郑守仁:水库群防洪库容联合运用 科学调度是发挥防洪兴利综合效益的关键—治江焦点专家谈
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水库群防洪库容联合运用 科学调度是发挥防洪兴利综合效益的关键

2018年05月23日  来源: 中国科技网-科技日报

长江是中华民族的母亲河、生命河。长江以全国18.8%的国土面积,生产了全国33%的粮食,养育了全国32%的人口,创造了全国34%的GDP。治理好、利用好、保护好长江,不仅是长江流域4亿多人民的福祉所系,也关系到全国经济社会可持续发展的大局,具有十分重要的战略。

长江流域已建水库5.2万座,总库容约3600亿立方米、防洪库容770亿立方米,电站装机19万兆瓦,防洪保护对象涉及10个省(市),是世界上规模最大的水库群。长江流域40余座控制性水库分布在干流及雅砻江、岷江大渡河、嘉陵江、乌江、清江、洞庭湖、汉江、鄱阳湖等支流水系。这些控制性水库在长江流域防洪减灾、水资源综合利用、水生态环境保护等方面都具有重要作用,事关长江流域的防洪、供水、发电、航运和水生态安全,事关长江经济带建设发展。在国家防总、水利部指导下,长江防总、长江水利委员会以研究成果为支撑,开展了长江流域水库群防洪库容联合运用科学调度,成效显著。

可进一步保障长江防洪安全 减轻中下游地区防洪压力

经过60多年防洪建设,长江流域已基本形成了以堤防为基础、三峡水库为骨干,其他干支流水库、蓄滞洪区、河道整治工程及防洪非工程措施相配套的综合防洪减灾体系。长江流域面积大,上下游、干支流洪水遭遇组成复杂,防洪保护对象众多且水库分散,在遭遇流域型洪水时,不实施流域内水库群防洪库容联合运用科学调度难以充分发挥防洪作用,保障长江流域防洪安全。

根据来水情况,利用流域干支流各梯级水库调节性能的不同,联合运用防洪库容、科学调度各水库调蓄洪水,实现削峰、错峰,可有效提高流域整体防洪能力。通过近几年调度实践来看,联合调度显著提高了长江中下游、尤其是荆江河段和城陵矶附近地区的防洪能力,减小了蓄滞洪区分洪运用几率,保障防洪安全,减轻中下游防洪压力。其中,2016年长江发生中下游型区域性大洪水,水库群防洪库容联合运用,科学调度共拦蓄洪量227亿立方米,降低了城陵矶附近地区洪峰水位约1米,实现干流莲花塘站水位不超保证水位;2017年长江发生了中游型大洪水,水库群科学调度共拦蓄洪量144亿立方米,降低长江干流莲花塘至大通江段洪峰水位约0.4—1.5米,确保了莲花塘站水位不超保证水位,两年都避免了50多万亩耕地被淹、38万多人转移。

可进一步保障长江水资源安全 实现水资源安全高效利用

长江流域是我国水资源配置的战略水源地,干支流控制性水库远景总调节库容近1000亿立方米。汛末,上游各水库集中蓄水,影响下游水库蓄水和下游地区“三生”(生活、生产、生态)用水,水资源不能合理利用;汛前,为满足防洪和枢纽工程度汛要求,上游各水库消落水位腾出防洪库容可能导致集中放水,造成下游梯级水库弃水,浪费水资源。若遇流域性枯水情况,上下游来水量减少,河道水位较低,会出现船舶搁浅、用水取水困难等问题,不实施水库群联合对下游补水,不能充分发挥对水资源的配置作用。

长江干支流控制性水库群形成后,为长江流域水资源安全高效利用提供可靠的保障。通过水库群联合运用、科学调度,充分利用梯级水库之间的库容补偿,提高汛期的洪水资源利用程度和枯期的水资源供给能力,在安全可控的前提下实现水资源安全高效利用;遭遇枯水年、局部干旱和应急抗旱时,可通过水库群联合运用科学调度,在确保防洪安全的前提下,拦蓄一部分洪水资源,向水库大坝下游补水,提高两岸城乡生活、生产、生态供水保证率。通过近几年水库群联合调度,洪水资源利用率大幅提高至90%以上;水库群连续多年成功实现蓄水目标,其中三峡水库连续8年蓄至正常蓄水位175米,已累计向下游供补水2000亿立方米,有效保障长江流域水资源安全利用。

可进一步优化水能资源配备 助力长江经济带绿色发展

长江流域是我国重要的水电能源战略基地。水能资源理论蕴藏量30.5万兆瓦,年均发电量2.67万亿千瓦时,约占全国的40%。流域的水电开发权主要分属于我国五大发电集团,各水电站的运行管理也涉及众多业主和利益主体,如水电站发电调度各自为政,难以实现上下游、干支流梯级水库水电站群联合运行,不能充分发挥流域水电资源的整体优势。

通过各水电站对径流进行库容补偿,在不增加水电站运行成本的前提下,可增强电力系统的稳定性、提高广大地区供电保证程度、增加流域水电站群的整体发电效益。长江流域巨型水电站群一方面以其超强的供电能力和跨地区、跨电网的特性,可基本实现中国电力资源供给自由调配,另一方面能持续提供安全、经济的清洁能源,可优化调整我国的电力能源结构,加快流域经济发展转型升级,也有利于推动长江绿色生态廊道建设。通过水库群联合运用科学调度,可使水电站群年均增发量5%以上,据不完全统计,水库群多年累计增发电量约650亿千瓦时,相当于节约标准煤2400万吨,减少温室气体排放6200万吨。

可进一步维系河流生态健康 减轻工程不利影响

长江流域也是我国珍稀水生生物的天然宝库。历史记载至今分布有鱼类400余种,其中特有鱼类166种;湿地总面积约17.4万平方公里,约占长江流域面积的10%。随着水库投入运行及人类活动的加剧,有些库区的库湾及个别支流“水华”现象时有发生,对水生生物自然繁殖也会产生一定影响。已有实践表明,通过水库群联合运用科学调度虽然不能完全消除大坝对河流的物理阻断效应,但可通过水库调度模拟自然水文情势,为河流重要生物产卵、繁殖和生长创造适宜的水文水力条件,可减轻水工程建设对河流生态的不利影响,一定程度上补偿和修复下游河流生态。三峡水库自2011年起连续7年在5—6月份实施促进四大家鱼自然繁殖的生态调度试验,通过水库调度手段营造促进四大家鱼产卵的适宜水文水流过程。生态调度试验表明,四大家鱼对人工调度形成的洪峰过程有积极的响应,三峡水库生态调度对四大家鱼自然繁殖具有良好的促进作用,生态调度效果显著。2011—2017年生态调度试验期间,宜都监测断面产卵总量占7年产卵总量的38.2%,沙市监测断面产卵总量占7年产卵总量的44.3%,四大家鱼产卵量总体呈上升趋势。2017年开始实施溪洛渡、向家坝和三峡水库联合生态调度试验,迈出了流域水库联合生态调度的第一步,宜都断面监测到四大家鱼产卵总量10.8亿粒。

实施水库群防洪库容联合运用科学调度,必须以相关研究成果作技术支撑,水利部长江水利委员会牵头组织开展10多年研究与攻关,围绕与针对长江流域客观实际需求,解决了迫切需要解决的难题,取得的一系列科研成果得到了应用与检验,已经发挥并将长期发挥巨大的经济社会效益和生态环境效益,在长江经济带建设中发挥更大作用。

(作者为水利部长江水利委员会三峡工程设计总工程师、科技委名誉主任、中国工程院院士 郑守仁)

作者: 郑守仁
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