嘉陵江2020年洪水调度实践与启示

李 肖 男，饶 光 辉，何 小 聪，李 文 俊，管 益 平

(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

作为长江上游左岸的主要支流，嘉陵江发源于秦岭南麓，流经陕、甘、川、渝四省(市)，于重庆汇入长江。按流域地形及河道特征，广元以上为上游，河段内主要支流西汉水、白龙江先后从右岸汇入；广元至合川为中游，承接东河、西河两大支流入汇；合川至河口为下游，渠江、涪江分别从左、右岸汇入，形成扇形向心水系。作为流域防洪的重点区域，嘉陵江中下游水系发育，干支流洪水容易集中遭遇，加之受顶托影响，泄洪不畅，洪水灾害严重[1]。

经过几十年的防洪体系建设，嘉陵江流域逐步形成以沿江城区堤防和护岸为基础，干流亭子口、草街等水库为骨干，支流水库相配合和河道整治等工程措施及非工程措施构成的总体防洪体系[1]。根据《嘉陵江流域综合规划》及有关区域规划，嘉陵江流域防洪保护对象中，重庆市主城区及沿江铁路防洪标准为100 a一遇[2]；地级城市、重要县级城镇及沿江国道防洪标准为50 a一遇；其他县级城镇防洪标准为20～30 a一遇；沿江乡镇、相对集中居民区及大片农田保护区防洪标准为10～20 a一遇。

2020年8月，嘉陵江支流涪江、干流武胜以上河段持续发生强降雨，受此影响，嘉陵江中下游发生典型复式多峰洪水，8月中旬连续发生2次编号洪水，流域多个水文站点出现超警戒、超保证洪水。

在2次编号洪水防御及配合三峡水库为长江中下游防洪过程中，水利部、水利部长江水利委员会协同四川、重庆等地水行政主管部门科学调度亭子口、宝珠寺、武都、草街、升钟等梯级水库群，通过预泄腾库、拦洪削峰、滞洪错峰等方式有效拦蓄和调节嘉陵江流域洪水，充分发挥水库拦洪削峰错峰作用，大大减轻了下游防洪压力，为嘉陵江本流域防洪和配合三峡水库对长江中下游防洪发挥了关键作用。

本文系统回顾了嘉陵江2020年8月2次编号洪水期间的洪水发展过程和水库群调度安排，结合防洪暴露的问题，提出了进一步提升流域防洪能力的梯级水库群联合调度建议和综合措施。

2 2020年嘉陵江洪水特性

嘉陵江洪水主要由暴雨形成，属陡涨陡落型洪水。从洪水地区组成来看[1]，嘉陵江上游洪水多来源于支流白龙江及新店子至亭子口区间的暴雨区；中游洪水多来源于大巴山暴雨区的东河和川西暴雨区的西河，东河洪峰流量常大于西河洪峰流量；下游由于渠江和涪江上游亦分别位于大巴山暴雨区和川西暴雨区，且易与干流洪水遭遇，形成典型致灾洪水。

2020年8月中旬，嘉陵江流域发生持续性强降雨，8月12～16日，连续形成2次编号洪水。洪水主要特性为：洪水首先在涪江形成，地区组成主要以涪江为主、干流武胜以上来水较大；第1号洪水陡涨陡落，洪水主要影响涪江下游局部河段；第2号洪水持续时间长、洪水量级大，下游多个站点出现年度洪峰流量和最高水位。图1为嘉陵江中下游典型站点2020年8月的水位、流量过程。

2.1 嘉陵江2020年第1号洪水

如图1所示，8月12日，受强降雨影响，涪江小河坝站出现明显涨水过程，流量由12日0∶00的2 700 m3/s快速上涨至11：00的9 650 m3/s，洪水水位在12日12∶00超过警戒水位238.00 m,“嘉陵江2020年第1号洪水”在支流涪江形成。

8月13日16∶00小河坝站出现洪峰流量17 200 m3/s(约15 a一遇)，22∶00出现洪峰水位241.88 m。此次编号洪水陡涨陡落，14日8∶30小河坝水位退至警戒水位以下，12∶00水位进一步降至236.07 m，18∶00洪水流量退至2 690 m3/s。期间，受上游降雨影响，干流武胜水文站亦有典型涨水过程，12日0∶00洪水流量为3 040 m3/s，洪水水位213.75 m，至8月14日8∶00出现洪峰流量11 700 m3/s(约2 a一遇)，10∶00出现洪峰水位220.80 m。

受涪江和武胜以上来水共同影响，干流北碚站由12日0∶00的洪水流量6 540 m3/s，洪水水位180.51 m，涨至8月14日14∶00的洪峰流量25 300 m3/s(约2 a一遇)，洪峰水位193.44m。

2.2 嘉陵江2020年第2号洪水

嘉陵江2020年第1号洪水退水2 d后，受持续强降雨影响，8月16日涪江来水再次快速上涨，小河坝流量由16日0∶00的4 020 m3/s快速上涨至12∶00的10 300 m3/s，洪水水位在16日13∶00超过警戒水位238.0 m，“嘉陵江2020年第2号洪水”形成。

8月17日15∶10，小河坝站出现年度洪峰流量23 000 m3/s(约50 a一遇)、15∶55出现年度最高水位245.35 m(超保证水位5.35 m)。与第1号洪水相比，本次编号洪水洪峰持续历时较长，至19日17∶00小河坝站水位才降至警戒水位以下，20日13∶00洪水流量进一步退至2 210 m3/s，水位降至237.04 m。2号洪水期间，干流武胜水文站以上来水同样较大，16日0∶00洪水流量为9 400 m3/s，洪水水位219.78 m，至8月19日15∶48出现年度洪峰流量16 400 m3/s(约5 a一遇)，年度最高水位224.53 m(超警戒水位0.03 m)。

图1 嘉陵江中下游主要水文站点8月水位、流量过程Fig.1 Hydrograph of water level and flow of main gauging stations in the middle and lower reaches of Jialing River in August 2020

干流北碚站19日10∶00出现年度洪峰流量37 400 m3/s(略大于10 a一遇)，12∶35出现年度最高水位200.23 m，超保证水位1.23 m。

3 嘉陵江水库群2020年联合调度回顾

嘉陵江防洪重点在中下游，水库群联合调度是嘉陵江中下游洪水防御的关键抓手。截止2020年汛前，嘉陵江干支流已建成大型水库25座，总库容165余亿m3，预留防洪库容约25亿m3，纳入《2020年长江流域水工程联合调度运用计划》的水库包括碧口、宝珠寺、亭子口和草街水库[3]。嘉陵江中下游防洪主要由沿江堤防护岸和亭子口水库承担，碧口、宝珠寺、草街等水库适时配合；4座水库预留防洪库容约20亿m3。此外，支流西河的升钟水库、渠江的江口水库和涪江的武都水库也预留一定的防洪库容，在为该流域防洪的同时，可相机减少干流的防洪压力。表1为嘉陵江干支流承担防洪任务的主要水库基本信息[4]。

表1 嘉陵江干支流承担防洪任务的主要水库基本信息Tab.1 Information of main reservoirs undertaking flood control tasks in the Jialing River

在2020年洪水调度实践中，通过科学调度亭子口等梯级水库群，有效拦蓄和调节嘉陵江流域洪水。1号洪水期间，联合调度亭子口、武都、宝珠寺、草街等水库，减轻中下游重庆境内河段的防洪压力。2号洪水期间，进一步联合调度亭子口、宝珠寺、升钟等水库拦蓄洪水，将干流苍溪至武胜河段的洪峰由20～30 a一遇削减为5 a一遇，并与涪江洪水错峰；同时调度武都水库拦蓄洪水2亿m3，将绵阳城区洪峰由100 a一遇削减为50 a一遇；通过梯级水库群联合调度，极大减轻下游合川、重庆主城区的防洪压力。两次编号洪水防御过程中，亭子口、宝珠寺、升钟、武都等水库共拦蓄洪水约14亿m3，为嘉陵江流域防洪和配合三峡水库对长江中下游防洪发挥了关键作用。

3.1 亭子口水库

亭子口防洪任务为确保枢纽自身防洪安全。在确保枢纽自身安全的前提下，承担嘉陵江中下游南充等城市的防洪任务，必要时配合三峡水库承担长江中下游防洪任务。

8月10日以来，根据气象水文预报情况，亭子口水库提前预泄腾库，库水位预泄至445.7 m，汛限水位以下腾出约2亿m3库容。嘉陵江2020年第1号洪水期间，亭子口水库于8月13日6∶00出现最大入库流量12 200 m3/s，最大出库流量6 130 m3/s，有效削减洪峰约6 100 m3/s，削峰率高达50%，最高拦洪水位至451.3 m，拦蓄洪量约5.8亿m3(包括防洪库容3.8亿m3)，大大减轻了下游河段，尤其是重庆河段的防洪压力，并为长江4号洪水削峰错峰做出了积极贡献。图2为亭子口水库调度运行过程。

图2 亭子口水库2020年8月调度运行过程Fig.2 Hydrograph of water level and flow of Tingzikou Reservoir in August 2020

在1号和2号洪水间隙，亭子口水库相机加大泄流腾库，8月15日凌晨库水位降至450 m。2号洪水期间，亭子口水库于16日13∶00出现年度最大洪峰流量18 000 m3/s，控制下泄流量11 600 m3/s，削减洪峰6 400 m3/s，削峰率达35%，库水位拦洪最高运用至454.9 m，拦蓄洪量4.8亿m3，有效实现嘉陵江干流洪水与支流涪江洪峰错峰，保障了下游苍溪至武胜河段的防洪安全，降低了下游重庆境内河段洪峰水位。

3.2 涪江武都水库

作为涪江流域已建最大水利枢纽，水库的防洪控制断面为绵阳市涪江桥水文站，防洪任务为确保枢纽自身防洪安全；减轻下游防洪压力，将绵阳市防洪标准由50 a一遇提高至100 a一遇。

8月11日，受暴雨降水影响，涪江桥站来水快速上涨，武都水库于15∶00出现洪峰流量4 970 m3/s，水库充分发挥对下游的防洪作用，削减洪峰流量1 590 m3/s，削峰率39%，避免了涪江桥水文站超保证水位，图3为武都水库调度运行过程。2号洪水来临前，武都水库提前腾库泄洪，将库水位降至637 m。洪水期间，武都水库最大削峰流量3 320 m3/s，最大削峰率76%，8月16日至8月18日期间，武都水库拦蓄洪量约2亿m3，成功将绵阳城区洪峰流量由100 a一遇削减为50 a一遇，在发挥对绵阳市防洪作用的同时，极大减少了涪江中下游河段和干流重庆境内河段的防洪压力。

图3 武都水库2020年8月调度运行过程Fig.3 Hydrograph of water level and flow of Wudu Reservoir in August 2020

3.3 白龙江宝珠寺水库

宝珠寺水库防洪任务为：确保枢纽自身防洪安全；遇嘉陵江流域发生较大洪水时，适时进行削峰错峰和拦蓄洪水，减轻下游防洪压力，提高下游城市防洪标准；配合三峡水库分担长江中下游地区防洪任务。

第1号洪水期间，宝珠寺水库于8月12日出现最大入库流量5 810 m3/s，水库控制下泄2 000 m3/s，削减洪峰流量3 810 m3/s，削峰率达66%，8月12～14日期间拦蓄洪量1.4亿m3，图4为宝珠寺水库调度运行过程。第2号洪水期间，宝珠寺水库于8月16日10∶00出现年度最大入库流量6 770 m3/s，控制下泄4 150 m3/s，削减洪峰流量2 620 m3/s，削峰率39%，8月16～18日拦蓄洪量1.8亿m3。2场洪水中，通过拦洪削峰，极大减少了亭子口入库洪量，为嘉陵江中下游河段防洪减压发挥了重要作用。

图4 宝珠寺水库2020年8月调度运行过程Fig.4 Hydrograph of water level and flow of Baozhusi Reservoir in August 2020

3.4 草街水库

草街水库防洪任务为：确保枢纽自身防洪安全；配合其他水库减轻重庆市主城区防洪压力。

1号洪水期间，草街水库结合气象水文预报，提前预泄腾库，库水位最低预泄至196.5 m，在汛限水位以下腾库约1.8亿m3；14日15∶00出现洪峰流量32 100 m3/s，水库削减洪峰流量7 900 m3/s，削峰率25%，图5为草街水库调度运行过程。两场洪水间隙，水库再次泄水腾库，库水位降至197.7 m，在汛限水位以下腾库约1.2亿m3。2号洪水期间，草街水库最大削峰流量3 300 m3/s，库水位最高运用至206 m，有力减轻了重庆主城区河段防洪压力。

图5 草街水库2020年8月调度运行过程Fig.5 Hydrograph of water level and flow of Caojie Reservoir in August 2020

3.5 其他水库

除上述水库外，在2020年8月嘉陵江洪水防御过程中，各级水行政主管部门协调联动，挖掘流域梯级水库防洪潜力，充分发挥梯级水库防洪减压作用。如2号洪水期间，白龙江碧口水库拦蓄洪量约1.0亿m3，最大拦洪流量1 400 m3/s，最大削峰率35%，在发挥对下游碧口镇防洪作用的同时，减少了亭子口水库入库洪量；西河升钟水库在2号洪水期间拦蓄洪量约0.6亿m3，最大拦洪流量1 200 m3/s，最大削峰率65%，为嘉陵江中下游干流蓬安以下河段的防洪减压发挥了积极作用。

4 嘉陵江防洪现状与联合调度潜力挖掘探讨

4.1 防洪现状分析

嘉陵江流域洪水地区组成和遭遇规律复杂，尤其是下游嘉、渠、涪三江交汇处以下河段。而嘉陵江流域已建的大型水库主要分布于干流或各支流的上中游，合川以下河段仅有草街水库。草街水库预留的1.99亿m3防洪库容相对于嘉陵江下游洪水量级来讲比较小，不可能通过草街水库调度进一步提高重庆市防洪能力，主要对重庆主城区防洪发挥一定的削峰或滞洪作用。因此，嘉陵江防洪宜采取“以泄为主、蓄泄兼筹”的方针，一方面通过修建堤防、护岸等工程措施，扩大河道安全泄量；一方面，兴建具有防洪能力的水库配合运用，逐步提高抗洪能力。

1998年洪水后，嘉陵江干支流沿岸进行了大规模的堤防建设和河道护岸整治。目前，干流中下游广元至武胜河段堤防保护圈已基本建成，依靠堤防护岸总体可以防御20 a一遇洪水(广元市主城区可防御50 a一遇洪水)。堤防封闭圈尚未形成的河段主要集中在嘉陵江干流合川、重庆主城区及渠江、涪江等支流大部分城区，如重庆市渝中区洪崖洞段、沙坪坝区磁器口段、合川城区鸭嘴片区的局部低洼地带，依靠堤防护岸防洪能力不足5 a一遇。渝中区大溪沟至朝天门段依靠堤防护岸防洪能力不足20 a一遇。作为典型的山区型河流，嘉陵江沿江堤防护岸建设一定程度受到地形条件限制，同时堤防护岸建设要兼顾城市发展空间管控、滨水生态设施建设等方面的要求，不可能无限加高。因此，除堤防护岸工程措施外，沿江城镇需结合河道整治、水库调度、预警转移等综合措施达到规划防洪标准。

表2统计了2020年8月2次编号洪水期间嘉陵江主要水文(水位)站点超警戒水位、保证水位的情况。可知，超警水位河段主要集中于涪江和干流武胜及以下河段，超保证水位河段主要集中于涪江下游和干流重庆境内河段，主要原因在于上述河段局地堤防建设标准低，仅依靠堤防护岸的防洪能力明显不足，且缺乏防洪减灾的控制性水库。同时，部分城镇受上游洪水和下游水库或河道水位顶托的双重影响，洪水位易壅高，致使行洪不畅，尤其是合川城区与重庆主城区的磁器口河段。

表2 嘉陵江中下游主要站点水位超警、超保统计Tab.2 Statistics of over-alarm and over-guarantee water levels at major stations in the Jialing River

4.2 水库群联合调度潜力挖掘探讨

为进一步提升流域洪水防御能力，从水库群联合调度层面，充分挖掘干支流上中游已建水库的防洪作用势在必行。

根据近年来的防洪调度实践[5-6]，尤其是2020年流域洪水防御经验，进一步拓展嘉陵江流域水库群联合调度的范畴，是协调流域内四川省与重庆市防洪的关键。

为此，结合流域已建水库的防洪能力、干支流洪水遭遇情况、有关流域规划成果和防洪调度实践，考虑将西河的升钟、涪江的武都水库等纳入长江流域水工程联合调度运用计划，前者在《长江流域综合规划(2012-2030)》中被列为嘉陵江流域承担防洪任务的重要水库；后者在2018，2020年的防洪调度中，通过削峰、错峰对涪江流域和干流重庆河段的防洪发挥了关键作用[5-6]。

此外，作为流域具有防洪作用的骨干工程，亭子口水库控制流域面积占合川以上流域面积的40%。对于以干流来水为主的洪水类型，可以在为南充等城镇防洪的同时，有效地削减合川、北碚洪峰流量；对于以涪江、渠江来水为主的洪水典型，需结合水文中长期降雨、洪水预报，考虑洪水传播时间，尽可能有效发挥亭子口水库的防洪作用，尽量减轻合川区和重庆主城区的防洪压力。在长江水利委员会开展的《长江上游控制性水库优化调度方案》[7]研究中，探讨了亭子口水库对合川、重庆主城区的防洪调度方式。一般情况下，亭子口水库对合川、重庆主城区的防洪调度与亭子口水库对苍溪至武胜河段的防洪调度方式相同。对于北碚发生洪水而亭子口以上及亭子口至南充区间未发生洪水的情况，可以结合预报，在预报北碚流量可能大于28 000 m3/s时，亭子口水库提前拦蓄基流、控制下泄，以达到削减北碚洪峰流量的目的。同时当北碚开始退水且流量小于28 000 m3/s时，亭子口可加大泄量，直至库水位至447 m。初步研究表明：对于嘉陵江干流来水为主的洪水，亭子口水库动用一定防洪库容配合长江上游梯级水库群联合运用，可将重庆主城区总体防洪能力提升至100 a一遇。

5 提升流域整体防洪能力的对策建议

嘉陵江流域防洪体系是长江流域防洪体系的有机组成部分，补齐流域防洪体系的短板，充分发挥嘉陵江流域防洪体系的作用，是保障嘉陵江流域防洪安全、尽量降低洪涝灾害损失的关键。为此，提升嘉陵江流域整体防洪能力应贯彻蓄泄兼筹、以泄为主的方针，加强河道堤防护岸建设、加强支流具有防洪作用水库建设、加强水库群联合调度研究实践、加强非工程措施建设，最大限度减少洪灾损失。

(1) 加强河道堤防护岸建设。根据流域防洪规划安排，嘉陵江流域防洪采取“以泄为主、蓄泄兼筹”的方针，干流中下游采用堤库结合的防洪工程体系，支流涪江及渠江中下游主要以护岸结合堤防加固为主。根据目前流域堤防实际建设情况，建议流域内有关地方人民政府按照规划防洪标准，对有条件、需求迫切的河段，如支流渠江、涪江河段，干流重庆境内河段，加强堤防护岸建设，突出重点，分步实施。

(2) 加强支流水库建设。目前，嘉陵江干流梯级开发建设已基本完成，但主要支流如东河、渠江、涪江仍需进一步加强大中型水库建设，尤其是具有防洪作用的水库。通过水库的建设，进一步提升流域整体防洪能力。近期，可推进东河罐子坝水库，涪江铁笼堡水库，渠江红鱼洞、土溪口、鲜家湾、黄桷湾、江家口、兰草等具有防洪作用水库的建设。建议有关部门加强工程防洪效益研究，加快前期问题论证，条件成熟后及早开工建设。

(3) 加强水库群联合调度研究及实践。按照先干流、后支流，先局部、后整体的思路，在前期的基础上，结合预报预泄、防洪补偿等技术，进一步细化亭子口水库防洪库容运用方式，研究梯级水库联合对重庆市防洪调度的运用条件和拦蓄方式，逐步推进嘉陵江干支流梯级水库群的联合调度研究与实践。对于流域的航电梯级，评估流域航电梯级建设和河道渠化对防洪的影响，研究航电梯级建设后的洪水传播规律和河槽过流能力，明确航电梯级配合流域防洪调度的一般原则和泄洪方式。

(4) 加强防洪非工程措施建设。目前，预警转移作为嘉陵江流域防洪的关键非工程措施，在流域防洪保安中发挥着关键作用。但部分河段和地区的缺乏有效的防洪风险图成果，且部分成果有待更新。因此，建议针对重点县级以上城镇，开展洪水风险图及超标洪水应急预案研究，构建切实可行的动态应急避险机制。另一方面，加快构建超标洪水防御的信息化系统建设，结合洪水风险图和应急预案，构建上下联通、覆盖基层、快速高效的预报预警系统。

6 结 语

本文基于2020年8月嘉陵江2次编号洪水防御过程中的基本情况，对流域洪水概况、流域水库群调度实践和流域防洪暴露的短板进行了系统性剖析、回顾。结合已有的工作基础，对进一步拓展流域防洪调度范畴、增强流域防洪调度能力、提升流域整体防洪能力提出了一些思考和建议，以期充分发挥嘉陵江梯级水库对本流域的防洪保障作用，为该流域和配合三峡水库为长江中下游的防洪保安发挥积极作用。

说 明

本文2020年水文要素的统计分析源自报汛数据。