长江超标洪水防御预案编制与思考

王 乐，徐 兴 亚，李 安 强，张 黎 明，喻 杉

(长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北 武汉 430010)

1 研究背景

通过70 a的建设，我国防洪工程体系已基本具备防御新中国成立以来实际发生最大洪水的能力，但如果洪水来势超过现有工程标准，洪水防御就要采取超常措施。因此，为防范化解水旱灾害重大风险，有效应对洪水灾害领域“黑天鹅”“灰犀牛”事件，做好超标洪水防御的总体考虑和各项措施，水利部要求所有大江大河和重要支流、有防洪任务的县级以上城市要编制超标洪水防御预案[1-3]。

根据水利部总体部署，按照“超标洪水不打乱仗，标准内洪水不出意外”的目标要求，结合长江流域洪水防御工作实际，长江水利委员会汛前组织编制了2020年度长江超标洪水防御预案。该预案在系统梳理长江防洪体系现状的基础上，研究制定了长江干流超标洪水的防御原则和目标，并对超标洪水防御工作全链条作出了全面安排。流域超标洪水具有影响范围广、受灾程度深、防御难度大等特点，这是首次针对长江超标洪水防御编制专项预案，为2020年长江大洪水防御及时提供了有力的技术支撑，同时可为类似预案编制提供一定的参考。

2 研究方法和研究对象

2.1 研究方法

首先明确预案中超标洪水的定义和内涵，以及预案的防洪保护对象。结合长江流域历史大洪水及其规律特性，分析研判可能造成的灾害范围和程度，研究制定防御超标洪水的原则。在已有防御洪水方案和洪水调度方案基础上，通过系统梳理现状防洪体系建设情况和现状防洪能力，会同长江流域内省级水利部门编制涵盖防汛准备、水情监测预报、水利工程调度、工程巡查与防守、抢险救灾、转移安置、信息报送与共享、责任与权限等防御工作全链条的长江超标洪水防御预案。研究技术路线如图1所示[4-6]。

2.2 研究对象

长江是我国第一大河，干流全长6 300余km，流域面积180多万km2。长江干流宜昌以上为上游，宜昌至湖口为中游，湖口以下为下游。流域面积8万km2以上的一级支流有雅砻江、岷江、嘉陵江、乌江、湘江、沅江、汉江、赣江8条，重要湖泊有洞庭湖、鄱阳湖等。本次主要针对长江干流超标洪水防御工作开展研究。

3 关键问题分析

3.1 定概念

超标洪水指超出现状防洪工程体系(包括水库、堤防、蓄滞洪区等在内)设防标准的洪水。当水库、蓄滞洪区等防洪工程按照规则正常调度运用后，某控制节点仍然超过堤防保证水位，则可视为该节点的超标洪水。

3.2 定节点

防洪控制节点的确定应综合考虑河道特点、防洪工程现状以及防洪保护对象等因素，防洪控制节点的水位(或流量)是各河段不同量级洪水的判定标准。

结合长江防洪实际，将长江干流划分为7个河段开展超标洪水研究，从上至下分别为川渝河段、重庆城区河段、荆江河段、城陵矶河段、武汉河段、湖口河段以及湖口以下河段。

在长江上游干流河段，分别选取李庄站与朱沱站、寸滩站作为川渝河段、重庆城区河段的防洪控制节点。

在长江中下游干流河段，分别选取沙市、城陵矶(莲花塘)、汉口、湖口、大通站作为荆江河段、城陵矶河段、武汉河段、湖口河段、湖口以下河段的防洪控制节点。长江干流各防洪控制节点概化图示于图2。

3.3 定标准

防洪控制节点确定后，结合流域特点，如何选定量级适宜的典型洪水作为超标洪水样本进行防洪调度推演是难点。本次预案编制中，打破以典型年洪水研究超标洪水应对措施的惯性思维，在准确分析流域现有防洪能力的基础上，以水位或流量为主要指标，分别确定每一控制节点不同量级的超标洪水标准。

目前，长江干流主要河段现状防洪能力大致达到：川渝河段依靠堤防总体可防御20 a一遇洪水，泸州市中心半岛局部堤段防洪能力约10 a一遇。重庆城区河段依靠堤防总体可防御50 a一遇洪水，渝中区、南岸区、巴南区局部堤段防洪能力约20 a一遇或不足20 a一遇。荆江河段遇100 a一遇及以下洪水可使沙市水位不超过44.5 m，不需启用荆江分洪区；遇1 000 a一遇或类似1870年特大洪水，配合荆江地区蓄滞洪区的运用，可控制沙市水位不超过45.0 m，保证荆江河段行洪安全。城陵矶及以下干流河段通过三峡等干支流水库调蓄，考虑蓄滞洪区理想运用，可防御1954年洪水。

超标洪水是由标准内洪水逐渐发展而成的，对于长江上游干流，以流量为主要指标，川渝河段按防御20 a一遇以下、20～50 a一遇、50 a一遇以上3个量级的洪水考虑，重庆城区河段按防御20 a一遇以下、20～50 a一遇、50～100 a一遇、100 a一遇以上4个量级的洪水考虑，分级制定应对措施。对于长江中下游干流，以水位为主要指标，各河段按控制节点从低于保证水位0.45～2.00 m至超过保证水位(沙市、莲花塘、汉口、湖口、大通站的保证水位分别为45.00，34.40，29.73，22.50，17.10 m)，逐级制定应对措施。

图2 长江干流防洪控制节点概化图Fig.2 Sketch of flood control nodes of Yangtze River

3.4 定目标

2020年6月，习近平总书记对防汛救灾工作作出的重要指示中明确强调，要坚持人民至上、生命至上，切实把确保人民生命安全放在第一位落到实处。因此，对于超标洪水防御，“确保人民群众生命安全”是首要目标。同时要“力保重点”，发生超标洪水时要保障重点地区、重要城市和重要设施防洪安全，最大程度减轻洪灾损失。

3.5 定措施

水利工程调度是流域超标洪水防御工作中最重要的环节之一，通过水库群联合调度、河道行洪水位控制、洲滩民垸行蓄洪运用、蓄滞洪区分洪运用以及排江泵站限排等多种方式安排好洪水出路，充分发挥防洪体系潜力，保障重要保护对象防洪安全。

按照分段施策、分级防控的原则，在《长江防洪洪水方案》《长江洪水调度方案》以及每年批复的水工程联合调度运用计划的基础上，结合洪水风险图、典型洪水推演等成果，研究确定了长江干流各控制节点达到或超过不同量级水位或流量时的应对措施。为了提高预案的可操作性，逐个河段绘制了超标洪水防御“作战图”(限于篇幅，仅展示荆江河段作战图，如图3所示)，实现挂图作战。

3.5.1长江上游

对于长江上游干流，在考虑堤防等防洪工程建设现状和洪水淹没风险分析的基础上，提出川渝河段和重庆城区河段的超标洪水防御措施[5-6]。

(1) 川渝河段。当预报李庄站洪峰流量Q李庄≤51 000 m3/s或朱沱站洪峰流量Q朱沱≤52 600 m3/s(20 a一遇)时，充分利用河道下泄洪水。泸州市中心半岛局部堤段遭遇10～20 a一遇洪水时将面临淹没风险，应根据预报预警及时开展受影响区域人员及物资的转移工作。

当预报51 000 m3/s

当预报Q李庄>57 800 m3/s或Q朱沱>58 600 m3/s时，在确保水库安全的前提下，充分运用金沙江梯级、雅砻江梯级、大渡河梯级水库防洪库容拦蓄洪水，采取必要措施保障宜宾市、泸州市重点防洪目标安全，尽量减轻灾害损失；若梯级水库防洪库容完全投入仍无法保障宜宾市、泸州市重点防洪目标安全时，对宜宾市、泸州市沿江区域的受影响人员和财物采取应急转移措施。

图3 荆江河段超标洪水防御作战图Fig.3 Sketch of the prevention measures for exceeding standard flood in Jingjiang Reach

(2) 重庆城区河段。当预报寸滩站Q寸滩≤75 300 m3/s(20 a一遇)时，充分利用河道下泄洪水。渝中区长江滨江路、菜园坝段遭遇10～20 a一遇洪水将面临淹没风险，应根据预报预警及时开展受影响区域人员及物资的转移工作。

当预报75 300 m3/s

当预报83 100 m3/s

当预报Q寸滩>88 700 m3/s时，在确保水库安全的前提下，充分运用金沙江梯级、雅砻江梯级、岷江梯级、嘉陵江梯级水库防洪库容拦蓄洪水，采取必要措施保障重庆市重点防洪目标安全，尽量减轻灾害损失；若梯级水库防洪库容完全投入仍无法保障重庆市重点防洪目标安全，则对重庆市沿江区域的受影响人员和财物采取应急转移措施。

3.5.2长江中下游

对于长江中下游干流，在已批复调度方案和典型年洪水防洪调度推演的基础上，优化提出了各河段的超标洪水防御措施。创新之处主要体现在以下几个方面[5-6]。

3.5.2.1 控制节点水位分级

(1) 针对荆江河段，以沙市站水位和三峡水库水位作为基本指标，分级提出了应对不同量级洪水的防御措施。当预报沙市水位将超过44.50 m、三峡水库水位低于171.00 m时，调度运用三峡水库和上游水库群对荆江进行防洪补偿调度，适时运用清江梯级水库错峰，相机依次运用荆江两岸干堤间双退、单退及其他洲滩民垸行蓄洪水，相机限制荆江河段农田涝片泵站对江排涝，控制沙市水位不超过44.50 m。当沙市水位达到45.00 m并预报继续上涨、三峡水库水位不超过175.00 m时，充分利用三峡水库和上游水库群联合拦蓄洪水，控制枝城最大流量不超过80 000 m3/s，配合荆江分洪区运用，控制沙市水位不超过45.00 m。若充分运用三峡水库175.00 m以下防洪库容和荆江分洪区分洪仍无法控制沙市水位，则依次运用涴市扩大区、虎西备蓄区及人民大垸分蓄洪水，控制沙市水位不超过45.00 m，保证荆江两岸干堤防洪安全。上述措施都采用后仍不能控制沙市水位上涨，视需要爆破人民大垸中洲子江堤，进一步运用监利河段主泓南侧青泥洲、北侧新洲垸等措施扩大行洪；若来水继续增大，爆破洪湖西分块蓄滞洪区上车湾进洪口门分蓄洪水，防止发生毁灭性灾害。

(2) 针对湖口以下干流河段，以大通站水位为基本指标，补充提出了分级应对措施。当大通水位达到17.10 m并预报继续上涨，相机依次运用河段内长江干堤之间双退、单退及剩余洲滩民垸行蓄洪水，控制大通水位不超过17.10 m。当大通水位超过17.10 m，适当抬高干流1级及2级堤防运行水位，加强工程巡查、防守、抢险，并采取必要措施，保障重要保护对象防洪安全。

3.5.2.2 三峡水库调度方式优化

根据最新批复的三峡水库调度规程：“一般情况下三峡水库兼顾对城陵矶河段进行防洪补偿调度的水位不高于155.00 m，如城陵矶附近地区防汛形势依然严峻，视实时雨情水情工情和来水预报情况，可在保证荆江地区和库区防洪安全的前提下，加强溪洛渡、向家坝等上游水库群与三峡水库联合调度，进一步减轻城陵矶附近地区防洪压力，为城陵矶防洪补偿调度水位原则上不超过158.00 m”。基于此，针对城陵矶河段，以三峡水库兼顾对城陵矶河段进行防洪补偿的最高水位158.00 m为分界条件，分别提出库水位达到158.00 m前后的超标洪水防御措施。

3.5.2.3 洲滩民垸和排涝泵站调度

目前，长江中下游干流及洞庭湖、鄱阳湖区共有洲滩民垸900余处，长江中下游沿江涝区直排入江入湖泵站2 629座、设计流量约19 400 m3/s。洲滩民垸行蓄洪运用对保障流域防洪安全至关重要，近年来沿江排涝泵站排涝与长江干流防洪之间的矛盾也愈发明显。为了充分发挥防洪工程体系的作用，同时提高措施的可操作性，明确如下运用事项：① 明确了各河段洲滩民垸的行蓄洪运用次序，即先用双退圩垸，再用单退圩垸，最后用剩余洲滩民垸；② 明确了各河段农田涝片泵站限排的时机，将排江泵站纳入长江防洪体系统一调度，减轻沿江地区排涝对长江干流防洪的压力。

3.6 定任务

根据确定的超标洪水防御措施，重点立足水利部门职责，细化各阶段超标洪水防御工作任务。具体包括汛前防汛准备，汛中水利工程调度、工程巡查防守，汛后抢险救灾、转移安置以及各阶段的水情监测预报、信息报送与共享等超标洪水防御工作全链条。除水利工程调度外，主要防御任务应满足以下要求：

(1) 防汛准备。汛前做好组织准备、预案准备、工程准备、防汛检查、通信准备、物料准备、防汛演练等各方面的防汛准备工作。

(2) 水情监测预报。水情监测要素、精度和频次，应满足超标洪水预报预警和调度决策的需求。必要时，根据需要可加密监测和报汛段次，及时调整预报对象、要素与频次。根据水情发展，及时发布重要控制断面相应级别的洪水预警。

(3) 工程巡查防守。工程巡查与防守工作实行各级人民政府行政首长负责制，统一指挥，分级负责。相关水行政主管部门做好工程运用和巡查防守的技术支撑工作，并及时将出险情况、应急处置情况和防守情况向地方人民政府和上级水行政主管部门报告。

(4) 抢险救灾。地方各级人民政府组织有关部门和单位，做好应急抢险救援工作和生活保障、卫生防疫、物资供应、治安管理、水毁修复、恢复生产和重建家园等灾后救助工作。各级水行政主管部门做好应急抢险技术支撑工作。

(5) 转移安置。地方各级人民政府组织有关部门和单位，按照批准的转移安置预案迅速转移影响范围内的人员、重要物资以及有毒有害危险品等。

(6) 信息报送与共享。流域水雨情、工情、险情、灾情等超标洪水防御相关信息实行分级上报，归口管理及共享。

4 对超标洪水防御工作的几点考虑

4.1 超标洪水与标准内洪水防御无缝衔接

超标洪水是由标准内洪水逐渐发展而成的，因此超标洪水防御在防汛准备、水情监测预报、水工程调度、工程巡查防守、抢险救灾、转移安置等环节应做到与标准内洪水防御无缝衔接。当发生标准内洪水时，确保防洪保护区防洪安全。发生超标洪水时，保障重点地区、重要城市和重要设施防洪安全，最大程度减轻洪灾损失。

4.2 坚持行政首长负责制，统一指挥，分级负责

依据国家机构改革后的分工，监测预报预警、水工程调度、抢险技术支撑属于水利部门的职责，而防汛准备、工程巡查防守、抢险救灾、转移安置涉及到水利、应急等多部门的职责，存在职责交叉和分工协作的问题。因此，为了做到权责划分与现行管理体制相协调，同时依法依规、清晰明确，长江超标洪水防御工作实行各级人民政府“行政首长负责制”，统一指挥，分级负责。地方各级人民政府负责本行政区域内的防汛准备、工程巡查与防守、洲滩民垸和蓄滞洪区运用、抢险救灾、转移安置等工作。各级水行政主管部门负责水情监测预警、水工程调度和应急抢险技术支撑。

4.3 严格落实责任体系

预案编制过程中，与流域内相关省级水行政主管部门对接，细化落实了蓄滞洪区与洲滩民垸运用、重要堤防防守、应急抢险与救灾的责任体系，确保责任落实到人。预案中涉及的蓄滞洪区与洲滩民垸运用预案、工程巡查防守预案、应急抢险救灾预案、转移安置预案由地方各级水行政主管部门另行组织编制。

5 结论及建议

(1) 超标洪水防御预案的编制，会面对众多复杂而相互关联的影响因素。为了提高预案措施的可操作性与针对性，需按照“两个坚持、三个转变”新时期防灾减灾理念的要求，从洪水风险识别、工程安全与潜力评估、洪水监测预报与预警发布、水工程联合优化调度、多部门应急联动等各个环节做好调研工作，为预案编制打下坚实的基础。

(2) 为了加强预案决策的可靠性，需进一步推进洪水地区组成和洪水特性分析、不同地区防洪需求变化分析等基础工作，深化研究流域水库群和蓄滞洪区、洲滩民垸、排涝泵站等防洪工程体系在实时调度层面的联合运用方式，加强人工智能、大数据、云计算等先进技术在水情预报预警、风险研判、调度决策等方面的应用。