2020年淮河大洪水防御新实践与思考
2021-04-03张康波
张康波
(水利部水旱灾害防御司,100053,北京)
2020年,淮河发生流域性较大洪水,水旱灾害防御形势十分严峻。在党中央、国务院坚强领导下,水利部组织各级水利部门,会同有关部门和地方,全力做好淮河洪水防御工作,取得了无一人伤亡、无一库垮坝、主要堤防未出现重大险情的全面胜利。
一、2020年淮河洪水特点
2020年淮河洪水主要有以下4个特点。
1.入梅早、梅雨期长、梅雨量大
2020年淮河于6月11日入梅,较常年偏早8天,至8月1日出梅,梅雨期长达51天。梅雨量510mm,较常年偏多134%。梅雨期时长和梅雨量均仅次于1991年,列有资料记录以来第2位。
2.降水过程多、强度大、暴雨区面积广
入汛以来,淮河流域共出现6次强降雨过程,雨带稳定重叠于沿淮及以南地区。 500 mm、800 mm、1 000 mm以上暴雨覆盖面积分别为9.9万km2、2.5 万 km2、0.9 万 km2。其中 800 mm 以上强降雨覆盖了正阳关以上淮河以南全部区域,降雨量为常年同期的2倍。
3.干流洪水涨势猛、水位高、部分河段超历史
淮河干流水位涨势迅猛,王家坝站、润河集站、正阳关站从警戒水位涨至保证水位分别仅用时 49 h、33 h、30 h,且这3个站水位在11 h内相继超保证水位,在9 h内相继达到洪峰水位。王家坝站和正阳关站最高水位分别为29.76m和26.75m,均列有实测资料以来第2位;润河集站、汪集站和小柳巷站最高水位分别为27.92 m、27.60 m和18.12m,均列有实测资料以来第1位。
4.淮河南部支流汇流快、同步涨、水量大
暴雨覆盖区的淮河南部山区主要支流史灌河、淠河、潢河和白露河洪水汇流迅速、几乎同步上涨,部分河流发生超历史洪水。史灌河蒋家集站洪峰水位33.64 m,洪峰流量4 610 m3/s,分列有实测资料以来第1位、第2位。白露河北庙集站洪峰水位33.71 m,洪峰流量1 760 m3/s,分列有实测资料以来第2位、第1位。
二、2020年淮河洪水防御新实践
防汛抗旱机构改革后,水利部门充分发挥专业技术优势,认真履行“预测预报、水工程调度和抢险技术支撑”等主要职责,采取新举措、运用新技术、实施新监管,全力做好“防”的各项工作,在2020年淮河洪水防御中发挥了重要作用。
1.编制超标洪水预案与实时洪水应对新方案,为科学决策提供可靠依据
2020年水利部经过深入分析研判,将超过江河湖库设防标准的洪水(简称“超标洪水”)作为全局性的重大风险防范,在全国主要江河及重要支流、重点防洪城市启动了超标洪水防御预案编制工作。按照水利部统一部署,淮委会同有关省水利厅,于汛前编制完成了淮河超标洪水防御预案。预案在以下3个方面取得新突破:
①坚持生命至上,细化淮河干流16个行蓄洪区和从未启用过的临淮岗洪水控制工程库区13个圩区内的人员转移预案,落实工程调度运用的具体措施,明确工程调度运用的时机和顺序,确保需要时行蓄洪区和临淮岗洪水控制工程能及时、安全、有效启用。
②全面复核工程防洪能力,在确保工程安全的前提下,深入挖掘现有工程的防洪潜力,拟定利用临淮岗洪水控制工程部分校核库容适当超蓄,利用正阳关以下河道、洪泽湖入江入海水道、苏北灌溉总渠以及淮沭河等堤防部分安全超高,适当强迫行洪。
③在淮河中游干流拟定3处一般堤防弃守区,在需要时用来应急分泄超额洪水。超标洪水预案编制完成后,淮委组织开展了以淮河200年一遇暴雨洪水为背景的超标洪水防洪调度演练,为有力有序应对超标洪水做好准备。
随着汛情发展,水利部会同淮委和有关省水利厅,在汛前编制完成的超标洪水防御预案框架内,又首次有针对性地滚动制定了22期淮河洪水实时应对方案,系统深入分析雨水情趋势、水库(湖泊)河道纳雨能力、重要水工程防洪调度方案、行蓄洪区和分洪河道启用时机、水工程防洪调度效果和利弊得失、行蓄洪区退水时机等重大问题,为国家防总和水利部领导防汛会商决策提供了坚实可靠依据。淮河超标洪水预案与实时洪水应对方案有机衔接、相辅相成,确保了防御工作有力、有序、有效,实现了“超标洪水不打乱仗”的目标。
2.采用水工程联合调度新技术,工程防洪减灾效益显著
在迎战2020年淮河洪水过程中,各级水利部门采用水工程联合调度新技术,突出主动调度、科学调度和精准调度,水工程防洪减灾效益显著。
第一个阶段是“拦”。洪水在上游时,联合调度上游骨干水库,提前预泄腾库和精准拦洪削峰错峰。鲇鱼山、梅山、响洪甸、佛子岭等15座大型水库最大拦蓄洪量约21亿m3。其中鲇鱼山、梅山、响洪甸水库削峰率近80%,削减史灌河、淠河、洪汝河洪峰流量约4~6成,降低淮河干流王家坝站、润河集站和正阳关站洪峰水位0.14~0.50 m。联合调度石漫滩和田岗水库精准拦蓄洪水,有效避免了老王坡蓄滞洪区的分洪运用。
第二个阶段是“分”。当洪水向中游演进,王家坝站水位迅速上涨,是否启用蒙洼蓄洪区及其启用时机成为新的焦点和难点。根据《淮河洪水调度方案》有关规定,当王家坝站水位达到29.30 m时,可以启用蒙洼蓄洪区分洪,但是水利部努力探寻最优方案。当预报王家坝站水位将突破29.30 m保证水位但不会超过29.50 m警戒水位时,经综合研判,水利部商有关地方初步考虑暂不启用蒙洼蓄洪区分洪。当预报王家坝站水位将继续上涨,最高水位可能超过王家坝闸堰顶高程29.76 m达到29.90 m时,水利部及时提出向蒙洼蓄洪区分洪的调度意见。7月20日,国务委员、国家防总总指挥王勇在水利部主持召开防汛会商会,决定启用王家坝闸向蒙洼蓄洪。此后,安徽省商淮委,又相继启用了邱家湖、南润段、姜唐湖、董峰湖、上六坊堤、下六坊堤和荆山湖等7个行蓄洪区。本次洪水过程中启用的蒙洼等8个行蓄洪区总蓄滞洪量约20.5亿m3,降低淮河干流王家坝至蚌埠河段洪峰水位约0.2~0.4 m。
第三个阶段是“排”。行蓄洪区调度运用的主要矛盾解决后,洪泽湖水位居高不下成为新的主要矛盾,调度的核心是“排”。在洪水来临前,提前调度洪泽湖三河闸敞泄,将洪泽湖水位降至汛限水位以下约0.6 m,腾出近8亿m3调蓄库容,为上游洪水快速下泄创造了有利条件。在洪水进入洪泽湖后,维持三河闸敞泄,用足苏北灌溉总渠、废黄河、分淮入沂等洪泽湖排水通道的安全泄量。在淮、沂洪水遭遇后,挖掘潜力调度淮沭河沿线排涝闸分泄洪水,同时压减骆马湖以下中运河排泄流量,全力排泄淮河洪水,待沂沭河洪水转退后,又及时恢复分淮入沂排泄洪水。正是由于提前预泄和后期排泄,成功将洪泽湖水位控制在警戒水位以下,既保证了洪水安全入江入海,又避免了鲍集圩行洪区、淮河入海水道的启用和淮沭河滩地行洪。
3.实施水库汛限水位和水工程防洪调度新监管,有效规避了洪水风险
2019年,水利部开始强化水库汛限水位和水工程防洪调度两项新监管。水库汛限水位监管的主要目的是解决水库违规超汛限水位运行,挤占防洪库容的问题。水工程防洪调度监管的主要目的是规范水工程调度运用,确保洪水调度不发生意外。相对其他流域来讲,对淮河流域的水库汛限水位监管有更重要的意义。
①淮河上游水库拦蓄能力不足,防洪库容尤其宝贵。淮河水系现有大型水库20座,防洪库容共约45亿m3,控制流域面积1.78万km2,不到流域总面积的1/10。如果水库违规超汛限水位运行,将挤占流域宝贵的防洪库容,提高中游行蓄洪区的启用概率,甚至增加流域防洪的系统性风险。
②淮河中游行洪不畅。如果上游水库违规超汛限水位运行,在洪水来临前可能要集中腾泄库容。由于中游行洪不畅,将导致河段水位迅速上涨,增加洪水风险。
③淮河下游洪水出路不足。如果位于淮河中下游结合部的洪泽湖违规超汛限水位运行,当上游来大洪水或库区及周边遭遇台风强降雨袭击时,洪泽湖水位将由于洪水出路不足而快速上涨,势必增加入海水道和洪泽湖周边滞洪区的启用概率,甚至威胁洪泽湖大堤的防洪安全。
按照水利部统一部署,2020年水利部会同淮委和有关省水利厅,线上线下开展流域内所有大中型水库汛限水位和水工程防洪调度监管。根据实时水情数据信息,在线逐日、逐库分析水库超汛限水位原因,并据此考虑采取相应的泄洪措施,督促水库尽快将水位降到汛限水位以下,留足防洪库容。通过水情实时监控系统对水工程防洪调度进行在线监管,及时分析、发现调度运用的违规行为。派出工作组,对水库汛限水位执行情况和水工程防洪调度情况进行线下暗访督查,对发现的问题提出整改要求并督促整改。
强有力的监管措施保证了水库防洪安全及流域洪水能够按照批复的《淮河洪水调度方案》有序调度,并充分发挥了拦洪削峰错峰作用,有效规避了洪水风险。
4.适应抗洪抢险新机制,凭借过硬的专业技术实力做好抢险技术支撑
2020年淮河发生大洪水后,淮委和有关省水利厅数百名高水平水利专家奔赴抗洪一线,把脉会诊疑难险情,研究制定重大险情抢护方案,指导做好高水位堤防巡查防守,成为现场抢险的主心骨。在2020年淮河大水的两处重大险情抢护成功案例中,水利专家发挥了不可替代的重要作用。
(1)安徽省姜唐湖行洪区戴家湖涵闸险情处置
7月26日上午,姜唐湖行洪区北堤戴家湖涵西侧闸门涵洞发生破损重大险情。险情发生时,姜唐湖行洪区蓄水7.7亿m3,闸门破损处水深约12 m,内外水头差约8 m,破损处出水流量约40 m3/s。在高水头、大流量、窄作业面的复杂形势下,安徽省水利厅和淮委的水利专家经过会商研判,及时制定了科学的抢险方案。采取在破损涵闸前抛投堵漏、构筑 “养水盆”(起二道防线作用)、填筑月牙堤3项处置措施,保证涵闸和行洪堤安全。在科学的抢险方案指导下,安徽省调集大量抢险人员、装备和物资实施抢险,于7月31日晚完成了抢险处置,险情得到解除。
(2)河南省史灌河贯穿性渗流重大险情抢护
7月21日,史灌河下游固始县境内一段堤防发生贯穿性渗流重大险情。在迎水面出现直径约0.7 m的漩涡,堤身出现贯穿性渗流,背水面堤坡出现2处较大渗流出口,堤顶纵向塌陷约50 m,横向塌陷2条沟,共长约20m。险情发生后,河南省水利厅专家依靠过硬的专业技术,及时提出抢险方案,配合有关部门和地方全力开展抢险,采取“控泄、堵源、固堤、压渗、巡查”5项具体措施,险情得到全面控制。
三、提升淮河洪水防御水平的思考
1.提升洪水预测预报能力
淮河地处我国南北气候过渡带,水系复杂,洪水预测预报难度大。现有水文监测站网覆盖面不足,一些主要支流入淮河干流处还没有水文测报站,部分行蓄洪区和众多沿淮洼地也缺乏水文观测设施。随着治淮工程建设,河道下垫面条件发生较大变化,洪水过程预测预报精细化水平有待提高。建议优化流域水文站网布局,加强站网建设,提升洪水期间水文监测能力;加强新工况条件下的洪水预报方案研究,补充完善重点断面洪水预报方案,提高洪水预报精度,为流域洪水科学调度提供可靠支撑。
2.完善防洪方案预案体系
从流域层面来看,建议从以下3个层次来完善防洪方案预案体系。
①细化现有洪水调度方案中的具体措施。例如《淮河洪水调度方案》中规定,“当洪泽湖水位达到14.5 m且继续上涨时,滨湖圩区破圩滞洪”。但实际上,滨湖圩区由380个圩区组成,方案中没有具体规定调度运用时启用圩区的数量、顺序和具体方式,实施起来难度很大,亟待细化具体调度措施。
②补齐重要支流的洪水调度方案短板。要抓紧编制淮河流域洪汝河、沙颍河、史灌河和涡河等重要支流的洪水调度方案,为洪水调度提供可靠的技术支撑。
③继续完善超标洪水防御预案。
3.深化水工程联合调度
淮河流域防洪工程体系复杂,水工程联合调度潜力很大。下一步建议从以下3个方面深入开展工作。
①强化流域防洪一盘棋理念。流域水工程防洪调度的权限分布在不同层级,上下游和左右岸都有各自的防御重点和调度策略。但当发生大洪水时,流域管理机构要通盘考虑全流域水工程防洪调度,及时指导,强化调度监督,服务于流域防洪大局。
②扩大水工程联合调度范围。目前淮河流域水工程联合调度的范围有待扩大,要按照轻重缓急原则,逐步把流域内所有具有防洪任务的水工程都纳入联合调度范围。
③深化联合调度研究和平台搭建。针对淮河流域特点,开展系统深入的联合调度研究,形成较为完善的联合调度方案。组织开发模型和软件,建立流域水工程联合调度平台,为决策提供支持。
4.补齐防洪工程短板
2020年淮河洪水防御仍然暴露出上游水库拦蓄洪水能力不足,中游行洪不畅、中小洪水水位偏高,下游入江入海能力不足,行蓄洪区内不安全人口较多等工程体系短板和弱项。建议加快推进上游支流竹竿河张湾水库、潢河袁湾水库和白露河白雀园水库等大型水库前期论证和建设,提升上游拦蓄洪水能力;加快推进中游行蓄洪区调整和建设,实施淮河干流河道治理,提升中游河道泄流能力;开工建设入海水道二期工程,实施三河越闸,增加洪泽湖中低水位时的泄洪能力;全面完成淮河行蓄洪区及淮河干流滩区居民迁建,为行蓄洪区安全及时有效运用创造条件。 ■