2021 年嫩江尼尔基水库防洪调度及经验启示

王开丽，边晓东，郭家园，赵 熙

（水利部松辽水利委员会，130021，长春）

尼尔基水库位于嫩江干流上游，是嫩江干流唯一控制性工程，对松花江流域整体防洪安全至关重要。 2021年，水利部松辽水利委员会（以下简称“松辽委”）坚持人民至上、生命至上，科学精准调度尼尔基水库，成功应对嫩江3 次编号洪水，有效降低嫩江干流水位， 避免了黑龙江省嫩江、黑龙江“两线抗洪抢险”作战，关键时刻“零出流”为诺敏河溃坝洪水错峰，发挥了骨干水库“功勋”作用，为流域经济社会高质量发展提供了坚实的防洪安全保障。

一、尼尔基水库基本情况

尼尔基水库位于嫩江干流齐齐哈尔市上游130 km， 控制流域面积6.64 万km2，占嫩江流域面积的22%。通过尼尔基水库调蓄，可将嫩江尼尔基—齐齐哈尔江段两岸地区的防洪标准由20 年一遇提高到50 年一遇，将齐齐哈尔市的防洪标准由50 年一遇提高到100 年一遇。 嫩江流域示意图见图1。

图1 嫩江流域示意图

二、2021 年嫩江及尼尔基水库以上流域水雨情

2021 年汛期， 嫩江流域累计降雨量547.2 mm， 较常年同期偏多近5 成。 6 月中下旬，嫩江上游干支流发生大洪水。 汛期嫩江先后发生3次明显洪水过程， 形成3 次编号洪水， 嫩江干流以及雅鲁河、 讷谟尔河、甘河、多布库尔河等支流均发生较大洪水； 同盟站以下江段全线超警，超警时间长，江桥站累计超警达42 天。

尼尔基水库以上流域共发生11 场明显降雨过程，累计降雨量498.3 mm，较常年同期偏多5 成，列有资料以来第1 位。 汛期水库来水总量达210.3亿m3， 较常年同期偏多1.67 倍，列历史第1 位。水库最大6 h 入库流量5 730 m3/s，洪水量级超10 年一遇。

三、防洪调度过程及成效

2021 年汛期，松辽委以流域为单元，综合分析嫩江洪水发生和演进规律，科学精细调度尼尔基水库，采用“洪水来前预泄、洪水来时削峰、保护下游错峰”防洪调度策略，共研究制定实时水库调度方案150 余个、洪水调度应对方案36 个，下达防洪调度命令21 个，启动应急响应6 次。 尼尔基水库拦蓄洪水47.7 亿m3，在迎战嫩江3 次编号洪水过程中最大削峰率分别达到61.6%、100%和39.5%， 水位最高蓄至215.83 m， 接近正常高水位216.00 m，年发电量超12.3 亿kWh，实现了防洪兴利双赢。

1.防洪调度过程

2021 年，尼尔基水库防洪调度过程分为4 个阶段：6 月14—27 日应对嫩江1 号洪水；7 月2—27 日应对嫩江2 号洪水；7 月31 日—8 月16 日应对嫩江3 号洪水；8 月21 日—9 月30日为后汛期蓄水。 详见表1、图2。

表1 2021 年尼尔基水库防洪调度命令汇总表

图2 2021 年尼尔基水库防洪调度图

（1）应对嫩江1 号洪水

6 月1—15 日， 尼尔基水库以上流域降雨量较常年同期偏多1 倍，累计入库水量较常年同期偏多2 倍，库水位上涨了1.91 m。 6 月15—19 日水库以上流域普降大到暴雨，嫩江形成2021 年 第1 号 洪 水 。 6 月22 日20时，尼尔基水库最大入库洪峰流量达5 730 m3/s，洪水量级超10 年一遇。 松辽委采取“洪水来临前预泄腾库、洪水来临时拦洪削峰错峰、退水期降低库水位腾出库容”的调度思路，先后下达了6 次调度令，避免了嫩江全线发生超警洪水。

①洪水来临前预泄腾库。 面对流域降雨场次多，洪水来水早、量级大的情况， 松辽委决定提前预泄腾库，分别于6 月15 日、19 日两次调度尼尔基水库加大出库流量至2 300 m3/s、2 800 m3/s， 水库预泄最低水位降至211.91 m， 在汛限水位以下预留6.2亿m3库容应对后期洪水。

②洪峰来临时拦洪削峰错峰。 6月21 日18 时， 尼尔基水库下游诺敏河古城子站实测流量1 510 m3/s， 预计23 日洪峰流量将达到1 610 m3/s。 经洪水演进分析计算，干支流洪水组合将导致嫩江干流下游同盟至大赉江段全线超警。 考虑堤防防守压力，加之尼尔基水库经前期预泄腾库已具备拦洪削峰错峰条件，松辽委果断将尼尔基水库出库流量由2 800 m3/s 减至2 300 m3/s；6 月23 日，为避免黑龙江省嫩江、黑龙江“两线抗洪抢险”作战， 再次减小尼尔基水库出库流量至1 800 m3/s。 水库调洪最高水位214.60 m，最大削峰率达61.6%，为下游错峰138 h， 有效降低了嫩江干流水位0.55～1.27 m，保证了嫩江干流全线汛情平稳。

③退水阶段降低库水位腾出库容。6 月27 日，嫩江1 号洪水结束，水库及下游各主要支流均进入退水阶段。 为迎战即将到来的主汛期洪水，松辽委调度尼尔基水库加大出库流量至2 600 m3/s、2 800 m3/s， 尽快降低库水位，腾出防洪库容。

（2）应对嫩江2 号洪水

7 月18 日8 时尼尔基水库入库流量达4 110 m3/s， 嫩江2021 年第2号洪水形成。7 月18 日嫩江支流诺敏河流域永安水库和新发水库相继溃坝，导致诺敏河发生70 年一遇特大洪水，当时尼尔基水库入库洪峰流量达4 520 m3/s，洪水量级近10 年一遇。面对严峻形势，松辽委以雨为令、闻汛而动，下达8 次调度令，在确保水库安全前提下，为溃坝洪水错峰，有效保障了下游堤防和人员安全。

①洪水来临前预泄腾库。 根据中长期预报，嫩江流域7—8 月降水明显偏多。 为迎战可能发生的洪水，松辽委统筹水库来水和下游河道水情，决定利用降雨间歇期预泄腾库，7 月20 日前将尼尔基水库水位消落至212.00 m 附近，低于汛限水位1.37 m。尼尔基水库继续开启溢洪道泄洪，出库流量分别为2 300 m3/s、1 800 m3/s和1 300 m3/s，水位最低降至211.49 m，在汛限水位以下预留7.91 亿m3库容。

②为诺敏河溃坝洪水紧急错峰。7 月18 日，尼尔基水库下游诺敏河支流上的永安和新发两座水库因超标洪水先后发生溃坝。 19 时20 分，诺敏河古城子站洪峰流量达6 340 m3/s，洪水量级超70 年一遇。 前期尼尔基水库提前预泄，库水位已降至211.66 m，具备为诺敏河溃坝洪水错峰条件，因此松辽委紧急调度尼尔基水库，关闭发电机组和溢洪道闸门，保持零出流27 h， 削峰率100%， 拦蓄洪水2.84亿m3， 降低了同盟以下江段水位0.36～0.60 m，使溃坝洪水安全通过嫩江干流，有效保障了嫩江干流汉古尔堤及支流诺敏河堤防安全。

完成诺敏河错峰任务后，尼尔基水库于19 日20 时开闸泄洪，出库流量1 800 m3/s，为迎战“七下八上”防汛关键期洪水继续预泄腾库。

③防汛关键期降低水库水位。 7月21 日17 时， 尼尔基水库水位涨至213.38 m，超汛限水位。 根据中长期预报，7 月下旬，嫩江流域还将有3 场降雨过程， 雨区与前期洪水发生区域高度重叠。 综合考虑支流来水和水库水情， 松辽委调度尼尔基水库加大出库流量至2 500 m3/s、3 200 m3/s， 尽快将库水位降至汛限水位；7 月27 日，为减轻6 号台风“烟花”水汽影响，调减出库流量至2 500 m3/s， 适当拦蓄洪水，尽力降低河道超警幅度，控制水库下游各控制断面水位不超保证水位。

（3）应对嫩江3 号洪水

受7 月29 日—8 月10 日连续4场强降雨影响，嫩江形成2021 年第3号洪水。 尼尔基水库7 月31 日14 时入库流量达到3 560 m3/s，8 月5 日20时洪峰流量达到4 960 m3/s，洪水量级超10 年一遇。 在“七下八上”防汛关键期， 松辽委坚守水库安全底线，加大尼尔基水库出流确保水库安全度汛，并确保下游各控制断面不超保证水位； 择机逐级减少水库出库流量，与支流洪水错峰，尽力减轻下游防守压力。

①加大出流， 降低水库度汛风险。 7 月31 日8 时，尼尔基水库水位降至213.55 m，略超汛限水位。根据预报，8 月上旬嫩江流域仍将有大范围强降雨过程， 水库以上流域20 d 洪量近60 亿m3，尼尔基水库将面临新一轮洪水威胁。 考虑尼尔基水库216.00 m以上防洪库容运用受限且库区淹没补偿机制尚未建立，松辽委逐步加大出库流量分别至3 000 m3/s、3 500 m3/s、4 000 m3/s， 水库调洪最高水位为214.52 m，最大削峰率为39.5%，在确保工程安全前提下实现控制水库下游各控制断面不超保证水位的防洪目标。

②为支流洪水错峰，减轻下游防守压力。8 月14 日14 时，尼尔基水库水位降至213.48 m，接近汛限水位。根据气象水文预报，嫩江右侧支流将有大范围强降雨过程，水库下游大赉站水位将超保证水位。 松辽委调度尼尔基水库减小出库流量至2 500 m3/s，与支流洪水错峰；8 月16 日，面临松花江干流将发生较大洪水的现实， 松辽委以流域为单元，调度尼尔基、丰满、察尔森水库统一压减出库流量，尽力减少哈尔滨站超警幅度及超警时间， 其中尼尔基水库出库流量减小至1 300 m3/s，保证出库流量大于入库流量，继续降低库水位，为防范应对8 月下旬可能发生的强降雨过程做好准备。

（4）后汛期蓄水兴利

8 月21 日，尼尔基水库水位降至212.83 m。 按照批复的调度方案，8月26 日后水库汛限水位可逐步抬高至216.00 m。 综合水库来水及下游河道水情，8 月21 日调度水库满发出流，控制库水位缓慢上涨；9 月8 日水库由防洪调度转为发电调度。 9 月22 日0 时，水库水位最高蓄至215.83 m，尼尔基水库圆满完成汛末蓄水任务。

2.防洪调度成效

松辽委科学精准调度尼尔基水库， 在保证工程安全前提下成功应对了嫩江3 次编号洪水， 并科学有效利用了洪水资源，调度成效十分显著。

在防洪方面，尼尔基水库共拦蓄洪水47.7 亿m3，避免水库下游1.16 万人转移，减淹耕地30 万亩（1 亩=1/15 hm2）。其中1 号洪水最大削峰率61.6%，削减嫩江干流同盟、 江桥站洪峰流量12%、9%， 避免了嫩江全线发生超警洪水；2 号洪水最大削峰率100%，持续27 h 零出流，为诺敏河溃坝洪水错峰，分别削减同盟、江桥站洪峰流量35%、24%，洪水重现期由超10 年削减至超5 年， 避免了江桥站发生超保洪水，减少同盟—富拉尔基江段超警时间2～12 d，有效保障了干流汉古尔堤及诺敏河堤防和人员安全；3 号洪水最大削峰率39.5%，实现了嫩江干流各控制断面不超保证水位的防洪目标。

在兴利方面，尼尔基水库水位最高蓄至215.83 m，接近正常高水位，圆满完成兴利蓄水任务， 为2022 年春季抗旱储备了充足水源。 水库全年累计发电超12.3 亿kWh，较多年平均发电量偏多近1 倍，列历史第一位。

四、经验与启示

尼尔基水库自2005 年建成下闸蓄水以来， 先后经历了2013 年超50年一遇大洪水考验以及2018 年以来连续4 年丰水期，为保障流域防洪安全发挥了重要作用。2021 年尼尔基水库调度实践积累了宝贵经验，对今后流域水库调度留下启示。

1.强化“四预”措施落实，牢牢把握调度决策主动权

2021 年，综合多方中长期预测结论，针对嫩江流域可能发生较大洪水的不利情况， 松辽委坚持防住为王、“预”字当先、“实”字托底，细化实化“四预”措施，科学制定调度策略，牢牢把握调度决策的主动权。 预报方面，开展嫩江干流水位流量关系变化规律分析，探索洪水顶托、漫滩归槽等变化规律；修订完善尼尔基水库及重要断面的洪水预报方案，提高方案的适用性。 预警方面，复核了主要断面指标， 进一步完善了预警发布机制。 预演方面，联合黑龙江、吉林、内蒙古三省（自治区）水利厅，以嫩江2013 年典型洪水为背景，开展了水工程联合调度演练；汛期，针对150 余个实时调度方案进行实时河道洪水预演，提出36 个洪水调度应对预案，牢牢把握住汛期不同阶段的调度决策权。 预案方面，结合尼尔基水库及下游河道工况、洪水预报条件及近年大洪水调度经验，组织修订了尼尔基水库洪水调度方案，批复了尼尔基水库2021 年汛期调度运用计划。

2.开展精细化预报调度，充分发挥水库防洪效益

尼尔基水库以上流域汇流时间长，一般在4～7 d，下游河道承泄能力强，具备预报调度的客观条件。 随着水文监测站网以及水雨情自动测报系统的建设，洪水预报方案进一步完善，也为尼尔基水库开展预报调度提供了强有力的技术支撑。 松辽委密切监视天气变化，专人专班负责洪水预报和水库调度，采用“3 天预报结论为依据，7 天预报结论为参考”的方式开展精细化预报调度，努力挖掘水库防洪潜力。2021 年尼尔基水库2 次成功为诺敏河洪水错峰，均得益于精准的预报调度， 从而能够提前预泄腾库，预留出防洪库容为洪水错峰创造有利条件，取得了巨大的社会效益。

3.关键时刻科学决策，彰显“功勋”水库担当

面对尼尔基水库以上流域降雨频繁、 水库来水偏多的防汛形势，松辽委汛期密切监视天气变化，强化会商研判， 立足科学精细化调度理念，在6 月中旬洪水来临前，两次果断加大水库出流， 预泄腾库应对后期洪水，避免了黑龙江省嫩江、黑龙江“两线抗洪抢险”作战。 诺敏河溃坝洪水发生后的关键时刻，松辽委在分析溃坝洪水对下游河道影响的基础上，紧急关闭尼尔基水库发电机组和溢洪道闸门，保持零出流27 h，有力保障了人民群众生命财产安全。

4.加强上下沟通协调，统筹考虑各方防洪需求

尼尔基水库防洪调度涉及上下游、左右岸、干支流、三省（自治区）以及各行业， 防洪调度应以流域为单元， 加强沟通协调， 统筹实际需求。2021 年，松辽委建立了常规会商和专题会商机制，每次会商决定、制定调度方案时都及时与各方沟通，听取有关省份和电力部门的意见。 溃坝洪水发生和“七下八上”等关键节点，多次与水利部视频连线会商，提出水库调度方案，交流防洪调度意见。7 月中旬组成调研组实地查看水库下游托力河、四间房、大昂等围堤，摸清齐齐哈尔—江桥段围堤现状，了解黑龙江、吉林两省实际防洪需求。

5.抓住后汛期蓄水时机，实现防洪兴利双赢

嫩江暴雨洪水集中在7—8 月，后汛期发生洪水的概率较小。 松辽委综合近年洪水调度实践，在确保防洪安全基础上， 抓住后汛期蓄水时机，在过渡期逐步抬高尼尔基水库水位，有效增加水库蓄水， 最高蓄水位为215.83 m， 对保证下游供水安全意义重大，水库电站发电量达12.3 亿kWh，列历史第一位，实现防洪兴利双赢。

五、工作建议

为适应新阶段水利高质量发展和强化流域治理管理“四个统一”要求，松辽委防洪调度工作今后需在以下方面进行重点突破。

1.加快推进流域防洪统一调度研究与实践工作

目前松花江流域内只有尼尔基、丰满、白山和察尔森水库以及月亮泡、胖头泡蓄滞洪区由松辽委负责统一调度，其他重要水库由各省（自治区）进行调度， 现有调度方式与流域统一调度理念还有差距。今后， 松辽委应进一步发挥松花江防汛抗旱总指挥部办公室平台作用，组织开展流域防洪统一调度研究与实践，包括建立健全流域指挥、分级负责、协调各方的调度体制机制；将影响流域整体防洪安全的大型水库和重点中型水库纳入统一调度管理范围，组织实施水工程联合调度；推进水工程防灾联合调度系统建设，为系统调度应对流域洪水实践做好储备。

2.加快建设数字孪生工程，强化“四预”功能

国家“十四五”规划纲要明确提出“构建智慧水利体系，以流域为单元提升水情测报和智能调度能力”。随着国家防汛抗旱指挥系统、洪水风险图及山洪灾害防治等项目的完成与应用，松辽委防洪调度信息化取得了一定成绩，但与智慧化模拟、精准化决策的要求尚有差距。 松辽委应以国家智慧水利建设为契机，按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”的建设要求，在智慧水利总体框架下，以尼尔基水库为试点，充分利用物联网、大数据、5G、BIM+GIS 等新技术，建设数字孪生工程，并在此基础上搭建防洪调度业务应用，强化预报、预警、预演、预案功能，实现预报调度一体化、风险模拟智慧化以及指挥决策精准化。

3.开展尼尔基水库淹没补偿机制和对策研究

2021 年尼尔基水库实际调度运用中，暴露出因水库上游征地、移民高程低于设计洪水位导致的防洪库容运用受限问题。 2021 年汛后，松辽委组织开展了尼尔基水库启用216 m 以上防洪库容淹没补偿机制和对策的初步研究。 松辽委应进一步细化补偿方案，组织三省（自治区）共同研究实施洪水保险的可行性，探索补偿经费来源，为尼尔基水库防洪调度决策提供技术参考。

4.加强河道行洪管理，保证河道行洪畅通

嫩江河道属于宽浅型， 河道范围广，河滩地面积大，围垦河道种植高秆作物、修建围堤等现象由来已久，导致河道实际行洪能力远低于设计标准，汛期“小流量、高水位”现象突出。 松辽委应组织开展重要防洪河段地形测量， 全面复核河道实际行洪能力；在防洪规划修编工作中，进一步论证“单退”“双退”围堤处置方案，提出分类治理对策；加大对河道“清四乱”工作的监督检查力度，强化河道行洪空间管控，切实保证河道行洪畅通。