2020年长江流域第2号洪水已来。据长江水利委员会数据,7月18日18时,三峡水库水位涨至161.69米。预计未来一周,长江中下游干流附近、洞庭湖水系西北部有大到暴雨,长江中上游仍有较强降雨过程。接下来的防洪工作将如何调度?1号洪水调度中有哪些问题需要总结?《中国科学报》采访了水利部长江水利委员会长江勘测规划设计研究院副总工程师黄艳。
今年汛期与以往相比有哪些变化?黄艳表示,变化主要体现在两方面。
一是人类活动、城镇化发展等改变了洪水发生发展规律。随着城镇化发展,沿江很多地面固化、沟塘被占、城镇农田排涝能力增加,同样是100毫米降水,现在产生的流量比以前更大、到达河道时间更快。从湖北宜昌到徐六泾(长江入海口水文站),沿江布设了2000多个排涝泵站,排涝能力总计可达19000立方米每秒。
今年7月初以来,长江中下游持续降雨,沿江城镇、农田的许多泵站都投入了使用,洪水进入主河道的速度相比以前要快得多。
另一方面,1998年洪水后,长江流域防洪工程体系有了大幅提升,上游水库、下游堤防、蓄滞洪区等为长江防御流域性大洪水提供了保障。但这些水工程的调度运用也改变了洪水传播特性,比如水库下泄洪水会导致河道内传播速度加快。这些变化意味着根据历史数据设计的洪水预报模型、各种水文参数系数等需要实时校正更新,洪水预报的难度比以前更大。
水文气象预报为防汛调度提供了什么帮助?
黄艳指出,现在水文气象预报技术手段有较大提升,预报模型更准确,特别是定量降雨预报的应用,可有效提高洪水预报精度,延长洪水预报的预见期。以往预见期估算,主要依赖河道中洪水从上游到下游的时间,三峡入库洪水预报预见期一般为3天左右。采用定量降雨预报后,由于可以预报未来一周甚至10天长江流域内各段的降雨毫米数,将预报值输入数学模型,三峡入库洪水和下游各站的洪水过程的预见期可延长至7天甚至更长。
水文预报精度的提高和预见期的增加,给防洪调度提供了强有力的技术支撑。
长江流域有哪些水工程纳入了联合调度?黄艳介绍,2012年以来,长江流域不断增加纳入联合调度的大型水工程,到2020年,纳入联合调度的水库、排涝泵站、蓄滞洪区等水工程共计101座。其中,仅中上游水库群就为流域防洪提供了大约400亿立方米容量,流域防洪能力显著提升。
2020年6月底至7月上中旬,在长江第1号洪水的调度中,以三峡为主,在金沙江和雅砻江等上中游水库群、洞庭湖水系和鄱阳湖水系等水库群的联合调度下,配合中下游部分洲滩民垸行蓄洪水,确保长江中下游湖南岳阳的城陵矶站、鄱阳湖的湖口站不超保证水位。其他防洪工程如洲滩民垸、排涝泵站本次也在统一调度中,为保障长江中下游的防洪安全发挥出应有作用。
所以说,水工程是流域防大洪水非常有利的措施,联合精准调度是应对流域大洪水的关键有效手段。
上游、中游和下游的水库、泵站等水工程如何实现精准调度?黄艳解释,精准预报、准确研判未来防洪形势非常重要。以1号洪水为例,洪水从三峡到城陵矶大概要2天。城陵矶保证水位是34.40米,其来水组成复杂,加之洞庭湖水系和区间洪水影响,我们从7月上旬就发现城陵矶有超过保证水位的风险。
一般情况下,三峡水库配合金沙江、雅砻江等梯级水库拦洪运用,可有效控制城陵矶水位不超过保证水位。这次防御1号洪水时,我们根据精准洪水预报和工程调度分析研判,采取了上游水库拦蓄、中游部分泵站限制排放、洲滩民垸行蓄洪运用等措施,进行联合调度,城陵矶实际洪峰水位为34.34米,比保证水位低0.06米。1号洪水中,由于鄱阳湖水系来水大,湖口水位的调度最关键。
为保证湖口不超过22.50米的保证水位,我们通过精细调度,前有上游水库群联合拦洪,后用鄱阳湖区200多个洲滩民垸行蓄洪水,辅以限制农田排涝等措施,将湖口实际洪峰水位控制在22.49米,真正做到了精细调度。虽然,洲滩民垸的运用、限制农田排涝等势必带来一定的经济损失,但保障人民生命安全是第一位,避免保护区堤防溃决导致的洪灾是将损失降至最低的关键。
从科学防汛角度,还有哪些工作需要提升?
黄艳认为,这次防汛调度也发现一些问题。比如需要加强洪水变化规律、预报模型优化、水位流量监测等方面基础研究和技术研发,提升洪水预报预警能力。水工程联合调度和应用方案也需要更精细化,调度技术更智能化。此外,防洪工程体系要补短板。为了最大化发挥洲滩民垸的行蓄洪能力,长江中下游的洲滩民垸需要好好梳理研究。长江中下游大多数蓄滞洪区的围堤、隔堤、安全区等建设不达标,蓄滞洪区建设需要抓紧完善。
接下来的调度工作将如何开展?黄艳表示,现在,长江上游2020年的2号洪峰已经形成。根据长江流域洪水特性,7月下旬至8月上旬是该流域防洪关键时期。在三峡水库前期拦洪水位较高,下游水位还未降低的情况下,上中游水库群既要保障本流域防洪安全,又要继续配合三峡拦蓄洪水。长江流域防洪正面临严峻的考验。现在需要根据预报、预案精细化防洪,各河段严格错峰。
以前一个调令管几天,现在一个调令最多撑24小时,有时甚至是12小时,分析越来越密集,调度越来越精细。