珠江流域水工程聯(lián)合調(diào)度方案實踐與思考
——以2022年大洪水為例

黃 鋒,侯貴兵,李媛媛

(1.中水珠江規(guī)劃勘測設(shè)計有限公司,廣東 廣州 510610;2.珠江流域防汛抗旱總指揮部調(diào)度研究中心,廣東 廣州 510610)

洪水災(zāi)害是珠江流域危害最大的自然災(zāi)害,經(jīng)過多年建設(shè),流域以堤防為基礎(chǔ)、干支流防洪水庫為主要調(diào)控手段的“上蓄、中防、下泄”防洪工程體系不斷完善,抵御洪水災(zāi)害的能力不斷提高[1]。珠江流域主要防洪水庫總防洪庫容122.5億m3,還有干支流重要大型水庫配合主要防洪水庫減輕下游防洪壓力,可確保標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)洪水的工程安全;同時流域下游有9個臨時蓄滯洪區(qū),滯洪庫容43億m3,可有力保障遭遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水時流域下游的防洪安全。珠江防洪安全涉及中國人口稠密、城鎮(zhèn)集中、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的粵港澳大灣區(qū),隨著流域水工程不斷建成投運、河勢的變化以及粵港澳大灣區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,對流域水旱災(zāi)害防御提出了更高的要求。由于流域防洪控制性樞紐龍灘、百色等位于上游,控制面積較小,應(yīng)對流域中下游型洪水時調(diào)控能力有限,這是流域洪水防御的短板弱項,故僅僅靠水工程作為“硬件”保障還不夠,還需要在水工程基礎(chǔ)上輔以流域?qū)崟r防洪調(diào)度管理中重要的非工程措施,即水工程聯(lián)合調(diào)度方案。研究調(diào)度基本策略,確定防洪調(diào)度的手段與運用次序,才能確保流域安瀾。

水利部珠江水利委員會(以下簡稱為“珠江委”)近年來開展了逐年度的珠江流域水工程聯(lián)合調(diào)度方案編制,隨著水工程建設(shè)的不斷完善以及調(diào)度經(jīng)驗的積累,調(diào)度范圍由西江逐步擴(kuò)展至北江,直至覆蓋整個珠江流域,并根據(jù)需求不斷優(yōu)化、細(xì)化水工程調(diào)度方式,拓展調(diào)度目標(biāo),從防洪為主向蓄水、水資源、生態(tài)、應(yīng)急等多目標(biāo)發(fā)展[2],逐步實現(xiàn)了以流域為單元,上下游聯(lián)動、左右岸互動、干支流齊動的防洪聯(lián)合調(diào)度機(jī)制,保障了流域防洪安全、供水安全、生態(tài)安全,調(diào)度方案日趨完善。

2022年6月,珠江流域接連發(fā)生多次編號洪水,其中西江4號洪水、北江2號洪水兩江同時發(fā)洪,北江更是遭遇超百年一遇洪水,流域面臨嚴(yán)峻的防汛形勢。在2022年珠江流域水工程聯(lián)合調(diào)度方案的指導(dǎo)下,珠江委嚴(yán)格按照堤庫結(jié)合、以泄為主、泄蓄兼施原則,分河系、分河段、按節(jié)點實施珠江水工程聯(lián)合調(diào)度,對于標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)洪水和超標(biāo)準(zhǔn)洪水,合理安排蓄、泄、分、滯、排等防洪措施,保障了珠江流域大洪水防御取得勝利。但在實際調(diào)度過程中,出現(xiàn)了洪水歸槽現(xiàn)象明顯、河道型水庫動庫容影響顯著、蓄滯洪區(qū)運用難度大、洪水防御智慧化水平低等一系列問題,暴露出水工程聯(lián)合調(diào)度方案與實時防洪調(diào)度實踐不協(xié)調(diào)、洪水調(diào)度方案精細(xì)化程度不高等問題,需要根據(jù)防汛形勢變化和調(diào)度需求進(jìn)一步優(yōu)化和完善調(diào)度方案。

本文以珠江2002年6月份流域性大洪水實時調(diào)度為例,系統(tǒng)梳理了流域水工程聯(lián)合防洪調(diào)度的難點、關(guān)鍵點,結(jié)合本次實時防洪調(diào)度經(jīng)驗,對調(diào)度方案從工程調(diào)度方式、流域體系布局等方面進(jìn)行了深入拓展,為進(jìn)一步完善水工程聯(lián)合調(diào)度運用計劃提供建議。

1 納入聯(lián)合調(diào)度的珠江流域防洪工程

根據(jù)《珠江流域綜合規(guī)劃(2012—2030年)》[3]以及《珠江流域防洪規(guī)劃》“上蓄、中防、下泄”的總體布局,珠江流域逐步建成堤防、水庫、涵閘、泵站、蓄滯洪區(qū)、河道整治等工程措施和非工程措施相結(jié)合的防洪減災(zāi)工程體系[4]。珠江流域已建成大型水庫87座,總庫容超983億m3,其中龍灘(一期工程)、飛來峽、百色、老口、樂昌峽、灣頭、新豐江、楓樹壩、白盆珠等流域主要防洪水庫總防洪庫容122.5億m3,在以往流域水旱災(zāi)害防御、水資源供給中發(fā)揮了重要的作用。

水工程聯(lián)合調(diào)度方案是流域?qū)崟r防洪調(diào)度管理中重要的非工程措施,《珠江超標(biāo)洪水防御預(yù)案》[5]中對規(guī)劃的防洪工程體系洪水調(diào)度防御工作做了安排,從規(guī)劃設(shè)計偏安全角度擬定了水工程聯(lián)合運用方案。隨著流域水文形勢的改變以及沿江區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展,設(shè)計方案在實際調(diào)度的運用存在著優(yōu)化空間。為充分發(fā)揮流域水工程綜合效益,推動珠江流域高質(zhì)量發(fā)展,近年來,珠江委逐年編制了年度水工程聯(lián)合調(diào)度運用計劃,隨著調(diào)度范圍和調(diào)度目標(biāo)不斷拓展,逐步實現(xiàn)了以流域為單元、統(tǒng)籌流域全局的水工程聯(lián)合調(diào)度統(tǒng)一管理制度。

綜合考慮流域防洪現(xiàn)狀、近年流域水庫群調(diào)度實踐以及已建水工程的規(guī)模、防洪作用、控制范圍等因素,2022年珠江流域水工程聯(lián)合調(diào)度重點考慮西江、北江及其三角洲水工程群聯(lián)合調(diào)度,納入2022年度珠江流域聯(lián)合調(diào)度范圍的水工程共24座(處),其中水庫21座,總調(diào)節(jié)庫容264.09億m3,總防洪庫容106.87億立方m3;滯洪區(qū)1處(潖江滯洪區(qū));分洪水閘2座。水工程分布見圖1。

圖1 納入2022年珠江流域水工程聯(lián)合調(diào)度運用計劃的水工程

2 珠江流域水工程聯(lián)合調(diào)度方案

流域防洪調(diào)度遵循“堤庫結(jié)合,以泄為主、泄蓄兼施”原則,以流域為單元,統(tǒng)籌考慮上下游、左右岸、干支流暴雨洪水發(fā)展變化,動態(tài)選擇調(diào)度運用的干支流水工程,結(jié)合保護(hù)目標(biāo)控制斷面安全泄量,科學(xué)制訂水工程調(diào)度方案。當(dāng)發(fā)生標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)洪水時,充分利用河道下泄洪水,科學(xué)調(diào)度運用防洪水庫攔洪、削峰、錯峰,適時運用分洪水道、蓄滯洪區(qū)分滯洪水,確保主要防洪目標(biāo)安全;當(dāng)發(fā)生超標(biāo)洪水時,盡可能挖掘預(yù)測預(yù)報對洪水調(diào)度的作用,在保證水庫安全的前提下充分運用干支流水庫群攔蓄洪水,提前做好人員轉(zhuǎn)移安置,適度利用堤防超高行洪,加強(qiáng)工程巡查、防守、搶護(hù),視情棄守低標(biāo)準(zhǔn)堤圍臨時滯洪,力保重點防洪目標(biāo)安全,最大程度減輕洪災(zāi)損失。

2.1 流域水工程多區(qū)域協(xié)同防洪調(diào)度模式

珠江流域水工程聯(lián)合防洪調(diào)度的關(guān)鍵是協(xié)調(diào)不同河流的防洪和流域防洪的關(guān)系,實現(xiàn)不同區(qū)域協(xié)同防洪,既能利用各水庫的防洪庫容,又能提高流域的整體防洪效益。水工程聯(lián)合防洪調(diào)度時,應(yīng)首先確保各樞紐工程的自身安全,對兼有所在河流防洪和承擔(dān)流域下游防洪任務(wù)的水庫,應(yīng)協(xié)調(diào)好所在河流與流域下游防洪的關(guān)系,在滿足所在河流防洪要求的前提下,根據(jù)需要承擔(dān)下游防洪任務(wù);防洪調(diào)度應(yīng)兼顧綜合利用需求,集合水文氣象預(yù)報,在確保防洪安全的前提下,合理利用水資源[6]。

按照納入聯(lián)合調(diào)度方案的水工程角色定位,提出水工程多區(qū)域協(xié)同防洪調(diào)度模式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),厘清了干支流水工程之間的聯(lián)系、水工程與各防洪對象之間的映射關(guān)系,水工程多區(qū)域協(xié)同防洪調(diào)度模式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見圖2。通過分析珠江流域水工程多區(qū)域協(xié)同防洪的客觀實際,根據(jù)水工程防洪調(diào)度庫容分配方式和重要防洪對象多區(qū)域分布屬性,珠江流域水工程多區(qū)域協(xié)同防洪調(diào)度模型包括本流域單一調(diào)度、不同防洪目標(biāo)間的區(qū)域調(diào)度方式以及保障珠江流域整體防洪安全總體協(xié)調(diào)層,主要涵蓋以下內(nèi)容。

圖2 珠江流域水工程聯(lián)合調(diào)度多區(qū)域協(xié)同防洪調(diào)度拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

a)南北盤江的天一、光照水庫主要配合龍灘水庫對流域中下游的防洪調(diào)度。

b)紅水河下游巖灘、大化、百龍灘、樂灘、橋鞏梯級,本河流無重要防護(hù)對象,主要配合龍灘水庫對流域中下游的防洪調(diào)度。

c)郁江百色、老口水庫。①百色、老口水庫對南寧、貴港的防洪調(diào)度;②百色、老口配合龍灘水庫對流域中下游的防洪調(diào)度。

d)桂江斧子口、川江、小榕江、青獅潭水庫。①斧子口、川江、小榕江、青獅潭水庫對桂林的防洪調(diào)度;②斧子口、川江、小榕江、青獅潭配合龍灘水庫對流域中下游的防洪調(diào)度。

e)北江樂昌峽、灣頭、飛來峽水庫、蓄滯洪區(qū)、蘆苞閘和西南閘。①樂昌峽、灣頭水庫對韶關(guān)的防洪調(diào)度;②樂昌峽、灣頭配合飛來峽水庫對北江下游的防洪調(diào)度;③樂昌峽、灣頭、飛來峽水庫、蓄滯洪區(qū)、蘆苞閘和西南閘配合西江水庫對流域下游三角洲的防洪調(diào)度。

2.2 不同區(qū)域水工程防洪聯(lián)合調(diào)度方式

按照“區(qū)域-流域”布局,從區(qū)域防洪、區(qū)域協(xié)同防洪、流域防洪角度分析水工程聯(lián)合調(diào)度方式及其在珠江流域防洪中作用,見表1。

表1 不同區(qū)域水工程聯(lián)合調(diào)度防洪作用

龍灘水庫是西江堤庫結(jié)合防洪工程體系的骨干工程,控制面積占西江流域面積28%,主要調(diào)蓄來自紅水河以上的洪水。龍灘水庫對于西江中上游型、全流域型洪水作用顯著,使西江中下游防洪能力提高1～2級;而對于暴雨發(fā)生在柳江、桂江、郁江引起的中下游型洪水以及晚發(fā)型的洪水,防洪作用不大。西江發(fā)生全流域型或中上游型50年一遇、中下游型30年一遇以下洪水時,龍灘等骨干水庫群優(yōu)化調(diào)度后可控制梧州站不超過河西堤安全泄量50 400 m3/s。

天生橋一級水庫是南盤江上的多年調(diào)節(jié)水庫、光照水庫是北盤江上的不完全多年調(diào)節(jié)水庫,控制流域面積分別占龍灘水庫的51%和14%,對龍灘的入庫洪水具有較好的調(diào)節(jié)作用,配合龍灘水庫等實施防洪調(diào)度,減輕下游防洪壓力。

巖灘水庫位于龍灘水庫下游,具有距離下游柳江近、調(diào)洪靈活性高的優(yōu)勢,在保證自身安全的前提下,可用于錯柳江洪峰削減下游洪水。在柳江來水較大時,及時組織紅花水庫預(yù)泄,龍灘、巖灘、大化、百龍灘、樂灘、橋鞏等水庫開展聯(lián)合補償調(diào)度,對柳江洪水實行錯峰調(diào)度,削減下游洪峰量級;紅水河以上來水較大時,天生橋一級、光照、龍灘、巖灘、大化、百龍灘、樂灘、橋鞏等水庫聯(lián)合補償調(diào)度,攔蓄上游洪水,削減下游洪峰量級。

百色水庫集水面積占南寧水文站集水面積的27%,包括左江在內(nèi)的73%的區(qū)間流域來水不受百色水庫控制;老口水庫完全控制了左江、右江洪水。由于百色水庫控制集水面積較小,區(qū)間洪水來流較大,水庫防洪調(diào)度采用補償防洪調(diào)度方式,利用百色防洪庫容錯區(qū)間(左江)洪峰;老口水庫控制集水面積較大,距離防洪控制點很近,采用固定泄量調(diào)洪方式。調(diào)度運用郁江百色、老口水庫攔蓄洪水,控制南寧站流量不超過18 400 m3/s,必要時啟用西津水庫,兼顧貴港防洪安全。

飛來峽水庫是北江堤庫結(jié)合防洪工程體系的骨干工程,控制面積占北江流域面積73%,可以調(diào)蓄橫石以上的北江洪水。當(dāng)北江流域發(fā)生大洪水時,以飛來峽水庫為核心,適時聯(lián)合調(diào)度樂昌峽、灣頭等水庫攔洪,努力減少飛來峽水庫入庫洪水,適時運用潖江滯洪區(qū)滯洪,減輕北江中下游及西北江三角洲防洪壓力。飛來峽水利樞紐及蘆苞涌、西南涌分洪水道和潖江滯洪區(qū)聯(lián)合運用后,控制石角站不超過北江大堤安全泄量19 000 m3/s。

西北江三角洲受西江、北江洪水共同威脅,當(dāng)三角洲受較大洪水影響時,開展西、北江水庫群聯(lián)合調(diào)度。北江來水較大時,適時運用西江水庫群錯北江洪峰;西江來水較大時,適時運用北江水庫群與潖江滯洪區(qū)錯西江洪峰。在確保水庫工程自身安全和設(shè)計防洪保護(hù)目標(biāo)安全的前提下,西江以龍灘水庫和百色水庫為核心,適時聯(lián)合調(diào)度天生橋一級、光照、巖灘、紅花、落久、老口等水庫攔洪錯峰;北江以飛來峽水庫、潖江滯洪區(qū)調(diào)蓄洪水,蘆苞涌和西南涌分洪水道分洪,在確保水庫工程自身安全和設(shè)計防洪保護(hù)目標(biāo)安全的前提下,適時優(yōu)化調(diào)度樂昌峽、灣頭等水庫調(diào)蓄飛來峽入庫洪水,控制西江高要站流量不超過50 500 m3/s、北江石角站流量不超過19 000 m3/s。

3 水工程聯(lián)合調(diào)度方案運用的挑戰(zhàn)

水工程聯(lián)合調(diào)度方案確定了水工程調(diào)度的原則與方式,但隨著珠江流域水情、河道情勢發(fā)生顯著變化,防洪體系存在薄弱環(huán)節(jié),水工程聯(lián)合調(diào)度方案在實際運用中存在著挑戰(zhàn)。

a)河道情勢發(fā)生變化。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(jìn)行了較大規(guī)模的堤防建設(shè),一定程度減少了河道兩岸洪泛區(qū)原有槽蓄容積,迫使洪水通過河道在堤防范圍內(nèi)行洪,致使洪峰流量顯著增大,洪水歸槽現(xiàn)象明顯[7]。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44 700 m3/s,而梧州洪峰流量達(dá)52 900 m3/s,流域中下游洪水歸槽明顯。同時受采砂等影響,流域下游及三角洲河床大規(guī)模不均勻下切,2000年以來三角洲西、北江干流水道分別平均下切2.85、1.71 m。進(jìn)行調(diào)度方案計算時,若仍采用原有水位流量、設(shè)計洪水等成果可能造成較大的成果差異,影響調(diào)度決策。

b)河道型水庫考慮動庫容調(diào)節(jié)。在實際工程中,水庫防洪庫容大多是按靜庫容計算,但對于河道型水庫,水庫庫面寬度較小,水庫的回水范圍較長,在這種情況下水庫中水流的流動具有較大縱向比降,此時水庫的庫容應(yīng)考慮水流的流動,即以動庫容為準(zhǔn)[8]。珠江流域有大藤峽、長洲、飛來峽水庫、巖灘、大化、樂灘及西津等河道型水庫,當(dāng)來水較大時動庫影響較為明顯,防洪過程中若采用靜庫調(diào)洪,與實際相差較大,影響決策的精準(zhǔn)性[9]。

c)來水的不確定性。流域降雨局部變化較大,造成洪水組成和峰現(xiàn)時間均有較大的不確定性,龍灘、百色等距離防洪目標(biāo)較遠(yuǎn)的水庫只能根據(jù)3～5 d的預(yù)測,在峰前去攔,以免錯過攔洪時機(jī),巖灘、大化等防洪庫容較小,需準(zhǔn)確判斷錯峰時機(jī),大藤峽攔洪需要根據(jù)洪水變化動態(tài)調(diào)整調(diào)度方式。鑒于洪水預(yù)報的不確定性及對未來趨勢預(yù)判的難度,防洪調(diào)度難點在于防洪庫容的使用時機(jī)、應(yīng)該使用多少、留多少。

d)防洪工程體系有待完善。流域部分已建水工程設(shè)計防洪能力未能充分發(fā)揮,如北江樂昌峽水庫庫區(qū)以及蘆苞涌、西南涌等行洪河道堤外存在移民應(yīng)遷未遷問題;飛來峽水利樞紐臨時淹沒區(qū)人員轉(zhuǎn)移難度大;潖江蓄滯洪區(qū)還在建設(shè)中,運用調(diào)度預(yù)案和運用補償機(jī)制未建立,制約了工程防洪效益發(fā)揮,影響流域、區(qū)域防洪安全。

4 2022珠江特大洪水調(diào)度實踐

2022年6月前后,受西南氣流、高空槽、切變線影響,珠江流域出現(xiàn)持續(xù)性降雨時間長、影響范圍廣、雨區(qū)高度重疊的強(qiáng)降雨過程,造成流域西江、北江形成多次編號洪水。北江干流、中游支流連江出現(xiàn)特大洪水過程,干流飛來峽水庫入庫洪峰流量重現(xiàn)期超100年一遇,為1915年之后最大入庫流量,同時西江發(fā)生大洪水,西江、北江洪水遭遇形成流域性洪水。

“22·6”大洪水期間,珠江委以流域為單元,運用水工程聯(lián)合調(diào)度方案,嚴(yán)格按照堤庫結(jié)合、以泄為主、泄蓄兼施原則,分河系、分河段、按節(jié)點實施西江、北江水工程聯(lián)合調(diào)度,合理安排蓄、泄、分、滯、排等防洪決策,保障了粵港澳大灣區(qū)等重點保護(hù)目標(biāo)安全。

4.1 洪水特性

本次洪水雨區(qū)重疊度高,暴雨強(qiáng)度大、極端性強(qiáng),經(jīng)統(tǒng)計,本次西江洪水主要來源于柳江、桂江,其三天洪量分別為26.0億、24.7億m3,約占西江梧州站最大三天洪量的30%、28%;北江洪水主要來源于北江上游湞江和中游支流連江,三天洪量分別為9.5億、18.8億m3,約占北江飛來峽站最大三天洪量的21%和42%。北江特大洪水演進(jìn)過程中,北江干流湞江新韶站洪峰流量重現(xiàn)期接近100年一遇,初步判斷為湞江流域1949年以來最大洪水;支流連江高道(昂壩)站洪峰流量重現(xiàn)期超100年一遇,是1954年建站以來第二大流量;飛來峽水庫出現(xiàn)1915年之后最大入庫流量,重現(xiàn)期超100年一遇;石角站出現(xiàn)1924年建站以來實測最大洪水。

4.2 水工程聯(lián)合調(diào)度運用實踐

由于流域降雨局部變化較大,本次特大洪水發(fā)展共經(jīng)歷了西江來水大—西江來水變小、北江來水變大—退水3個階段,在洪水發(fā)展各階段流域水工程實施聯(lián)合調(diào)度方案過程中,基于各階段調(diào)度目標(biāo)和對未來風(fēng)險防御的考慮,考慮預(yù)測預(yù)報不確定性,長短結(jié)合優(yōu)化滾動調(diào)度方案,提出了各階段水工程聯(lián)合調(diào)度策略及調(diào)度方式。

6月15日,預(yù)報西江流域來水較大,且洪水為中下游洪水,主要承擔(dān)防洪任務(wù)的龍灘水庫上游來水較小難以發(fā)揮作用,中游控制性防洪樞紐大藤峽仍在建設(shè)無法充分發(fā)揮防洪作用。為充分挖掘流域已建骨干水庫攔洪、錯峰、削峰作用,優(yōu)化龍灘水庫為核心干支流水庫?？紤]龍灘當(dāng)前水位356.6 m,防洪高水位以下可調(diào)用庫容57億m3,龍灘15日開始逐步減少發(fā)電、減小出庫;上游天一、光照配合攔蓄減小龍灘入庫;巖灘、大化、樂灘等水庫15日開始預(yù)泄,為后期攔蓄紅水河洪水錯柳江洪峰做好了準(zhǔn)備;柳江落久、大浦、洛東等水庫16日開始預(yù)泄,為后期攔蓄柳江上游洪水做好準(zhǔn)備;考慮百色防洪高水位以下可動用庫容17.2億m3,百色從16日開始控泄攔蓄郁江中上游地區(qū)洪水。

6月19日,西江流域來水減小,防洪壓力有所緩解,但北江流域來水不斷增大,北江流域防汛形勢嚴(yán)峻。根據(jù)最新防汛形勢,對調(diào)度方案進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化,在減輕西江中下游防洪壓力、統(tǒng)籌流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展用電需求的同時,視北江來水過程攔蓄西江洪水,盡可能錯開北江洪峰,開展西、北江聯(lián)合調(diào)度,為北江洪水宣泄提供空間和時間?？紤]電網(wǎng)負(fù)荷,龍灘19日起按發(fā)電負(fù)荷控泄錯柳江洪峰,減輕下游河道防洪壓力,巖灘、大化、樂灘水庫從6月20日起控泄錯柳江洪峰,庫水位達(dá)到正常高水位之后保持出入庫平衡;落久、大浦、洛東等水庫6月20日起攔蓄柳江上游洪水;考慮未來降雨的不確定性、調(diào)控西江來水錯北江洪峰等因素,大藤峽水庫20日15時控制出庫流量逐步攔蓄洪水,水位回蓄至52 m后保持出入庫平衡;桂江青獅潭、斧子口、川江、小溶江等水庫6月20日開始攔蓄桂江洪水。考慮到飛來峽入庫及石角站流量、庫區(qū)英德站及下游潖江滯洪區(qū)江口圩站水位仍處于上漲階段,洪水仍有進(jìn)一步增大的可能,為保障下游石角站流量不超安全泄量19 000 m3/s,結(jié)合流域防洪形勢,調(diào)度樂昌峽、灣頭等水庫錯峰,減小飛來峽入庫洪水,優(yōu)化飛來峽水庫調(diào)度方式,啟用潖江滯洪區(qū),西南涌、蘆苞涌分洪。

6月22日,本輪洪水西、北江進(jìn)入退水階段?？紤]發(fā)電負(fù)荷,龍灘6月22日起逐步加大出庫流量,巖灘、大化、樂灘水庫逐步恢復(fù)正常發(fā)電調(diào)度。隨著西江梧州站、北江石角站出峰回落,大藤峽逐步將庫水位降至汛限水位以下運行,騰出庫容迎接下次洪水。飛來峽水庫、樂昌峽、等水庫入庫流量已回落處于退水段,控制出庫不大于入庫。

4.3 水工程聯(lián)合防洪調(diào)度效果

“22·6”特大洪水過程中,經(jīng)統(tǒng)計,西江干支流水庫群聯(lián)合調(diào)度共計攔蓄洪水38.0億m3,削減梧州站洪峰6 000 m3/s以上,降低梧州河段水位1.8 m;飛來峽水庫攔蓄洪水5.69億m3,干支流其他水庫共計攔蓄洪量3.53億m3,潖江蓄滯洪區(qū)滯洪3.08億m3,削減北江干流石角洪峰2 200 m3/s以上,降低水位0.84 m,有效減輕了下游沿線防洪壓力。

西江水庫群優(yōu)化調(diào)度后,西江洪水傳播至三角洲西滘口的峰現(xiàn)時間比北江洪水傳播至北滘口峰現(xiàn)時間晚38 h,成功避免了西江、北江洪峰遭遇;西北江水庫聯(lián)合調(diào)度后,削減思賢滘洪峰流量6 200 m3/s(圖3),降低珠江三角洲西干流水位0.40 m,降低珠江三角洲北干流水位0.33 m,思賢滘斷面流量北過西現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。

圖3 西北江聯(lián)合調(diào)度后思賢滘調(diào)度前后過程

5 水工程聯(lián)合調(diào)度方案應(yīng)用分析與思考

水工程調(diào)度方案的應(yīng)用在本次流域特大洪水防御中發(fā)揮了重要作用,但隨著流域工程體系的變化、河道情勢的改變,根據(jù)歷史和設(shè)計工況擬定的水工程啟動條件、調(diào)度方式給調(diào)度方案的實際應(yīng)用帶來了挑戰(zhàn)。實時調(diào)度過程中,應(yīng)根據(jù)防洪形勢的發(fā)展、防洪保護(hù)對象的需求、工程運用情況等綜合因素拓展、細(xì)化、優(yōu)化調(diào)度方案?？偨Y(jié)“22·6”流域特大洪水調(diào)度經(jīng)驗,對方案中與實際相差較大的方面提出建議,為進(jìn)一步完善流域水工程聯(lián)合調(diào)度方案提供參考。

5.1 河道情勢變化,需調(diào)整調(diào)度指標(biāo)

隨著梯級水庫的建設(shè)和河勢的變化,洪水演進(jìn)規(guī)律發(fā)生顯著的變異,特別是對中小洪水,洪水傳播時間明顯縮短,在“22·6”洪水防御過程中,采用實測資料對大藤峽動庫模型進(jìn)行了重新率定驗證,小流量級糙率明顯減小,實時調(diào)度中要利用實時水情不斷率定驗證,提高計算精度,為精準(zhǔn)實施防洪調(diào)度提供技術(shù)支撐。

受采砂等影響,流域中下游地區(qū)河道發(fā)生不同程度的下切,河道行洪能力明顯增加,如“22·6”特大洪水中飛來峽水庫最大出庫流量達(dá)到18 800 m3/s,北江下游河道洪水位大幅度下降,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計水位,在調(diào)度方案中要充分考慮河道現(xiàn)狀,按照實際調(diào)整河道安全泄量。

隨著流域大規(guī)模的堤防建設(shè),一定程度減少了河道兩岸洪泛區(qū)原有槽蓄容積[10],迫使洪水通過河道在堤防范圍內(nèi)行洪,致使洪峰流量顯著增大,洪水歸槽現(xiàn)象明顯。水工程聯(lián)合調(diào)度方案及洪水防御措施制定時,應(yīng)充分考慮洪水歸槽的影響。

5.2 根據(jù)實時防汛形勢及時調(diào)整調(diào)度方式

水工程聯(lián)合調(diào)度方案的水工程的調(diào)度方式一般都是按照設(shè)計規(guī)則擬定的[11],實際調(diào)度過程中,來水不確定性導(dǎo)致洪水組成多變,很多時候水工程按設(shè)計規(guī)則調(diào)度效果并不理想?！?2·6”特大洪水屬于中下游型洪水,若龍灘水庫按照設(shè)計規(guī)則調(diào)度,僅能削減梧州站洪峰流量500 m3/s左右,效果甚微;優(yōu)化調(diào)整調(diào)度方式后,龍灘提前攔蓄,且攔蓄力度加大,削減梧州站洪峰流量3 500 m3/s,充分發(fā)揮了龍頭水庫的攔蓄作用?！?2·6”洪水期間,飛來峽最大入庫達(dá)到19 900 m3/s,按規(guī)則出庫不得超15 000 m3/s,可能導(dǎo)致庫區(qū)英德防洪片受淹,考慮到下游河道下切,對飛來峽按“入庫超18 000 m3/s時按18 000 m3/s出庫”進(jìn)行優(yōu)化,最大程度保障了人民生命財產(chǎn)安全。

在洪水發(fā)展過程中,水工程聯(lián)合調(diào)度方案要結(jié)合中長期預(yù)報和短期預(yù)報,滾動優(yōu)化水工程調(diào)度方式,準(zhǔn)確把握調(diào)度時機(jī)和調(diào)度效果,精準(zhǔn)研判調(diào)度時機(jī)和控泄流量,用好有限的防洪庫容[12]。

5.3 加快潖江蓄滯洪區(qū)建設(shè)和運用方案研究

潖江蓄滯洪區(qū)目前是珠江流域唯一一個國家級蓄滯洪區(qū),是北江中下游防洪體系的重要組成部分[13]?！?2·6”大洪水防御期間,首次啟用了潖江蓄滯洪區(qū)5個堤圍主動分洪,蓄滯洪量3.08億m3,降低了沿河水位0.3 m,大大減輕了下游防洪壓力。目前潖江蓄滯洪區(qū)建設(shè)尚未完工,“22·6”洪水期間部分堤段出現(xiàn)了管涌、滲水現(xiàn)象;蓄滯洪區(qū)運用調(diào)度工作機(jī)制尚未完善,啟用程序不明確,對已分洪圍內(nèi)補償工作缺乏明晰的補償辦法指引;部分避洪點配套設(shè)施不足,無法滿足人員安置要求。潖江蓄滯洪區(qū)的運用困難給流域水工程聯(lián)合調(diào)度帶來了極大挑戰(zhàn),應(yīng)加快潖江蓄滯洪區(qū)建設(shè)和運用方案研究,提高蓄滯洪區(qū)使用的可行性、有效性[14]。

5.4 加強(qiáng)統(tǒng)一調(diào)度是洪水防御成功的根本保障

流域性是江河湖泊最根本、最鮮明的特性。這種特性決定了治水管水的思維和行為必須以流域為基礎(chǔ)單元,堅持流域系統(tǒng)觀念,堅持全流域一盤棋。珠江“22·6”特大洪水期間,珠江委系統(tǒng)考慮上下游、左右岸、干支流防汛形勢,統(tǒng)一調(diào)度西江、北江24座工程,通過一系列調(diào)度“組合拳”,實現(xiàn)由單一工程“防洪能力”向工程群組“防洪合力”集成的轉(zhuǎn)變,正向疊加防洪效益,確保了西江、北江沿線及粵港澳大灣區(qū)等重要地區(qū)的防洪安全。

6 結(jié)語

珠江流域水工程聯(lián)合調(diào)度方案對于“22·6”大洪水的成功防御具有重要的指導(dǎo)意義和作用,但同時在實際調(diào)度中也暴露出河道情勢變化復(fù)雜、工程體系不完善等問題,方案在實際調(diào)度運用中與設(shè)計有一定的差別,水工程防洪調(diào)度潛力有進(jìn)一步挖潛的空間。建議結(jié)合防洪工程體系建設(shè)實際情況以及調(diào)度需求進(jìn)一步深入研究流域水工程聯(lián)合調(diào)度方案,完善干支流水庫群在洪水不同發(fā)展階段的協(xié)同調(diào)度,協(xié)調(diào)區(qū)域與流域防洪之間的關(guān)系問題;細(xì)化各種水工程聯(lián)合調(diào)度運用次序,優(yōu)化調(diào)整水工程調(diào)度方式,提高流域智能統(tǒng)一調(diào)度化水平[15],為防御珠江流域性大洪水提供技術(shù)支撐。