硬核技术 备战防汛保安澜

赵何晶

水域面积在扩大！受淹范围在扩大！受灾人口在增长！——在6月16日下午召开的2020年黄河超标洪水防御调度演练中，会商系统大屏幕上正在演示的，是黄河水利科学研究院（以下简称黄科院）利用自主研发的黄河下游洪水风险图信息管理系统反映1761年特大洪水（花园口流量32000立方米每秒）方案下，下游滩区的风险要素和灾情预估信息。

根据黄河水利委员会统一安排，黄科院承担本次2020年黄河超标洪水防御调度演练中的两项任务。一是根据黄河下游洪灾评估系统及洪水风险图成果，预估黄河下游滩区淹没及损失情况;二是根据黄河下游二维泥沙冲淤数学模型，计算分析下游河道泥沙冲淤变化。

先进手段让防汛调度装上“智慧大脑”

“与往年不同，今年的调度预案在常规方案基础上又提出了优化方案，我们对两套方案开展了模拟计算。根据系统预估结果，优化方案较之常规方案，能够显著减少洪水淹没损失。”在汇报洪灾评估部分内容时，科研人员利用洪水风险图一边介绍，一边实时演示洪水上滩时间、上滩历时、淹没范围、淹没水深、洪水流速等内容，并分行政区统计淹没损失。同时，科研人员还展示了系统对漫滩至大堤堤根洪水流速的实时计算结果，以及顺堤行洪流速较大时的预警预报功能。

黄河流域洪水风险图是黄科院花费十多年心血打造的一个防汛“利器”。2005年，在国家防总办公室和黄河防总办公室的部署下，黄科院作为项目技术总负责单位着手启动这项工作。目前，已经完成了“试点”“一期”“二期”及黄河流域洪水风险图建设与管理等工作，先后对黄河下游滩区、东平湖滞洪区、黄河下游堤防济南段、济南市、小北干流滩区、沁河丹河口至沁河口左岸及下游防洪保护区等进行了风险图及避洪转移图编制工作。

“我们利用自主研发的黄河下游二维泥沙数学模型，开展了黄河下游泥沙演进及分河段、分滩槽冲淤计算，评估了黄河下游各河段过流能力变化。”针对第二项任务，黄科院同样拿出了两套调度方案的效果对比，“优化方案比起常规方案，可有效减少下游滩地淤积面积。”

2009年以来，这套在水利行业数学模型比武中脱颖而出的模型一直在为防汛调度服务，经过时间和实践的考验，其计算结果能为决策提供直接数据支撑。在以后的研究中，黄科院将对模型进行进一步的率定和验证，使其在最新地形条件下，更加适合黄河目前的水沙条件，实现预报预测精度的进一步提升。

专业团队为防汛调度提供“智囊宝典”

在本次防汛调度演练中，代表黄科院进行汇报的科研人员来自泥沙研究所，同时他还有一个全新的身份——黄科院防洪调度科技支撑工作组成员。

和有着70年历史的泥沙研究所不同，防洪调度科技支撑工作组是一个成立于2020年4月的新团队，成员由来自黄科院多个业务所的22位科研骨干组成，其中既有跟踪服务防洪调度30多年的大专家，也有加入治黄队伍不久的年轻博士。

“做好黄河防洪减淤、水库群联合调度的科技支撑，是黄科院义不容辞的责任和义务。这项工作有突出的持续性、实时性，同时每年我们承担的防洪调度工作任务重、时间跨度长、紧急加班多、质量要求高。”黄科院院长王道席介绍说，“因此，要培养一支既有稳定性，又充满活力的科研团队，为防洪调度提供高效、有力的科技支撑。”

工作组组长由黄科院副院长、泥沙专家江恩慧担任，她介绍了工作组的主要职责：“一是开展黄河防洪减淤基础研究、数学模型计算分析、汛期常规及各类应急防汛工作跟踪，为防御大洪水调度演练、三门峡水库与下游河道实时跟踪分析等提供支撑。二是为汛前水沙调控、汛期常规调度及各类应急防洪调度预案等工作编制方案，实时跟踪汛期水库调度情况，为水库群调度提出建议等。”

这是黄科院继黄河泥沙和水土保持两个基础研究团队之后，成立的第三个由院保障人员经费的研究团队，为的是解除科研人员的后顾之忧，让他们潜心研究，全力支撑治黄中心工作。

前期工作为防御洪水备好“攻略秘籍”

针对今年的防汛，黄科院超前谋划，主动作为，目前已经开展了大量前期工作，确保洪水来之能战，战之有备。

——配合做好监测预报预警。进一步完善了洪水风险图，为调整优化模型参数、修订重点区域预报方案提供支撑。更新了下游滩区迁安预警平台系统。

——全方位支撑防洪调度。开展了防御历史大洪水研究，为防御黄河流域超标准大洪水提供了方案集。分析2019年三门峡、小浪底水库的排沙规律，根据最新地形条件，提出2020年小浪底水库调度建议。针对三个量级洪水，开展黄河下游河段过流能力计算。根据小浪底入库流量、伊洛河来水和小花间来水情况，开展水库联合调度，并计算下游保滩的桃花峪水库需要拦蓄洪水量。

——助力防汛隐患排查监管。配合水利部完成了30个省（自治区、直辖市）、302个地级市和黄委等3家流域管理机构的1009家堤防工程管理单位的汛前巡堤查险工作电话抽查。专项督查新疆维吾尔自治区及新疆建设兵团所管辖水利工程，对其中12座水库的防洪调度和汛限水位执行工作情况督查、31段堤防工程险工险段和170座水闸工程的安全运行专项检查正在有序推进。

物理模型试验让洪水演进“直观可见”

在6月25日开展的黄河防御大洪水实战演练中，黄科院在“模型黄河”基地1号试验大厅开展“2020年黄河下游小浪底至陶城铺河段洪水预演实体模型试验”，预测下游河势变化及可能发生的险情。

今年的试验分为两个部分，一部分为模拟小浪底水库最大下泄流量从2070立方米每秒逐步加大至5280立方米每秒时，下游洪水演进及淤积情况;另一部分则为“加强版”，模拟1761年特大洪水经小浪底水库调控后进入下游河道，洪峰流量达到16000立方米每秒量级的洪水预报试验。

黄委总工程师李文学现场观摩模型试验，随着“洪水”演进，他仔细观察各滩区畸形河势发生发展情况，不时驻足向黄科院院长王道席、副院长江恩慧详细了解花园口、夹河滩、高村、孙口等重点断面的各项数据特征。

在陈楼至陶城铺50公里河段，李文学重点询问了断面形态、生产堤现状和可能出现的各种状况。他强调，洪水实战演练过程中，要根据模型试验结果，加强对卡口河段的实时测报数据收集，切实做到险情早发现、早预警、早抢护，避免对黄河下游滩区、防洪工程造成重大影响。

近年来，为提高“模型黄河”智慧化管理运行及测量水平，黄科院升级改造、购置新增相关试验设备，不断进行“系统升级”。现在，通过沿程水流演进自动监控拍摄系统，可实现流场监测和模型各部位实时全监控，自动采集与存储水位、河势、险情等参数，大大提高了试验效率和试验数据准确性，为黄河防汛调度提供直观可靠的科学依据。

现场跟踪观测为深入研究提供“一手资料”

6月26日，黄科院派出5个专家组分赴黄河下游卡口河段现场驻守，跟踪分析过洪能力。

在河南濮阳梁集滩、清河滩，山东梁山蔡楼滩、平阴东平滩等黄河下游重点滩区及河段，专家采用无人机、RTK定位仪等设备，对生产堤、滩地出水高度等情况进行现场观测，并实时反馈相关数据，以原型黄河实际情况检验数学模型、物理模型。

测量收集400余组次数据，无人机等监测设备拍摄现场照片800余张，录制视频100余段，对典型滩地和断面卡口河段过流能力变化、嫩滩上水情况及生产堤偎水情况全面记录——大量寶贵的一手资料，为下一步的深入研究提供了有力支撑。

智汇黄河，科技报国。幸福河畔的这支科技尖兵，牢记初心和使命，用智慧和汗水守护大河安澜。