均流量1610 m3/s，多年平均径流量508亿m3。具有年调节能力，电站装机容量为490万kW，多年平均发电量156.70亿kW·h。龙滩水电站是红水河的“龙头”水库电站，坝址距天峨县城15 km。红水河流域地处副热带季风区，4月～10月份为雨季，降水总量约占全年降水量的89%，雨日约占全年的71%。龙滩站地处红水河上游，一般4月底5月初进入汛期，10月份汛期结束[1,2]。

龙滩水电站开发任务以发电为主，兼防洪、改善航运、水资源配置等综合效益，是综合运行生产调度体系的重要组成部分。大气降水直接影响龙滩大坝的蓄水和运行方式，及时做好龙滩水电站区降水的预测对洪涝防控调度有重要影响。由于气象部门的降水预报工作基于国家一般气象站和基本气象站数据，其与龙滩水力发电厂水情自动测报系统雨量监测站存在何种差异对该区准确运行有重要意义。本文以此为切入点，对比分析龙滩水力发电厂水情自动测报系统典型站点与国家气象基本站的雨日特征。

1 资料收集和分析方法

1.1 资料收集

由于国家气象基本站点选址的遵循代表性原则，气象基本站对该区的气象条件有较强的代表性；另外气象基本站维护具有规范性，上述两方面原因决定了气象基本站数据的可靠性。通过对比龙滩水电站区雨量站和国家气象部门基本站的经纬度和海拔高度，随机选取了11个雨量监测站点的雨日特征进行对比分析。11个雨量监测站点分别是安龙、普坪、隆林、册亨、旧州、双江、长田、望谟、蔗香、桑郎和乐业见表1。由表1中可知，经纬度位置基本接近，除册亨和旧州两站外，海拔接近，册亨和旧州两站海拔差异较大。

表1 龙滩水库雨量站与国家气象基本站信息对比

1.2 分析方法

本文运用SPASS10.2数据统计分析软件，通过单因素方差分析[3]和相关系数分析[4]两种方法，对11个站点2010年、2012年、2015年和2017年4年的逐日雨日（24小时降水量≥3 mm）特征进行对比分析，分析两者的相关性和差异性。

2 结果与分析

2.1 水情自动测报系统典型站点雨日降水量相关性及差异性分析

龙滩水力发电厂水情自动测报系统11个典型雨量测点与国家气象基本站雨日降水特征的相关性及差异性分析结果见表2。

表2 龙滩水力发电厂水情自动测报系统典型站点雨日降水量相关性及差异性分析

由表2可知，11个典型站点大多呈现出较强的相关性，特别是2010年和2012年这两年雨日降雨特征相关系数均较大，大多在0.8以上，能够通过显著性水平的95%的相关系数检验，蔗香站相关系数达到1，而旧州和望谟则相关系数接近0，龙滩水库区和基本站区雨日特征没有相关性。

通过对典型年份典型站点的龙滩水力发电厂水情自动测报系统和国家气象基本站的雨日特征的单因素差异性分析可知，大多数站点差异性不显著，说明两者雨日相互联系；而部分站点差异性显著，通过了95%的差异显著性检验，大多集中在2015年和2017年，2017年最为明显。

2.2 水情自动测报系统典型站点雨日距平特征分析

距平表示两者差距的指标，距平越大说明两者差异越大。龙滩水力发电厂水情自动测报系统11个典型站点与国家气象基本站典型年份降水特征距平特征，见图1～11。反映龙滩水力发电厂水情自动测报系统和国家气象基本站雨日降水距平的对比。

安龙站两者间典型年份的差异见图1，可知2010年和2012年距平较小，绝大多数雨日在±10 mm以内。而2015年和2017年距平值较大，达到-56.4 mm。通过显著性相关性和差异性检验（表2）也可知，2010年和2012年两站雨日特征相关性很高，而2015和2017年则不相关，差异性明显。

图1 安龙站降水距平特征

普坪站两者间典型年份的差异见图2，可知2010年和2012年距平较小，绝大多数雨日在±8 mm以内。而2015年和2017年距平值较大，达到-59.7 mm。通过显著性相关性和差异性检验（表2）可看出，四年两站雨日特征相关性很高，而仅2017年通过了95%的显著性差异检验，差异性明显。

图2 普坪站降水距平特征

隆林站两者间典型年份的差异见图3，可知隆林站特征类似于普坪站，2010年和2012年距平较小，而2015年和2017年距平值较大，达到80 mm以上。通过显著性相关性和差异性检验（表2）可看出，2010年和2012年两站雨日特征相关性很高，2015年相关系数较小但差异不明显，而2017年两站雨日特征无相关性，相关系数为0，通过了95%的显著性差异检验，差异性明显。

图3 隆林站降水距平特征

册亨站两者间典型年份的差异见图4，可知册亨站雨日特征类似于普坪站、隆林站，2010年和2012年距平较小，而2015年和2017年距平值较大，最大值达到130 mm以上。通过显著性相关性和差异性检验（表2）可知，2010年和2012年两站雨日特征相关性很高，2015年相关系数较小但差异不明显，而2017年两站雨日特征无相关性，相关系数为0，通过了95%的显著性差异检验，差异性明显。

图4 册亨站降水距平特征

旧州站两者间典型年份的差异见图5，可知旧州站雨日特征除2012年雨日对比无显著差异外，其余三年波动极大。通过显著性相关性和差异性检验（表2）可知，除2012年相关系数为0.8外，其余3年相关系数均近为0，并通过显著性差异检验，差异显著。

图5 旧州站降水距平特征

双江站两者间典型年份的差异见图6，可知双江站雨日特征2015年雨日对比波动最大，其次是2017年，而2010年和2012年波动较小。但通过显著性相关性和差异性检验（表2）可知，四年均未通过显著性差异检验，表明差异不显著，说明2015年的距平高值为少数现象。

图6 双江站降水距平特征

长田站两者间典型年份的差异见图7，可知长田站雨日特征2015年雨日对比波动最大，其次是2017年，而2010年和2012年波动较小。但通过显著性相关性和差异性检验（表2）可知，四年均未通过显著性差异检验，表明差异不显著。

图7 长田站降水距平特征

望谟站两者间典型年份的差异见图8，可知望谟站雨日特征2010年波动最剧烈，其次是2015年，而2012年和2017年波动并不剧烈。通过显著性相关性和差异性检验（表2）可知，2010年和2015年通过显著性差异检验，表明这两年差异显著，而2012年和2017年差异不显著。

图8 望谟站降水距平特征

蔗香站两者间典型年份的差异见图9，可知蔗香站雨日特征2015年和2017年波动非常剧烈，而2010年和2012年则非常接近。通过显著性相关性和差异性检验（表2）可知，2010年和2012年相关系数接近1，而2015年和2017年相关系数较小，但均未通过显著性差异检验，表明这四年差异并不显著。

图9 蔗香站降水距平特征

桑郎站两者间典型年份的差异见图10，可知桑郎站雨日特征类似于蔗香站，但波动情况较蔗香站更剧烈。仅2017年通过显著性差异检验，表明这2017年差异显著。

图10 桑郎站降水距平特征

乐业站两者间典型年份的差异见图11，可知乐业站雨日特征类似于蔗香站和桑郎，但波动情况较蔗香站更剧烈。四年均未通过显著性差异检验，表明这四年差异并不显著。

图11 乐业站降水距平特征

3 结论

1)从年份角度来看，除旧州和望谟外的9个站点，相关性特征均表现为2010年和2012年最强，2015年次之而2017年相关性最差。旧州两地测站海拔相差较大，而望谟经纬度和海拔均相差无二。这一结论龙滩水力发电厂水情自动测报系统的旧州雨量站点与国家气象基本站有较大差异，不能将气象部门的降水预报进行水电区运行生产调度的依据，须进行雨量点的重新选址。气候变化导致区域降水特征的极端化和复杂化[5]，龙滩水电站的运行调节功能发挥的重要保障是充分考虑自身雨量观测的精确性和可靠性及其与气象部门的雨量监测关系，这样才能以气象部门降水预报作为运行生产调度的依据。

2)从降水距平特征的角度来看，2010年和2012年降水距平值最小，2015年次之，2017年降水距平最大。双江站降水距平最大，安龙、普坪、桑郎和乐业最小，其余站点居中。可以看出双江站两地监测点差异较大，但差异显著性检验表明双江站两地测点差异不显著非独立，所以二者又有联系。因此确定各站点两地测点的关系对龙滩电站发电生产有重要意义。

3)本文随机选取了11个站点进行对比发现不同站点，不同年份相关性和差异性均有所不同，因此扩展到整个龙滩水力发电厂水情自动测报系统的全部测点进行对比分析的工作极有必要，并且各站点的相互之间的关系的进一步定量化研究将是龙滩水力发电厂水情自动测报系统准确调度重要部分。