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长江上中游水库“军团”奏响联合调度交响曲

来源:人民网 作者:荣先明 郭婷婷 时间:2018年04月12日

如果一场洪水下来,该拦洪时不拦洪,该下泄时不下泄,就可能人为加重洪涝灾害。2016年7月,长江中下游地区发生区域性大洪水。湖北省监利县以下长江干流全线超警,洞庭湖资水流域柘溪水库来水达到20400立方米每秒流量,为建库以来最大洪峰,这意味着湖南省桃江县、益阳市的城镇村庄都会被淹没在洪水当中。

然而这一幕没有发生!国家防总、长江防总和地方防指利用上中游水库群联合调度的有效机制、信息共享平台和相关研究成果,打出了一套精妙的“组合拳”——控泄三峡水库,应对长江上游洪峰;对上游水库群联调联控,金沙江、雅砻江、大渡河等水库配合三峡同步拦蓄洪水;洞庭湖柘溪、五强溪紧随其后,拦蓄入库洪峰,水库群共拦蓄洪量220多亿立方米,避免了益阳、桃江的灭顶之灾。

防洪、供水、生态、发电、航运……这是长江中游溯流而上大大小小几十座水库的基础功能。这些如何科学调度水库群,让它最大限度的发挥出功效?

2012年至今,长江水库群精细联合调度的研究与应用得到充分重视、取得良好成效。2018年4月2日,该成果获2017年度湖北省科技进步特等奖。

2018年汛期,长江联合调度水库群将增至40座,可调度防洪库容达570多亿立方米。如同把守关卡的士兵一样,40座水库正严阵以待,共奏长江防洪最强音。

通盘考虑:从单库“独奏”到水库群“合奏”

“长江上已形成世界上规模最大的巨型水库群,防洪保护对象涉及10个省(市),4亿多人口,是世界上规模最大的水库群。”水利部长江水利委员会防汛抗旱办公室巡视员陈桂亚介绍,实现水库群联合调度,科学协调防洪、发电、航运及生态之间的矛盾,对于提高长江防洪安全和水资源的有效利用、推动长江经济带绿色发展具有十分重要的意义,是一项造福亿万人民的重大课题,也是一项世界性难题。

水库群的联合调度,是指对流域内一群相互间具有水文、水力联系的水库,进行统一的协调调度,通盘统筹考虑,充分发挥综合效益。

如果水库调度“各自为战”,汛期所有水库为保证自身安全,同步开闸泄洪;蓄水期集中蓄水,可能加重水旱灾害。因此,必须通过水库群联合调度,才能避免水库“各自为战”,充分发挥水库群的综合效益,确保防洪安全、能源安全、航运安全、供水安全、生态安全。

“长江水库群防洪兴利综合调度关键技术研究及应用”项目依托多项国家及省部级科研课题,坚持产学研用相结合,历经10余年系统研究与实践,创建了一整套防洪兴利综合调度的先进理论与技术方法体系。现今,洪水预报的有效预见期由1至3天延长至3至7天,短期洪水预报准确率提高到90%以上;洪水资源利用效率提高到85%以上;如遇1954年的大洪水可减少分洪量200余亿立方米,相当于4个荆江分洪区的蓄洪能力。

“从本世纪初开始,长江防总就对长江上游多座水库的联合调度进行探索研究,特别是近5年在互联网+、智慧水文的背景下取得突飞猛进的进展。”长江委水文局局长王俊介绍,由于要考虑水文、气象等各种因素的随机性以及各水库需满足多种目标要求,水库群联合调度决策是一个非常复杂的过程。

该项目以26座控制性水库组成的长江巨型水库群为研究对象,总库容1560亿立方米,规模世界最大。研究编制的《长江防御洪水方案》《三峡水库优化调度方案》获国务院批准,自2012年起编制的长江水库群联合调度方案得到国家防总批复并成功应用,成为推动我国大江大河水库群防洪兴利综合调度工作的典范。

调兵遣将:“驯服”百亿洪量惠及全流域

2016年、2017年接连发生的区域性大洪水,对长江流域防灾减灾体系都是严峻考验,在大考中,水库联合调度交出了满意的答卷。

在迎战2016年夏季长江中下游发生区域性大洪水中,长江防总联合调度长江上游21座水库,避免了上游来水与中下游洪水恶劣遭遇,极大减轻了中下游防洪压力。

“扩容整编”成28座水库的长江上中游水库群,在2017年主汛期再次挺身而出、勇担大任。

让时间回溯到2017年汛期。这一年的7月,洞庭湖区大洪水、长江中游型大洪水来势汹汹。长江中下游干流水位维持快速上涨势态,莲花塘至大通河段全线超警。长江防总34个小时内先后发出5道调度令,一步步将三峡出库流量从27300立方米每秒削减到8000立方米每秒。这个出库流量,对于历年7月时的三峡水库来说极为罕见。

在预测到长江中下游将经历强降雨过程后,长江防总就紧锣密鼓地开始联合调度金沙江等上游梯级水库拦蓄水量,减少进入三峡水库的洪量,配合三峡水库对中游城陵矶实施补偿调度,最大限度减轻中下游防洪压力。

“金沙江梯级水库下泄的水量,要经过3-7天才能汇入三峡水库,必须算好时间,提前调度,才能配合三峡水库更好发挥防洪作用,这对洪水预报和调度提出了更高的要求。”陈桂亚分析道。加之预报后期长江上游来水仍然偏小,这给长江防总大幅减少三峡下泄的底气与信心。

据统计,在应对2017年长江中游型大洪水调度过程中,上中游水库群合计拦蓄洪量约144亿立方米。经过三峡、五强溪、柘溪等上中游水库群联合调度,降低洞庭湖区及长江干流莲花塘江段洪峰水位约1.0~1.5米、汉口江段洪峰水位约0.6~1.0米、九江至大通江段洪峰水位约0.3~0.5米,确保了长江干流莲花塘站水位不超分洪水位,缩短洞庭湖七里山站超保时间6天左右,显著减轻了洞庭湖区及长江中下游干流的防洪压力。

“长江防洪好比一场大的防御战役,水库群联合调度犹如兵家布阵,牵一发而动全身,需要科学调兵遣将,运用水库群对洪水这个敌人围追堵截。为减轻长江中下游防洪主战场的压力,就要通盘考虑,在不同的节点对洪水各个击破,达到局部防洪与全面防洪战役的胜利。”陈桂亚介绍,经过有序调度安排,水库群像石榴籽一样攒在一起,形成强大合力,实现综合效益最大化。

顺势而为:互利多赢发挥多重效益

5年多的实践与总结,长江流域水库群联合调度取得了显著成效,水库群“军团”由最初的10座逐步增至40座左右。

几年来,纳入上游水库群联合调度的水库不断增加,大量的基础性研究亟待推进,包括水文径流特性、水文气象预报技术、调度模型建立与优化以及各水库管理单位或部门之间的沟通协调等都不容轻视。

据介绍,2017年3月,长江防总实施了自2000年以来第一次最大规模增加成员单位,形成了区域涉及10省市、行业涵盖水利、气象、电力、航运等多个部门的流域防汛抗旱指挥机构,构建了一套“政府主导、部门联动、企业参与”的职责清晰且又行之有效的流域水库群联合调度体制。

每年4月至6月,是长江四大家鱼产卵季节。2017年,长江防总对溪洛渡、向家坝、三峡水库首次实施联合生态调度,为四大家鱼产卵“模拟”了自然水文条件,促进四大家鱼自然繁殖,产卵量达到七年之最。

“联合生态调度对四大家鱼自然繁殖有更突出的促进作用,可减轻水库对四大家鱼自然繁殖的影响。”王俊介绍,四大家鱼自然繁殖需要每天出现0.3米到0.5米的涨水过程,且持续时间需7天至10天,这对水量调度提出了更高要求,通过实施联合生态调度,为四大家鱼自然繁殖模拟一个充分的“自然水文条件”。监测分析,水温22℃以上对鱼儿产卵比较好。为保护生态,调度根据水库上下层的水温存在差异,掺兑着调,溪洛渡水库现在可实现分层取水,减轻对下泄水水温的影响,更接近自然状态。

从2011年开始实施生态调度,到成功应对2012年三峡水库建库以来最大入库洪峰,“联合调度”早已牛刀初试,预报并疏散洪水期间滞留三峡坝区水域的中小船舶、处置长江口咸潮入侵、应对长江中下游区域性大洪水、应对“东方之星”号客轮在长江中游湖北监利水域发生的倾覆事件,在防汛、发电、生态、供水等多方面开花结果。

“目前,长江流域上中游水库群联合调度,不仅在汛期抵御洪水,还为供水、生态、航运、发电和应对各种复杂情形之下的突发涉水事件提供水量调度服务。”陈桂亚介绍,到2020年前,长江流域联合调度将逐步把汉江、鄱阳湖五河以及下游控制性水工程纳入流域水利工程统一调度,充分发挥流域防洪、供水、发电、航运和生态等综合效益。

协调长江上中游,形成防洪水库“军团”,让水库群奏响一曲互利多赢的“最美乐章”,惠及长江全流域。“防汛抗旱不等人”,陈桂亚表示,在国家防总、长江防总的协调统筹下,这一水库军团已经蓄势待发。

责任编辑:周愿
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