珠江“22·6”特大洪水水工程联合调度实践与思考

2022-02-28侯贵兵王保华黄锋李媛媛

中国水利 2022年22期

侯贵兵，王保华，黄锋，李媛媛

（1.中水珠江规划勘测设计有限公司，510611，广州；2.珠江防汛抗旱总指挥部调度研究中心，510611，广州）

面对珠江“22·6”特大洪水，在水利部的正确领导下，珠江防总、珠江委会同广东、广西、福建等省（自治区）水行政主管部门，坚持以流域为单元，统筹流域全局，强化流域统一调度，充分挖掘西江、北江中上游水工程洪水调蓄潜力，科学精细实施水工程联合调度，西江首次实现干支流5大库群24座水库联合防洪调度，北江首次启用潖江蓄滞洪区与飞来峡等水库、分洪闸联合防洪调度，成功应对珠江“22·6”特大洪水，在防洪工程的运用、基于不确定性预报的联合调度方案制定等方面积累了宝贵经验。

一、珠江“22·6”特大洪水调度面临形势

受2022年6月15—21日降雨影响，西江干流黔江和浔江，支流郁江、桂江、蒙江出现较大涨水过程；北江干流、支流连江出现特大洪水过程，北江干流飞来峡水库入库洪峰流量重现期超100年，为1915年之后最大入库流量，西江洪水与北江洪水遭遇形成流域性特大洪水。珠江“22·6”特大洪水调度面临的防洪形势严峻，主要体现在以下几方面：

珠江“22·6”特大洪水期间，预报降雨强度及落区不断变化，洪水量级和峰现时间存在较大的不确定性，干支流洪水演进、组成、遭遇情况存在多种可能，且由于连续迎战多次编号洪水，如何准确把握拦洪和预泄腾库时机，合理运用防洪库容，是防洪调度决策需要解决的难题。

北江中下游重要防护屏障——北江大堤在2008年达标加固后尚未经历特大洪水的考验；珠江流域唯一国家蓄滞洪区——潖江蓄滞洪区正在建设，尚不能完全正常启用；飞来峡库区英德防洪片常住人口近30万人，制约水库高水位调度运用。如何统筹上下游防洪需求，充分发挥北江防洪工程体系作用，是北江防洪调度的重点难点。

西江龙滩等主要防洪水库在流域上游，有效控制集水面积较小，且离下游防洪保护对象距离远，洪水演进时间长，发生中下游型洪水时按设计调度规则拦洪作用有限。流域中下游的防洪控制性工程大藤峡水利枢纽仍在建设，无法完全发挥设计防洪作用。如何挖掘西江干支流大中型水库的防洪作用，系统调度全流域水工程是难题。

西江、北江洪水连续两次同时发生编号洪水，洪水在珠江三角洲遭遇后洪峰流量可能超过三角洲重要堤围设计标准，同时三角洲地区又遭遇近100年一遇的高潮位，严重威胁着粤港澳大湾区城市群的防洪安全。如何通过西江、北江水工程群联合调度优化珠三角泄洪格局，将珠江三角洲各河段水位控制在安全水位以下，也是实施精准防洪调度的难题。

二、洪水调度思路

1.西江水库群调度思路

充分挖掘西江流域已建骨干水库拦洪、错峰、削峰作用，考虑本场次洪水组成及流域已建骨干水库工程分布情况，结合水情预报，优化调度龙滩、天一、光照、百色等上游水库，尽可能拦蓄西江上游洪水；岩滩、大化、乐滩等洪水水库预泄腾库，拦蓄红水河洪水，错柳江洪峰；调度落久、麻石、拉浪等柳江干支流水库削减柳江洪峰；调度西津等郁江水库群拦蓄郁江来水，错黔江洪峰；调度桂江上游四库（青狮潭、斧子口、小溶江、川江水库）拦蓄桂江来水，错西江洪峰；为充分发挥大藤峡水库削峰效果，提前将大藤峡水库水位预泄至44 m，根据梧州洪水进行补偿调度拦蓄，调度大藤峡及桂江四库拦蓄后推迟腾库，尽可能错开北江洪峰，为北江洪水宣泄提供空间和时间。

2.北江水工程群调度思路

视干支流洪水遭遇情况，调度乐昌峡、湾头、南水、锦江、锦潭、长湖等水库错峰，减小飞来峡入库洪水；飞来峡水库尽量提前降低水位、腾空库容，后续根据北江来水预测适时调度，精准拦蓄洪水；同时视情启用潖江蓄滞洪区滞洪，西南涌、芦苞涌分洪，尽力减小下游北江大堤石角断面洪峰流量，减轻中下游地区防洪压力，保障下游广州市及珠江三角洲防洪安全。

三、珠江流域水工程群联合防洪调度实践

1.纳入联合防洪调度的水工程

根据珠江“22·6”特大洪水特点及流域骨干防洪工程分布情况，联合调度范围为西江和北江，纳入联合调度范围的水工程包括西江干流龙滩、岩滩等红水河梯级水库，支流柳江库群、支流郁江库群、支流桂江库群以及在建的大藤峡水利枢纽等共24座水库；北江飞来峡、乐昌峡、湾头等水库以及潖江蓄滞洪区，以及芦苞闸和西南闸分洪水闸。

2.洪水调度决策过程

珠江“22·6”特大洪水强降雨范围在流域中北部摆动，洪水发展初期（6月16—18日）预测西江可能发生较大洪水；洪水发展中期（6月19—22日）暴雨中心开始东移至桂江、贺江和北江中上游一带，北江汛情急剧发展形成流域特大洪水；洪水发展后期（6月22日之后）西北江开始退水。

（1）洪水发展初期应对方案

根据6月16—18日水情预测，本轮洪水西江以中下游型来水为主，北江洪水量级不大。

龙滩水库当时水位356.6 m，防洪高水位以下可调用库容57亿m3。为充分发挥龙滩水库的拦洪作用，考虑电网负荷，6月15日开始逐步减少发电、减小出库流量；同时岩滩、大化、乐滩于6月17日8时前预泄至汛限水位，腾出库容为后期拦蓄红水河洪水错柳江洪峰做好准备；柳江落久、大浦、洛东水库从6月16日开始加大出库预泄，为后期拦蓄柳江上游洪水做好准备；考虑百色水库防洪高水位以下可动用库容17.2亿m3，为减轻下游防洪压力，百色水库从6月16日20时开始按不超过300 m3/s出库进行控泄，拦蓄郁江中上游地区洪水。

（2）洪水发展中期应对方案

6月19日，根据当日水情滚动预报，梧州站洪峰流量量级减小，西江流域防洪压力有所缓解；但同时北江流域来水不断增大，北江流域防汛形势严峻。对调度方案进行调整优化，在减轻西江中下游防洪压力、统筹用电需求的同时，视北江来水过程拦蓄西江洪水，尽可能错开北江洪峰，为北江洪水宣泄提供空间和时间。

西江流域防洪压力有所减小，但北江防洪压力进一步增大，为减轻珠江三角洲防洪压力，继续动用西江水库拦蓄上游来水，错北江洪水。考虑电网负荷，龙滩水库6月19日14时起按1 000 m3/s控泄，6月21日8时起按出库流量不超2 500 m3/s控泄；岩滩、大化、乐滩水库从6月19日起控泄，错柳江洪峰，减轻下游河道防洪压力；柳江落久、大浦、洛东水库从6月20日8时起开始拦蓄柳江上游洪水；考虑未来降雨的不确定性、调控西江来水错北江洪峰等因素，大藤峡水库6月20日15时控制出库流量逐步拦蓄洪水，水位达到52 m后按出入库平衡控制。

考虑到飞来峡入库流量、石角站流量、库区英德站流量及下游潖江蓄滞洪区江口圩站水位仍处于上涨阶段，洪水仍有进一步增大的可能。为保障下游石角站流量不超安全泄量19 000 m3/s，结合流域防洪形势，优化飞来峡水库、潖江蓄滞洪区调度方式，飞来峡水库入库流量达到18 000 m3/s时即按18 000 m3/s控泄，潖江蓄滞洪区启用大厂围、江咀围等分洪，共同削减北江石角站洪峰；同时做好飞来峡库区可能淹没范围的群众转移工作，强化北江干流及重要支流堤防巡查防守，确保防洪安全。

（3）洪水发展后期应对方案

6月22日，根据水情滚动预报，本轮洪水即将进入退水阶段。考虑发电需求，龙滩水库6月22日起按日均出库流量不低于2 500～3 000 m3/s控制，逐步加大出库流量。岩滩、大化、乐滩、大藤峡、西津水库逐步恢复正常发电调度。

飞来峡水库入库流量在6月23日0时涨至19 900 m3/s，出库流量在6月22日13至16时达到最大值18 800 m3/s，随后根据入库流量及水雨情预报，按18 300 m3/s控泄。乐昌峡、锦江、南水等水库入库流量已回落，处于退水段，控制出库流量不大于入库流量。

3.洪水调度效果

珠江“22·6”特大洪水防御过程中，各水库调度运用时机精准、调度方式高效，通过拦洪、削峰、错峰，保障了西江、北江流域及珠江三角洲地区的防洪安全。

经统计，西江干支流水库群共计拦蓄洪水38.0亿m3，削减梧州站洪峰6 000 m3/s以上，降低梧州河段水位1.8 m，有效减轻了西江中下游沿线防洪压力。北江干支流水库群共计拦蓄洪水9.22亿m3，潖江蓄滞洪区滞洪3.08亿m3，削减韶关站洪峰流量1 020 m3/s，削减北江干流石角站洪峰2 200 m3/s。西江水库群优化调度后，西江洪水传播至三角洲西滘口的峰现时间比北江洪水传播至北滘口峰现时间晚38 h，避免了西北江洪峰遭遇；西北江水库联合调度后，削减思贤滘洪峰流量6 200 m3/s，降低珠江三角洲西干流水位0.40 m，降低珠江三角洲北干流水位0.33 m，思贤滘断面流量北过西现象明显，为北江洪水宣泄提供了空间和时间，同时将珠江三角洲洪水全线削减到堤防防洪标准以内。

四、珠江流域水工程群联合防洪调度思考

1.流域防洪工程体系有待完善

西江、北江中下游，柳江，桂江等防洪体系尚不完善，龙滩（二期）、洋溪等控制性工程尚未实施，堤防工程达标率不高，主要江河河道行洪能力亟待提高，蓄滞洪区建设滞后，同时还存在西江、北江下游洪水归槽、河床大规模不均匀下切、深槽迫岸等防洪风险。病险水库、中小河流、山洪灾害仍是突出的防洪风险隐患。

2.基于不确定性预报的洪水调度方式有待深入研究

当前气象预报尚存在较多的不确定性，3 d及以上的洪水预报准确性不高。在水库调度过程中，需要根据长、中、短期预报成果，统筹实施水库调度。从本次经验来看，在大洪水开始阶段，可结合长期预报从出峰时间、洪峰量级等方面充分考虑预报的不确定性，要“宁信其有，宁信其大”，做细做实各项防御措施；在洪水发展过程中，可结合中长期预报和短期预报，滚动优化调度方式，精准研判调度时机和控泄流量，用好有限的防洪库容。下一步可结合流域暴雨洪水特点及洪水防御形势，进一步加强基于不确定性预报的洪水调度方式优化研究，有效提升流域水库群调洪能力。

3.流域防洪调度基础研究有待加强

（1）新形势下洪水变异特性及演进规律研究

在本次大洪水防御中，流域水库群联合调度模型和洪水演进模型发挥了重要的技术支撑作用，但洪水传播规律研究、调度模型精细模拟等均存在进一步优化的空间。随着梯级水库建设和河势变化，洪水演进规律发生显著变异，特别是中小洪水传播时间明显缩短。在西江2022年第4号洪水防御过程中，采用实测资料对大藤峡动库模型进行了重新率定验证，小流量级糙率明显减小，当积累足够多的洪水样本时，可考虑采用分级糙率提高计算精度。对于大藤峡、长洲和飞来峡水库，以及岩滩、大化、乐滩、西津等河道型水库，动库容影响较为显著，建议研发动库调洪模型，根据实时水情不断率定验证，提高动库计算精度，为精准实施防洪调度提供技术支撑。

（2）流域中下游河道洪水归槽问题研究

近年来，西江水系的郁江、浔江、西江干流沿岸及三角洲的部分河段进行了较大规模的堤防建设，一定程度减少了河道两岸洪泛区原有槽蓄容积，迫使洪水在堤防范围内行洪，致使洪峰流量显著增大，洪水归槽现象明显。如“98·6”洪水沿江堤防溃决很少，洪水基本全归槽，大湟江口洪峰流量44 700 m3/s，而梧州洪峰流量达52 900 m3/s，流域中下游洪水归槽明显。未来规划设计工程及制定洪水防御措施时，应充分考虑洪水归槽的影响。

（3）珠江三角洲泄洪格局优化研究

受采砂等影响，流域下游及三角洲河床大规模不均匀下切，2000年以来三角洲西江、北江干流水道分别平均下切2.85 m、1.71 m，导致思贤滘分流比发生显著变化，影响着珠三角泄洪格局。从北江2022年第4号洪水来看，同一流量下，北江水位比过去降低了近4 m，河道行洪能力发生显著变化。因此建议结合沿岸堤防情况重新复核流域中下游河段安全泄量，研究主要控制站点水位流量关系。同时，为保障三角洲河势稳定和防洪安全，建议尽快推动思贤滘、天河南华等节点控导工程，优化珠江三角洲泄洪格局。