俄罗斯两座水电站在2013年洪灾中的作用

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俄罗斯阿穆尔州春季长，降雪少，山地融雪通常会持续到6月份。阿穆尔(Amur)河哈巴罗夫斯克(Khabarovsk)河段春汛期间的标准洪水水深为205 cm；1998年4月25日所测得的379 cm为历史最高水位。因此，与春季洪水通常量级相比，阿穆尔河2013年的洪水显得超乎寻常。

盛夏季节，远东地区周边海洋及太平洋开始变暖，海水开始大面积蒸发。夏季风携带湿润空气进入大陆，冷却后形成降雨，从而形成夏秋季节洪水。

1 2013年洪水

2013年7～9月份发生的特大洪水波及到俄罗斯远东大部及中国东北地区，这是由各种极端水文事件发生罕见组合的结果。

阿穆尔河流域此次异常降雨表现为雨量大、持续时间长以及范围广，其形成是上述宏观气象相互作用的结果。有理由相信，这种反常气象是该地区气候变化的结果，其重现期会伴随极端降雨量增加和干旱规模加剧。

此次洪灾的另一关键因素是，在汛季初期流域土壤处于高度饱和状态。2012～2013年冬季寒冷多雪的天气使空气湿度加大，从而导致流域积雪层变厚。春季来临较晚，以至土壤吸收了大量融雪水达到饱和，其涵水能力随之急剧下降，雨季来临前流域的自我调节能力显著减弱。

因此，阿穆尔河及其主要支流结雅(Zeya)河、布列亚(Byreya)河、松花江及乌苏里江自7月起开始遭到暴雨袭击，导致河槽流量急剧增加、水位骤然上涨，最终导致阿穆尔河流域的所有河流均形成洪峰。阿穆尔地区属洪水多发区，大洪水每3 a一次，特大洪水每20 a一次。

据国家水文研究所数据显示，阿穆尔河哈巴罗夫斯克河段最大洪水流量达46 000 m3/s，重现期为200～250 a。

8月26日搜集的哈巴罗夫斯克相关数据显示，阿穆尔州和犹太自治州共有185个居民点、9500个家庭、13 800个宅基地、3 800个郊区居民点及374个娱乐中心被洪水淹没。另外，遭受洪水淹没的还包括611 km的高速公路及566 800 hm2耕地。阿穆尔河沿岸客运交通被迫中断。

截止到8月18日，哈巴罗夫斯克地区洪水位已超过1913年的历史最高水位，比正常水位高出了6.42 m；8月27日，当地时间12:00(莫斯科时间05:00)记录的水位达736 cm；9月4日，阿穆尔州洪水深度达到808 cm。9月5日洪水开始减退。

9月23日，洪水进入鞑靼海峡后，各地水位开始下降。

2 阿穆尔河洪水

按流域面积计算，阿穆尔河是俄罗斯第四大河，也是世界第十大河流。阿穆尔河在共青城地区的年平均流量为9 819 m3/s，在入海口处流量为11 400 m3/s。

阿穆尔河分为3个河段：

(1) 流速为 5.3 km/h的上阿穆尔河(向结雅河口延伸，河段长度为883 km)。

(2) 流速为 5.5 km/h的中阿穆尔河(从结雅河口向乌苏里江河口延伸，河段长度为975 km)。

(3) 流速为 4.4 km/h的下阿穆尔河(从乌苏里江河口向共青城延伸，河段长度为966 km)。

夏秋季节性降雨为阿穆尔河补充了75%的年径流量，同时也给河流水位带来巨大的变化，这也是阿穆尔河最重要的水位特征。上、中阿穆尔河最低水位在10～15 m之间，下阿穆尔河水位平均为6～8 m。在长达70 d的强降雨季节，中阿穆尔河和下阿穆尔河江面宽度可达10～25 km。

阿穆尔河在其主要支流(结雅河、布列亚河及松花江)上修建一系列水利设施后，夏秋季洪水开始得到一定控制，水位一般保持在3～6 m。

阿穆尔河有数次洪水记录。据19世纪观察报告记录，1855～1882年，该河发生过毁灭性的洪灾达8次。其中最大的一次洪灾发生在1872年，数处哥萨克村庄被洪水冲毁。水文学家通过计算得知，当年阿穆尔河哈巴罗夫斯克河段洪水位达到了722 cm。

在整个洪水调查期，总计调查了106次洪水，平均洪水位为446 cm。由于测量次数有限，实际平均水位不得而知。但数学统计显示，有95%的概率认为其浮动区间应为21 cm，即洪水位在425～467 cm(446±21 cm)之间的概率为95%。

3 水库运行的法律问题

政府对水电站工程人员的所有运行操作实施严格管控，包括由自然资源部代表俄罗斯联邦水资源署来确定水库蓄降及水电站行洪管理制度。水资源署在各地设有名为"流域水资源部(BWD)"的分支机构，主要负责制定水电站运行规则。地方BWD与其他联邦机构的地方主管部门展开合作，给水电站运行方案提建议，保护用水户利益并协助各部门解决面临的困难。其他联邦机构包括俄罗斯联邦教育与科学部、农业部、动植物卫生监督机构、联邦海洋与内河运输署，以及联邦建筑、住宅及公用事业署。修改水电站运行方式必须服从BWD指示。

俄罗斯联邦水资源法规定，水库调度必须遵守水库水资源利用规则。目前已批准针对结雅及布列亚水库的“结雅河结雅水库水资源利用主要条例”和“布列亚水库水资源利用临时条例”。

4 防洪准备

由于特大洪水给水库正常运行增加了负担，2013年8月，俄政府紧急情况预防及管理委员会在结雅及布列亚水电站召开了有关水库运行模式的会议。

结雅水库和布列亚水库是阿穆尔河及其最大支流(结雅河及布列亚河)的主要调节水库，具有调节径流、削减洪峰的重要功能。

阿穆尔河流域水资源部负责确定结雅及布列亚2座水库的运行模式。依据2005年3月颁布的法律，联邦水资源署成立了一个监管水库运行模式的跨部门工作组(IWG)，旨在为水库蓄水、泄水、防洪、航运及其他特殊泄水提出建议。其主要工作任务是：

(1) 分析水库及阿穆尔河流域的水文/经济状况，预测汛期来水规模。

(2) 结合季节水文、经济状况，收集有关水库运行模式的建议。

(3) 比较并分析水资源利用及消费需求价值的实时变化。

(4) 为结雅及布列亚水库优化运行方案提出建议，并为结雅河及阿穆尔河上、中游以及远东统一电力局提供借鉴方案。

IWG还针对气象预测、水文条件及“水工建筑物安全使用说明”的指导方针及规定——水库水资源利用规则的条款展开分析。

在阿穆尔河流域2013年7、8月汛期，IWG最大限度地采取用水措施以削减洪峰，减少水电站下游无闸坝支流的防洪压力，并积极准备组织救援力量。

5 洪水期水电站的运行

5.1 结雅水库

除了可对结雅河及阿穆尔河水量实施日调节、周调节及长期调节以实现发电和改善通航条件的目的以外，结雅水库还具备拦蓄洪水、减轻下游灾害的能力。

结雅河目前还没有梯级水电站系统。结雅水库是结雅河流域唯一具有削减洪峰、平顺水情能力的调节水库。其下游的谢列姆贾、乌尔坎和右乌尔坎3条无闸坝支流为结雅河河口段提供了约60%的径流量。

结雅水库运行模式需遵照上述主要条例实施。条例包括以下条款：

(1)洪水季来临前(通常为5月1日前)，应将库水位下降到310 m高程，以310～322.1 m(库水位超过设计洪水位 322.1 m 的概率为 0.01%)之间的库容作为拦洪库容(30.36 km3)。

(2) 当库水位处于310～315 m高程时，应将出库流量控制在640 m3/s～1 300 m3/s之间。若库水位处于315～317.5 m之间，则泄洪流量应为1 300 m3/s。

(3)当库水位达到 317.5 m 时应采取坝顶溢流；若水位在该高程维持不变且洪水量持续增加，则应开闸泄洪，新增洪水量通过水电机组泄洪，流量控制在3 500 m3/s。若入洪量持续增加，泄量应保持在3 500 m3/s(关闭闸门)，直至库水位升至319.3 m。

(4)当库水位超过 319.3 m 时(汛期该水位的超越概率不到1%)，则溢洪道开始满负荷运行，而库水位超越 322.1 m的概率为 0.01%(保证水位)。此时下泄洪水量应达10 800 m3/s，其中水电机组泄洪流量应为1 300 m3/s。

(5)当库水位回落到 317.5 m 时，应关闭溢洪道闸门。

(6)若库水位超过 317.5 m，则应将泄洪流量提高到3 500 m3/s，直至水位回落到 317.5 m，然后将水电机组泄洪量控制在1 300 m3/s，使库水位回到315 m。若库水位超过了 319.3 m，则可同时开启溢洪道闸门及水电机组使其回落至 317.5 m。

5.2 结雅水电站防洪大事记

为减少洪水对电站下游居民区造成的不利影响，提高水工建筑物安全运行条件，建立水库运行模式管理制度成为结雅水电站2013年汛期的主要任务。由于结雅水库8月份入库洪峰达到15 km3，是1901年以来的最大洪峰，其重现期为200 a，因此，建立水库运行模式是一项复杂的任务。

水库在2013年洪水季节来临之前已按照主要条例的要求准备好了防洪库容。4月27～28日，完成了汛限水位 310.32 m 的调度任务。

7月5日，水库第1次洪水波开始形成，入库洪水从1 200 m3/s逐渐增加到4 000～5 000 m3/s，此时水库处于正常运行状态。阿穆尔河流域BWD根据主要条例的规定，确定进入水力发电机组的流量为1 200 m3/s。

7月19日的第2次洪水波来势更为凶猛，入库洪水流量陡然升至5 700 m3/s，库水位升至正常蓄水位315 m。7月31日结雅河遭遇最大洪峰，当日水电站入库洪水流量达到11 700 m3/s。

8月1日，入库洪水升至紧急洪水位 317.5 m，BWD依据IWG建议，将结雅水库平均总泄洪量调整为3 500 m3/s。

8月7～8日，俄预防紧急情况及消防管委会在阿穆尔州及哈巴罗夫斯克地区召开了紧急会议。会议研究了减轻结雅河及阿穆尔河洪灾损失的方法，并决定将结雅水电站的泄洪量控制在3 500 m3/s，以使库水位降到允许高度 319.3 m。这种运行方式一直维持到8月17日。

从8月14、15日的情形看，1 d之内将水位降到319.3 m 似乎难以完成。因此，IWG于8月15日在布列亚水电站附近的塔拉干居民点召开了一次扩大会议，会议拟定了关于在8月31日之前调整布列亚和结雅2座水库运行方式的调度计划，该计划得到了管委会的批准。

8月16日第3次洪水波期间，洪水开始进入水库的有效库容，水位几乎达到 319.3 m。根据主要条例要求，BWD下令将水库的泄洪流量调至4 500 m3/s。当水位达到 319.54 m 时，似乎直逼须开启所有泄洪闸的威胁水位 320.3 m。因此，8月18日，依照管委会批准的水库运行调度计划，BWD将总泄洪流量临时增加到5 000 m3/s，保证了水位的稳定。

由于结雅水库入库流量减小，下游河道洪水荷载减轻，8月23日BWD按管委会批准的调度安排修改了结雅水电站的运行模式，按下泄总流量的最大允许值4 500 m3/s开始运行。这样既有利于阿穆尔地区恢复重建工作，又可让水库恢复调节能力以迎接秋汛的来临。

结雅水库在此次意外洪水事件中成功地控制住了洪峰。否则，结雅河的水位将比现在高出100 cm，且洪水肆虐程度会更严重，而下游居民区也会在短时间内被淹没。

5.3 布列亚水库

临时调度条例第5、6条条款规定如下。

为安全度汛特制订下列表孔溢洪道操作规范：

(1) 7～8月份，水库水位应为254 m，以防水库上游切昆达(Chekunda)居民区发生洪水。

(2) 水位达到254 m时，应按3、6 m和 8.7 m逐步开启溢洪道闸门，以确保库水位稳定上升。若水位停止上升，不能马上关闭闸门，应当在库水位下降后逐渐关闭。

(3) 所有超越概率等于或大于1%的洪水行洪时，流量不应超过7 000 m3/s，溢洪道开闸泄洪时应调整好闸门3～6 m的开启时机。另外要注意控制进入水力机组的流量。

(4) 针对超越概率为1%的洪水，最高行洪水位257 m是所有小概率洪水的参考水位，其中包括2013年洪水的评估水位(保证校 0.01%)。

(5) 超越概率小于1%的洪水达到257 m时，泄洪流量不可大于7 000 m3/s。当洪水达到257 m的参考水位时，若库水位持续以较大速率(3～5 cm/h)上涨且达到设计洪水位时，则所有溢洪道闸门(8×8.7 m)应完全开启。

(6) 超越概率大于1%(3%、5%、10%)且设计洪水位低于257 m的洪水，泄洪流量可不超过7 000 m3/s。

5.4 布列亚水电站防洪大事记

5.4.1 洪水来之前的水库状况

依据水资源利用暂行规定，布列亚水库于4月25日完成了泄水，当日水位降至 235.72 m。此后洪水开始逐渐入库。

5月31日，入库洪峰流量达10 080 m3/s。洪水实际上已被完全拦蓄在库内，下游地区安全得以保障(水库泄洪流量仅约709 m3/s)。

6月3日，库水位达到250 m，水库开始部分泄水为防洪做准备。

6月3日～7月15日，洪水开始逐渐上涨，洪峰流量高达5 068 m3/s。幸运的是，布列亚水库在洪峰入库前已将泄洪流量调整到3 052 m3/s，使库水位下降了几乎3 m，达到 247.35 m，下游居民点因此免遭洪水侵袭。

7月16～22日，水库开始蓄洪。入库流量达1 300～1 500 m3/s，包括通过水力机组的下泄流量400～600 m3/s，库水位上涨约1 m，达到 248.26 m。

5.4.2 洪水

7月23日，洪水上涨时水库入库流量为 1 910 m3/s，库水位为 248.45 m。

7月23～30日，入库洪水流量保持稳定，大约是1 910 m3/s，水轮机流量约为500 m3/s。库水位升至250 m，上涨1.5 m。

8月2～12日，由于结雅水库部分泄洪量进入布列亚水库，使布列亚水库入库洪水流量上升至3 200 m3/s，水轮机流量升至1 000 m3/s。

8月12日，库水位达到254 m，水库依照临时条例开始泄洪。为减缓下游抗洪形势，BWD推迟了紧急泄洪方案的实施。

8月13日，入库的洪水流量再次上升至3 622 m3/s。

第2天，BWD决定开始泄洪。水电站泄洪总量升至2 500 m3/s(水轮机和溢洪道同时启动)。

8月16日，BWD决定将泄洪流量增加至500 m3/s，使总泄洪流量达到3 000 m3/s。8月18日总泄洪流量升至3 500 m3/s。入库洪水流量持续减少，最后降至3 919 m3/s。

8月20日，入库洪水流量低于泄洪量。库水位从最高水位 255.59 m开始回落。

2 d后，BWD决定将泄洪流量减少300 m3/s，总泄洪流量降至3 200 m3/s。随着布列亚水库入库洪水流量继续稳定减小，到8月24日，库水位回落至255 m以下。

8月25日，BWD决定将泄洪流量再减少500 m3/s，达到2 700 m3/s。随后8月26日降至2 500 m3/s，8月27日降至2 100 m3/s，而入库洪水流量降至2 000 m3/s以下。

从布列亚和结雅电站两座水库蓄洪能力(分别为5 km3及8 km3)及汛期泄洪能力来看，其运行方式对结雅河、布列亚河及阿穆尔河中游段产生了积极影响，同时也符合水电大坝的防汛要求。

6 洪水期水库运行的效果

结雅及布列亚两座水库所实施的运行模式在特殊汛情中拦蓄了超过2/3的洪水流量，不仅在稳定阿穆尔河水位、保护附近布拉戈维申斯克及哈巴罗夫斯克两座城市安全及改善阿穆尔河流域汛情发挥了重要作用，而且还为部署救援力量、组织临时住宅区及为大多数洪泛区修筑临时拦洪堤创造了有利条件。结雅和布列亚两座水电站在2013年泄洪流量约为阿穆尔河哈巴罗夫斯克河段总流量的5%～10%。

布列亚水库下泄洪水加大了阿穆尔河的总流量，对河流水位产生了影响。对河口地区(因诺肯季耶夫卡)水位的影响要远大于哈巴罗夫斯克，当水库泄洪量增加至1 500 m3/s(从1 000 m3/s增至2 500 m3/s)时，阿穆尔河布列亚河口段河水位会上升30 cm，而哈巴罗夫斯克段水位仅上升7 cm。

结雅水电站新增500 m3/s泄洪流量会使阿穆尔河布拉戈维申斯克河段水位上升10～15 cm，但对犹太自治州汛情不会产生显著影响。评估水库泄洪对下游结雅河、布列亚河及阿穆尔河汛情产生的影响程度时，需综合考虑水电站下游河道流量及阿穆尔河右岸较大支流(松花江和乌苏里江)对洪水产生的影响，并结合测量数据进行深入研究。

很显然，如果结雅河来水流量达到7月30～31日的观测水平，那么阿穆尔州淹没区域将大幅增加，且阿穆尔河水位在8月初就会远远超出正常水位。

水库运行模式经再次证实是及时有效的，因此需要考虑在阿穆尔州新建一些具有调洪能力的水利设施。

7 预警系统

依照联邦政府法律，俄联邦水文气象和环境监察局(Roshydromet)向全国提供水文气象学及相关领域的法律服务，对环境及环境污染实施监测并对积极影响气象及其他地球物理过程的工程予以监督。Roshydromet代表俄联邦政府履行遵守国际协议的义务，包括国际气象组织协议(WMO)、国际气候变化框架协议及北极环保条约议定书。

作为联邦政府授权的执行机构，Roshydromet负责监测环境及污染，及时向全国统一系统管理中心传递有关气象灾害信息，包括向民众、国家行政机关及地方政府组织机构发布风暴警告。

俄远东水文气象和环境监测管理局(AHEM)经特别授权组建了一个统一观测系统，负责向所有相关组织提供哈巴罗夫斯克、犹太自治州及阿穆尔州的环境信息。

从2013年7月开始向阿穆尔州发布风暴警告，并于7月17日开始发布阿穆尔河支流降雨及洪水警告，针对阿穆尔河极端高水位，尤其是超过19世纪至今最大值的水位， AHEM 从7月29日起提前2～9 d开始预报。

AHEM在向结雅和布列亚水电站业主—俄罗斯水电公司发布的全面风暴警告中，6月份的准确率达100%，7月份达90%，8月份达100%。此外，还特别为结雅和布列亚水库提供水位预报，其月预报准确率为50%～55%，中期准确率为70%～75%，短期准确率达90%～93%。

风暴警告发布后，教育和科学部(MES)对发布后果进行评估并向民众发出警告。另外，俄联邦还建立了由当地政府和长官负责的地方预警系统。该系统在抗洪中发挥了作用，警告提前数天发出后，民众及牲畜得到及时疏散和转移，因此未出现人员伤亡情况。

在河流水位涨至危险水位前9 d及超过历史水位前5 d，AHEM向哈巴罗夫斯克发出了洪水警告。依据特殊水文预报和结雅、布列亚水库水资源利用条例，来确定水电站的运行模式。公众可通过联邦水资源署官方网站查阅水库及水电站实际运行模式，本地报警系统(LWS)在水电站偏离标准运行模式时会发出警报。该系统包括： 哈巴罗夫斯克边疆区调度室； 阿穆尔州和哈巴罗夫斯克边疆区LWS和自动报警联动设施。

水电站发出紧急情况信息后，需立即通知到相关人员。

水电站报警系统在2013年中期的特大洪水中发挥了重要作用，避免了人员伤亡及财产损失。

8 结 语

鉴于2013年洪水的极端性，只有获得阿穆尔河及其主要支流的水流模拟研究成果，并结合松花江及乌苏里江的水文数据，才能精确地量化评估结雅和布列亚水电站泄水对洪泛区河势产生的影响。

鉴于布列亚水库和结雅水库在洪水期间蓄洪量远大于泄洪量，因此可以明确断定，水库适当的调度方式在稳定结雅河、布列亚河以及中阿穆尔河水情和减轻洪灾影响方面发挥了积极的作用。

相关专家认为，目前阿穆尔河流域定期泛滥，是由于多数河流缺乏调节水库所致。因此，应当新建一些具有调节功能的水电站。

由于阿穆尔河属跨境河流，水利工程建设会面临短期内难以解决的复杂问题。因此，俄政府计划在洪泛区居民点修建防洪建筑物。但在防洪建筑物设计及施工前，有必要制定和批准特别指南并列明结构要求及相关水文数据。

2013年洪水突显了一个众所周知的问题，而洪水强度、洪峰及洪水流速等水文预报准确度较低。因此，需增加该地区测站数量并提高洪水预测质量。有关数据显示，1986年以来，阿穆尔河流域气象站数量已减少了40%。因此应增加测站数量并对原有测站进行升级。目前乌苏里江已开发了一个试点项目，共有44个测站配备了自动检测仪，可每15 min接收到气象数据。毫无疑问，这些水位气象信息对相关决策人员非常有用，并有利于对极端情况作出迅速、准确的预测。