长江流域控制性水库联合调度探索与实践

文章作者:褚明华 廖鸿志  来源:人民长江报  时间:2016年11月17日

长江流域在全国经济社会发展大局中占有十分重要的战略地位,依托黄金水道建设长江经济带的国家战略部署对长江防汛抗旱工作提出了新的更高的要求。近10年来,长江三峡,金沙江溪洛渡、向家坝等一批库容大、调节能力好的控制性水库相继建成并投入运行,水库群总调节库容超过1000亿立方米,预留防洪库容约570亿立方米。水库是长江流域防洪抗旱减灾体系的重要组成部分,也是近期长江流域工程体系变化最大的部分。面对新形势、新要求、新常态,科学实施长江流域控制性水库联合调度,充分发挥水库群在防洪、抗旱、发电、供水、航运、生态与环境保护等方面的综合效益,是一项重要而紧迫的任务,必须在深入探索和广泛实践的基础上,积极稳妥地有序推进。

长江流域控制性水库

联合调度的有益探索

近年来,国家防总、长江防总和流域有关省(市)防指分别从国家层面、流域层面、区域层面,组织开展了长江干支流控制性水库联合调度的探索,初步建立了长江流域控制性水库联合调度的统一调度机制、方案预案体系、信息共享体系和技术支撑体系,跨行业、跨部门、多种经营属性单位相融合的联合调度格局已经形成,为各项工作的顺利开展奠定了坚实的基础。

建立联合调度体制机制。大力推进三峡水库与上游水库联合调度体制机制的建立与完善,形成了高效的沟通协作机制,在防汛抗旱实践中统筹考虑长江防洪、发电、航运、供水、补水、生态保护等因素,着力加强了国家防总及各级防汛抗旱指挥部的统一指挥和统一调度,基本形成了国家防总和流域防总对长江流域洪水和水量调度的综合管理体制和工作机制,进一步明确了国家防总、流域防总及地方防汛抗旱指挥部对重要控制性水库的协调指挥和相应的调度管理权限。

制定联合调度方案预案。国家防总相继批复了2012至2015年度《长江上游水库群联合调度方案》,纳入调度范围的水库由10座增加到17座又增加到21座,联合调度工作逐步扩展和深入。其他与长江上游水库群联合调度相关的调度方案也分别由国务院或国家防总批复,其中《长江防御洪水方案》和《三峡水库优化调度方案》分别于2015年和2009年经国务院批复,《长江洪水调度方案》于2011年经国家防总批复,《汉江洪水与水量调度方案》于2012年经国家防总批复,各年度的《三峡-葛洲坝水利枢纽汛期调度运用方案》《三峡工程试验性蓄水实施计划》经国家防总批复。各省也逐步推进水库群联合调度工作,其中陕西省防汛抗旱指挥部制定了《陕西省大型水库参与渭河及汉江干流洪水错峰调度工作预案》,贵州、湖南省防汛抗旱指挥部制定了《三板溪、挂治、白市、托口水电站梯级防洪调度方案》。

搭建联合调度信息平台。经过反复磋商、协调和细化,长江防总制定了《长江上游控制性水库群信息共享建设实施方案》、颁布了《长江流域控制性水库群信息共享管理办法》,并初步建设了长江干支流水库群联合运行信息处理中心和信息共享平台,目前19座水库已基本实现了信息共享,逐步形成了各梯级水库间信息资源的统一采集、处理和成果共享机制,为实现跨行业、多单位、多目标的信息共享提供了保障。

强化联合调度基础研究。自2008年开始组织开展了以三峡水库为核心的长江上游水库群联合调度研究工作,为联合调度提供了技术支撑。研究工作以国务院批准的《长江流域综合规划》《长江流域防洪规划》为依据,深入系统地研究水库群联合调度涉及的重大技术问题,以充分发挥水库群综合利用效益为目标,取得了一批重要成果。在前期已完成成果基础上,继续开展长江上游控制性水库优化调度方案编制工作,目前21座水库优化调度方案编制工作正在全面开展。

长江流域控制性水库

联合调度成效凸显

近年来,国家防总、长江防总和流域相关省市防指组织水利、电力、航运等部门或单位,积极开展长江干支流控制性水库联合调度的实践,从少数水库到多个水库,从单一调度目标到多个调度目标,从主要支流平行推进到干支流同步配合,各项工作不断走向深入,逐步积累了丰富的实践经验,在防洪、抗旱、发电、供水、航运等方面取得了显著的社会效益和经济效益。

充分发挥防洪减灾作用。2011年9月,嘉陵江和汉江发生严重秋汛,国家防总和长江防总以及相关省市防指加强了长江三峡,汉江丹江口、安康等水库水电站的调度,长江中下游干流经三峡水库调蓄后水势平稳;丹江口水库削减洪峰流量13400立方米每秒,削峰率达50%,有效减轻了汉江中下游防守压力。2012年7月24日,三峡水库出现成库以来最大入库洪峰流量71200立方米每秒,国家防总、长江防总调度三峡水库泄流不超过45000立方米每秒,降低荆江江段最高洪水位2米以上,避免出现接近保证水位的高水位。2014年7月中旬,乌江流域发生大洪水,其中思林水库40年一遇、沙沱水库50年一遇,特别是构皮滩至沙沱水电站区间来水量约1000年一遇。长江防总与贵州、重庆两省(市)防指成功实施水库群联合调度,有效缓解了思南、沿河县城防汛压力,确保了下游彭水、武隆两县城的防洪安全。2014年7月上旬至中旬末,湖南省沅水五强溪水库发生历史第二大洪水,入库洪峰流量35700立方米每秒,频率接近30年一遇。湖南省防指强化五强溪、凤滩水库联合调度,累计拦蓄洪量达21.4亿立方米,削减下游桃源站洪峰流量约10000立方米每秒,分别降低桃源、常德站洪峰水位2.0米、1.5米,防洪减灾作用显著。

有序完成年度蓄水目标。2013年汛末在长江来水偏枯的不利局面下,依据批复的方案,在确保防洪安全的前提下,加强了水库蓄水调度,在确保下游用水需求的同时,通过提前蓄水、错时蓄水等方式加强对干支流水库的科学调度,充分利用了汛末洪水资源,三峡水库成功蓄水至175米、上游其他重要水库均完成预期蓄水任务。2014年国家防总、长江防总统筹考虑蓄水和中下游防洪风险、航运与生态用水等需求,加强了对三峡等长江上游水库的精细化调度。9月20日三峡水库出现当年最大入库洪峰流量55000立方米每秒,经调度最大下泄流量45000立方米每秒,确保了上下游防洪安全,同时充分利用了汛末洪水资源。在确保中下游地区用水安全的前提下,三峡水库连续第5年实现试验性蓄水目标,溪洛渡、锦屏一级、瀑布沟、亭子口等水库也顺利完成蓄水任务。2014年8月份以前丹江口水库因来水严重偏枯一直在极低水位运行,且后期担负南水北调中线通水任务,国家防总、水利部强化防洪抗旱、供水的统一调度,在保证防洪安全的前提下,除满足下游基本用水需求外,将上游洪水全部拦蓄,库水位最高升到160.72米,高于南水北调中线一期工程正常供水要求的最低水位15.72米,蓄水量超过中线一期工程95亿立方米的年均供水量,为中线工程通水提供了充足的水量保障。蓄水过程中同时圆满完成向中线一期工程总干渠充水试验供水1.2亿立方米的任务。

保障流域抗旱供水安全。2006年重庆遭遇特大干旱,国家防总会同长江防总首次在嘉陵江实施四川、重庆跨省调水,通过水库联合调度等措施,有效缓解了重庆市干旱缺水造成的饮水困难,社会效益和经济效益显著。2009年10月,长江中下游干支流来水总体严重偏少,长江防总三次加大三峡水库下泄流量,城陵矶、湖口站水位分别上涨0.77米和0.19米,有效缓解了长江中下游旱情;同时加强上游水库群蓄水联合调度,紧急停止了长江上游雅砻江、乌江等梯级水库的拦蓄,增加对下游的补水流量。江西省防指加强对万安、江口、洪门等水库调度,调度万安水库加大下泄流量,保障南昌等城市水厂的取水安全。湖南省防指联合调度湘江上游的株洲航电枢纽、大源渡航电枢纽、近尾洲水电站、东江水库等工程为下游补水,确保了长沙、湘潭城市的供水安全。2011年长江中下游和西南五省发生严重干旱灾害,国家防总、长江防总加强了对三峡水库的抗旱应急补水调度,累计向下游补水约200亿立方米,保障了沿江地区人畜饮水安全。2014年河南省平顶山市主要水源地白龟山水库水位降至死水位以下,城市供水形势十分严峻,国家防总、长江防总加强汉江统一调度,8月和9月累计从丹江口水库向白龟山水库调水5011万立方米,满足了平顶山市2015年4月份以前用水需求。

有效发挥综合效益。在保证流域防洪和抗旱供水安全的同时,考虑发电、航运等方面需求,加强实时调度,水库的发电、航运等效益也得到了有效发挥。2010年长江大洪水期间,调度三峡水库两次适时减小下泄流量,滞留长达20余天的500余艘船只及时疏散,保障了航运安全;同时三峡水库电站实现了满负荷连续运行168小时试验,全年增加发电量59.3亿千瓦时。

2012年7月长江大洪水期间,国家防总与交通运输部联合发出紧急通知,加强汛期长江水上运输安全监督管理和疏导,利用洪水间隙期,相机减小三峡水库泄量,疏散待闸船舶2000余艘,增加发电量约80亿千瓦时。通过优化调度,三峡水库2014年发电量达988亿千瓦时,刷新了单座水电站年发电量的世界纪录,通过三峡船闸货运量突破1亿吨,并创造通航以来历史最高水平。

为协调三峡工程防洪、航运和发电等与生态环境保护的关系,减少对关键物种和生态环境的不利影响,在确保防洪安全的前提下,国家防总、长江防总组织三峡集团等单位,从2011年开始组织开展了生态调度试验和库尾泥沙减淤调度试验,已积累了一定的监测资料,在三峡水库运用对四大家鱼自然繁殖的影响机理、规律等方面取得了初步的成果。

长江流域控制性水库

联合调度的建议

2014年国务院作出了建设长江经济带的重大决策部署,“进一步开展以三峡水库为核心的长江上游水库群联合调度研究与实践”是长江经济带绿色生态廊道建设的重要内容。随着三峡、溪洛渡、向家坝等控制性水库相继建设并投入运行,长江流域上中游干支流控制性工程布局正逐步形成。为充分发挥水库群综合利用效益,协调防洪、发电、供水、灌溉、航运和水生态环境保护,有效避免单库调度可能出现的上下游水库蓄泄矛盾,在初步建立联合调度的统一调度机制、方案预案体系、信息共享体系和技术支撑体系的同时,下一步建议强化以下几方面工作。

继续完善干支流控制性水库联合调度协调机制。以现有的防汛抗旱指挥体系为基础,在国家防总的统一领导下,完善以流域防总为主体的联合调度决策与管理机制,健全包括水利、电力、交通等部门及相关地方防汛抗旱指挥部等利益相关各方参与的跨部门跨地区水库联合调度工作协调机制,继续强化中央与地方之间、部门之间的联合会商和联动配合,不断完善统一指挥、统一调度的体制机制。研究制定长江干支流控制性水库群联合调度管理办法,不断规范水库群联合调度工作。

优化完善水库群联合调度方案。认真梳理已有的研究成果,分析总结近年来水库群联合调度的实践,结合水库建设情况,进一步扩大联合调度范围,细化联合调度方案。进一步优化各水库的防洪和蓄水调度方式,充分考虑上下游、左右岸、干支流的洪水关系,明确各水库以及水库群针对不同地区、不同任务、不同时期的蓄泄方案。细化实化单库和水库群的汛末蓄水方案,增强方案的可操作性。

强化联合调度基础工作。进一步加强长江控制性水库联合调度模型、调度方案、对中下游江湖关系影响等的研究,深入分析洪水地区组成和洪水特性,调查了解水库上下游沿岸防洪工程基本情况和防洪需求,结合实际洪水预报水平,开展水库汛期运行水位、预报预泄方式、下泄流量控制等调度方式及防洪风险评价研究,用以指导水库群、主要支流梯级水库的联合实时调度,更好地发挥水库群的综合效益。不断提升流域水文预报水平,为实施水库群联合调度决策提供科学依据和技术支撑。进一步完善水库群联合调度信息共享平台,充分利用物联网、大数据、云计算等新技术,为实施联合调度提供信息保障。

逐步推进流域联合统一调度。长江流域上游控制性水库联合调度格局已经初步形成,水库群联合调度需要逐步走向精细化、科学化、规范化,开展联合调度是流域调度的必然选择。建议按照长江上游干支流控制性水库联合调度模式,逐步扩大联合调度范围,加强中下游两湖及重要支流水库联合调度研究,进一步完善联合调度管理机制,推进联合调度方案编制工作,积极开展联合调度实践,形成流域水库整体联合调度的新局面。

(作者单位:国家防汛抗旱总指挥部办公室、长江委防汛抗旱办公室)

责任编辑:刘霄
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