時間:2022-12-01 16:31:27
引言:易發表網憑借豐富的文秘實踐,為您精心挑選了一篇水工程聯合調度實踐與思考范例。如需獲取更多原創內容,可隨時聯系我們的客服老師。
面對珠江“22?6”特大洪水,在水利部的正確領導下,珠江防總、珠江委會同廣東、廣西、福建等省(自治區)水行政主管部門,堅持以流域為單元,統籌流域全局,強化流域統一調度,充分挖掘西江、北江中上游水工程洪水調蓄潛力,科學精細實施水工程聯合調度,西江首次實現干支流5大庫群24座水庫聯合防洪調度,北江首次啟用潖江蓄滯洪區與飛來峽等水庫、分洪閘聯合防洪調度,成功應對珠江流域“22?6”特大洪水,在防洪工程的運用、基于不確定性預報的聯合調度方案制定等方面積累了寶貴經驗。
一、珠江流域“22?6”特大洪水調度面臨形勢
受2022年6月15—21日降雨影響,西江干流黔江和潯江,支流郁江、桂江、蒙江出現較大漲水過程;北江干流、支流連江出現特大洪水過程,北江干流飛來峽水庫入庫洪峰流量重現期超100年,為1915年之后最大入庫流量,西江洪水與北江洪水遭遇形成流域性特大洪水。珠江流域“22?6”特大洪水調度面臨的防洪形勢嚴峻,主要體現在以下幾方面:珠江“22?6”特大洪水期間,預報降雨強度及落區不斷變化,洪水量級和峰現時間存在較大的不確定性,干支流洪水演進、組成、遭遇情況存在多種可能,且由于連續迎戰多次編號洪水,如何準確把握攔洪和預泄騰庫時機,合理運用防洪庫容,也是防洪調度決策需要解決的難題。北江中下游重要防護屏障——北江大堤在2008年達標加固后尚未經歷特大洪水的考驗;珠江流域唯一國家蓄滯洪區——潖江蓄滯洪區正在建設,尚不能完全正常啟用;飛來峽庫區英德防洪片常住人口近30萬人,制約水庫高水位調度運用。如何統籌上下游防洪需求,充分發揮北江防洪工程體系作用,是北江防洪調度的重點難點。西江龍灘等主要防洪水庫在流域上游,有效控制集水面積較小,且離下游防洪保護對象距離遠,洪水演進時間長,發生中下游型洪水時按設計調度規則攔洪作用有限。流域中下游的防洪控制性工程大藤峽水利樞紐仍在建設,無法完全發揮設計防洪作用。如何挖掘西江干支流大中型水庫的防洪作用,系統調度全流域水工程是較大難題。西江、北江洪水連續兩次同時發生編號洪水,洪水在珠江三角洲遭遇后洪峰流量可能超過三角洲重要堤圍設計標準,同時三角洲地區又遭遇近100年一遇的高潮位,嚴重威脅著粵港澳大灣區城市群的防洪安全。如何通過西江、北江水工程群聯合調度優化珠三角泄洪格局,將珠江三角洲各河段水位控制在安全水位以下,也是實施精準防洪調度的難題。
二、洪水調度目標與思路
1.西江水庫群調度思路
充分挖掘西江流域已建骨干水庫攔洪、錯峰、削峰作用,考慮本場次洪水組成及流域已建骨干水庫工程分布情況,結合水情預報,優化調度龍灘、天一、光照、百色等上游水庫,盡可能攔蓄西江上游洪水;巖灘、大化、樂灘等洪水水庫預泄騰庫,攔蓄紅水河洪水,錯柳江洪峰;調度落久、麻石、拉浪等柳江干支流水庫削減柳江洪峰;調度西津等郁江水庫群攔蓄郁江來水,錯黔江洪峰;調度桂江上游四庫(青獅潭、斧子口、小溶江、川江水庫)攔蓄桂江來水,錯西江洪峰;為充分發揮大藤峽水庫削峰效果,提前將大藤峽水庫水位預泄至44m,根據梧州洪水進行補償調度攔蓄,調度大藤峽及桂江四庫攔蓄后推遲騰庫,盡可能錯開北江洪峰,為北江洪水宣泄提供空間和時間。
2.北江水工程群調度思路
視干支流洪水遭遇情況,調度樂昌峽、灣頭、南水、錦江、錦潭、長湖等水庫錯峰,減小飛來峽入庫洪水;飛來峽水庫盡量提前降低水位、騰空庫容,后續根據北江來水預測適時調度,精準攔蓄洪水;同時視情啟用潖江蓄滯洪區滯洪,西南涌、蘆苞涌分洪,盡力減小下游北江大堤石角斷面洪峰流量,減輕中下游地區防洪壓力,保障下游廣州市及珠江三角洲防洪安全。
三、珠江流域水工程群聯合防洪調度實踐
1.納入聯合防洪調度的水工程
根據珠江流域“22?6”特大洪水特點及流域骨干防洪工程分布情況,聯合調度范圍為西江和北江,納入聯合調度范圍的水工程包括西江干流龍灘、巖灘等紅水河梯級水庫,支流柳江庫群、支流郁江庫群、支流桂江庫群以及在建的大藤峽水利樞紐等共24座水庫;北江飛來峽、樂昌峽、灣頭等水庫以及潖江蓄滯洪區,以及蘆苞閘和西南閘分洪水閘。
2.洪水調度決策過程
珠江“22?6”特大洪水強降雨范圍在流域中北部擺動,洪水發展初期(6月16—18日)預測西江可能發生較大洪水;洪水發展中期(6月19—22日)暴雨中心開始東移至桂江、賀江和北江中上游一帶,北江汛情急劇發展形成流域特大洪水;洪水發展后期(6月22日之后)西北江開始退水。
(1)洪水發展初期應對方案
根據6月16—18日水情預測,本輪洪水西江以中下游型來水為主,北江洪水量級不大。根據本場洪水特點,制定洪水應對方案。龍灘水庫當時水位356.6m,防洪高水位以下可調用庫容57億m3。為充分發揮龍灘水庫的攔洪作用,考慮電網負荷,6月15日開始逐步減少發電、減小出庫流量;同時巖灘、大化、樂灘于6月17日8時前預泄至汛限水位,騰出庫容為后期攔蓄紅水河洪水錯柳江洪峰做好準備;柳江落久、大浦、洛東水庫從6月16日開始加大出庫預泄,為后期攔蓄柳江上游洪水做好準備;考慮百色水庫防洪高水位以下可動用庫容17.2億m3,為減輕下游防洪壓力,百色水庫從6月16日20時開始按不超過300m3/s出庫進行控泄,攔蓄郁江中上游地區洪水。
(2)洪水發展中期應對方案
6月19日,根據當日水情滾動預報,梧州站洪峰流量量級減小,西江流域防洪壓力有所緩解;但同時北江流域來水不斷增大,北江流域防汛形勢嚴峻。對調度方案進行調整優化,在減輕西江中下游防洪壓力、統籌用電需求的同時,視北江來水過程攔蓄西江洪水,盡可能錯開北江洪峰,為北江洪水宣泄提供空間和時間。西江流域防洪壓力有所減小,但北江防洪壓力進一步增大,為減輕珠江三角洲防洪壓力,繼續動用西江水庫攔蓄上游來水,錯北江洪水。考慮電網負荷,龍灘水庫6月19日14時起按1000m3/s控泄,6月21日8時起按出庫流量不超2500m3/s控泄;巖灘、大化、樂灘水庫從6月19日起控泄,錯柳江洪峰,減輕下游河道防洪壓力;柳江落久、大浦、洛東水庫從6月20日8時起開始攔蓄柳江上游洪水;考慮未來降雨的不確定性、調控西江來水錯北江洪峰等因素,大藤峽水庫6月20日15時控制出庫流量逐步攔蓄洪水,水位達到52m后按出入庫平衡控制。考慮到飛來峽入庫流量、石角站流量、庫區英德站流量及下游潖江蓄滯洪區江口圩站水位仍處于上漲階段,洪水仍有進一步增大的可能。為保障下游石角站流量不超安全泄量19000m3/s,結合流域防洪形勢,優化飛來峽水庫、潖江蓄滯洪區調度方式,飛來峽水庫入庫流量達到18000m3/s時即按18000m3/s控泄,潖江蓄滯洪區啟用大廠圍、江咀圍等分洪,共同削減北江石角站洪峰;同時做好飛來峽庫區可能淹沒范圍的群眾轉移工作,強化北江干流及重要支流堤防巡查防守,確保防洪安全。
(3)洪水發展后期應對方案
6月22日,根據水情滾動預報,本輪洪水即將進入退水階段。考慮發電需求,龍灘水庫6月22日起按日均出庫流量不低于2500~3000m3/s控制,逐步加大出庫流量。巖灘、大化、樂灘、大藤峽、西津水庫逐步恢復正常發電調度。飛來峽水庫入庫流量在6月23日0時漲至19900m3/s,出庫流量在6月22日13至16時達到最大值18800m3/s,隨后根據入庫流量及水雨情預報,按18300m3/s控泄。樂昌峽、錦江、南水等水庫入庫流量已回落,處于退水段,控制出庫流量不大于入庫流量。
3.洪水調度效果
珠江流域“22?6”特大洪水防御過程中,各水庫調度運用時機精準、調度方式高效,通過攔洪、削峰、錯峰,保障了西江、北江流域及珠江三角洲地區的防洪安全。經統計,西江干支流水庫群共計攔蓄洪水38.0億m3,削減梧州站洪峰6000m3/s以上,降低梧州河段水位1.8m,有效減輕了西江中下游沿線防洪壓力。北江干支流水庫群共計攔蓄洪水9.22億m3,潖江蓄滯洪區滯洪3.08億m3,削減韶關站洪峰流量1020m3/s,削減北江干流石角站洪峰2200m3/s。西江水庫群優化調度后,西江洪水傳播至三角洲西滘口的峰現時間比北江洪水傳播至北滘口峰現時間晚38h,避免了西北江洪峰遭遇;西北江水庫聯合調度后,削減思賢滘洪峰流量6200m3/s,降低珠江三角洲西干流水位0.40m,降低珠江三角洲北干流水位0.33m,思賢滘斷面流量北過西現象明顯,為北江洪水宣泄提供了空間和時間,同時將珠江三角洲洪水全線削減到堤防防洪標準以內。
四、珠江流域水工程群聯合防洪調度思考
1.流域防洪工程體系有待完善
西江、北江中下游,柳江,桂江等防洪體系尚不完善,龍灘(二期)、洋溪等控制性工程尚未實施,堤防工程達標率不高,主要江河河道行洪能力亟待提高,蓄滯洪區建設滯后,同時還存在西江、北江下游洪水歸槽、河床大規模不均勻下切、深槽迫岸等防洪風險。病險水庫、中小河流、山洪災害仍是突出的防洪風險隱患。
2.基于不確定性預報的洪水調度方式有待研究
當前氣象預報尚存在較多的不確定性,3d及以上的洪水預報準確性不高。在水庫調度過程中,需要根據長、中、短期預報成果,統籌實施水庫調度。從本次經驗來看,在大洪水開始階段,可結合長期預報從出峰時間、洪峰量級等方面充分考慮預報的不確定性,要“寧信其有,寧信其大”,做細做實各項防御措施;在洪水發展過程中,可結合中長期預報和短期預報,滾動優化調度方式,精準研判調度時機和控泄流量,用好有限的防洪庫容。下一步可結合流域暴雨洪水特點及洪水防御形勢,進一步加強基于不確定性預報的洪水調度方式優化研究,有效提升流域水庫群調洪能力。
3.流域防洪調度基礎研究有待加強
(1)充分利用動庫調洪模型
在本次大洪水防御中,流域水庫群聯合調度模型和洪水演進模型發揮了重要的技術支撐作用,但洪水傳播規律研究、調度模型精細模擬等均存在進一步優化的空間。隨著梯級水庫建設和河勢變化,洪水演進規律發生顯著變異,特別是中小洪水傳播時間明顯縮短。在西江2022年第4號洪水防御過程中,采用實測資料對大藤峽動庫模型進行了重新率定驗證,小流量級糙率明顯減小,當積累足夠多的洪水樣本時,可考慮采用分級糙率提高計算精度。對于大藤峽、長洲和飛來峽水庫,以及巖灘、大化、樂灘、西津等河道型水庫,動庫容影響較為顯著,建議研發動庫調洪模型,根據實時水情不斷率定驗證,提高動庫計算精度,為精準實施防洪調度提供技術支撐。
(2)充分考慮洪水歸槽影響
近年來,西江水系的郁江、潯江、西江干流沿岸及三角洲的部分河段進行了較大規模的堤防建設,一定程度減少了河道兩岸洪泛區原有槽蓄容積,迫使洪水在堤防范圍內行洪,致使洪峰流量顯著增大,洪水歸槽現象明顯。如“98?6”洪水沿江堤防潰決很少,洪水基本全歸槽,大湟江口洪峰流量44700m3/s,而梧州洪峰流量達52900m3/s,流域中下游洪水歸槽明顯。未來規劃設計工程及制定洪水防御措施時,應充分考慮洪水歸槽的影響。
(3)重新復核流域中下游河段安全泄量
受采砂等影響,流域下游及三角洲河床大規模不均勻下切,2000年以來三角洲西江、北江干流水道分別平均下切2.85m、1.71m,導致思賢滘分流比發生顯著變化,影響著珠三角泄洪格局。從北江2022年第4號洪水來看,同一流量下,北江水位比過去降低了近4m,河道行洪能力發生顯著變化。因此建議結合沿岸堤防情況重新復核流域中下游河段安全泄量,研究主要控制站點水位流量關系。同時,為保障三角洲河勢穩定和防洪安全,建議盡快推動思賢滘、天河南華等節點控導工程,優化珠江三角洲泄洪格局。
4.流域防汛“四預”能力有待提高
當前,流域防汛“四預”平臺建設仍處于先行先試階段,后續需要不斷更新完善,“四預”能力仍有待提升。
參考文獻:
[1]水利部珠江水利委員會.2022珠江流域水工程聯合調度運用計劃[R].2022.
[2]水利部珠江水利委員會.2021年度珠江超標洪水防御預案[R].2021.
作者:侯貴兵 黃鋒 李媛媛 單位:中水珠江規劃勘測設計有限公司 珠江防汛抗旱總指揮部調度研究中心