趙何晶

水域面積在擴(kuò)大！受淹范圍在擴(kuò)大！受災(zāi)人口在增長！——在6月16日下午召開的2020年黃河超標(biāo)洪水防御調(diào)度演練中，會(huì)商系統(tǒng)大屏幕上正在演示的，是黃河水利科學(xué)研究院（以下簡稱黃科院）利用自主研發(fā)的黃河下游洪水風(fēng)險(xiǎn)圖信息管理系統(tǒng)反映1761年特大洪水（花園口流量32000立方米每秒）方案下，下游灘區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)要素和災(zāi)情預(yù)估信息。

根據(jù)黃河水利委員會(huì)統(tǒng)一安排，黃科院承擔(dān)本次2020年黃河超標(biāo)洪水防御調(diào)度演練中的兩項(xiàng)任務(wù)。一是根據(jù)黃河下游洪災(zāi)評(píng)估系統(tǒng)及洪水風(fēng)險(xiǎn)圖成果，預(yù)估黃河下游灘區(qū)淹沒及損失情況;二是根據(jù)黃河下游二維泥沙沖淤數(shù)學(xué)模型，計(jì)算分析下游河道泥沙沖淤變化。

先進(jìn)手段讓防汛調(diào)度裝上“智慧大腦”

“與往年不同，今年的調(diào)度預(yù)案在常規(guī)方案基礎(chǔ)上又提出了優(yōu)化方案，我們對(duì)兩套方案開展了模擬計(jì)算。根據(jù)系統(tǒng)預(yù)估結(jié)果，優(yōu)化方案較之常規(guī)方案，能夠顯著減少洪水淹沒損失?！痹趨R報(bào)洪災(zāi)評(píng)估部分內(nèi)容時(shí)，科研人員利用洪水風(fēng)險(xiǎn)圖一邊介紹，一邊實(shí)時(shí)演示洪水上灘時(shí)間、上灘歷時(shí)、淹沒范圍、淹沒水深、洪水流速等內(nèi)容，并分行政區(qū)統(tǒng)計(jì)淹沒損失。同時(shí)，科研人員還展示了系統(tǒng)對(duì)漫灘至大堤堤根洪水流速的實(shí)時(shí)計(jì)算結(jié)果，以及順堤行洪流速較大時(shí)的預(yù)警預(yù)報(bào)功能。

黃河流域洪水風(fēng)險(xiǎn)圖是黃科院花費(fèi)十多年心血打造的一個(gè)防汛“利器”。2005年，在國家防總辦公室和黃河防總辦公室的部署下，黃科院作為項(xiàng)目技術(shù)總負(fù)責(zé)單位著手啟動(dòng)這項(xiàng)工作。目前，已經(jīng)完成了“試點(diǎn)”“一期”“二期”及黃河流域洪水風(fēng)險(xiǎn)圖建設(shè)與管理等工作，先后對(duì)黃河下游灘區(qū)、東平湖滯洪區(qū)、黃河下游堤防濟(jì)南段、濟(jì)南市、小北干流灘區(qū)、沁河丹河口至沁河口左岸及下游防洪保護(hù)區(qū)等進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)圖及避洪轉(zhuǎn)移圖編制工作。

“我們利用自主研發(fā)的黃河下游二維泥沙數(shù)學(xué)模型，開展了黃河下游泥沙演進(jìn)及分河段、分灘槽沖淤計(jì)算，評(píng)估了黃河下游各河段過流能力變化。”針對(duì)第二項(xiàng)任務(wù)，黃科院同樣拿出了兩套調(diào)度方案的效果對(duì)比，“優(yōu)化方案比起常規(guī)方案，可有效減少下游灘地淤積面積?！?/p>

2009年以來，這套在水利行業(yè)數(shù)學(xué)模型比武中脫穎而出的模型一直在為防汛調(diào)度服務(wù)，經(jīng)過時(shí)間和實(shí)踐的考驗(yàn)，其計(jì)算結(jié)果能為決策提供直接數(shù)據(jù)支撐。在以后的研究中，黃科院將對(duì)模型進(jìn)行進(jìn)一步的率定和驗(yàn)證，使其在最新地形條件下，更加適合黃河目前的水沙條件，實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)預(yù)測精度的進(jìn)一步提升。

專業(yè)團(tuán)隊(duì)為防汛調(diào)度提供“智囊寶典”

在本次防汛調(diào)度演練中，代表黃科院進(jìn)行匯報(bào)的科研人員來自泥沙研究所，同時(shí)他還有一個(gè)全新的身份——黃科院防洪調(diào)度科技支撐工作組成員。

和有著70年歷史的泥沙研究所不同，防洪調(diào)度科技支撐工作組是一個(gè)成立于2020年4月的新團(tuán)隊(duì)，成員由來自黃科院多個(gè)業(yè)務(wù)所的22位科研骨干組成，其中既有跟蹤服務(wù)防洪調(diào)度30多年的大專家，也有加入治黃隊(duì)伍不久的年輕博士。

“做好黃河防洪減淤、水庫群聯(lián)合調(diào)度的科技支撐，是黃科院義不容辭的責(zé)任和義務(wù)。這項(xiàng)工作有突出的持續(xù)性、實(shí)時(shí)性，同時(shí)每年我們承擔(dān)的防洪調(diào)度工作任務(wù)重、時(shí)間跨度長、緊急加班多、質(zhì)量要求高?！秉S科院院長王道席介紹說，“因此，要培養(yǎng)一支既有穩(wěn)定性，又充滿活力的科研團(tuán)隊(duì)，為防洪調(diào)度提供高效、有力的科技支撐?！?/p>

工作組組長由黃科院副院長、泥沙專家江恩慧擔(dān)任，她介紹了工作組的主要職責(zé)：“一是開展黃河防洪減淤基礎(chǔ)研究、數(shù)學(xué)模型計(jì)算分析、汛期常規(guī)及各類應(yīng)急防汛工作跟蹤，為防御大洪水調(diào)度演練、三門峽水庫與下游河道實(shí)時(shí)跟蹤分析等提供支撐。二是為汛前水沙調(diào)控、汛期常規(guī)調(diào)度及各類應(yīng)急防洪調(diào)度預(yù)案等工作編制方案，實(shí)時(shí)跟蹤汛期水庫調(diào)度情況，為水庫群調(diào)度提出建議等。”

這是黃科院繼黃河泥沙和水土保持兩個(gè)基礎(chǔ)研究團(tuán)隊(duì)之后，成立的第三個(gè)由院保障人員經(jīng)費(fèi)的研究團(tuán)隊(duì)，為的是解除科研人員的后顧之憂，讓他們潛心研究，全力支撐治黃中心工作。

前期工作為防御洪水備好“攻略秘籍”

針對(duì)今年的防汛，黃科院超前謀劃，主動(dòng)作為，目前已經(jīng)開展了大量前期工作，確保洪水來之能戰(zhàn)，戰(zhàn)之有備。

——配合做好監(jiān)測預(yù)報(bào)預(yù)警。進(jìn)一步完善了洪水風(fēng)險(xiǎn)圖，為調(diào)整優(yōu)化模型參數(shù)、修訂重點(diǎn)區(qū)域預(yù)報(bào)方案提供支撐。更新了下游灘區(qū)遷安預(yù)警平臺(tái)系統(tǒng)。

——全方位支撐防洪調(diào)度。開展了防御歷史大洪水研究，為防御黃河流域超標(biāo)準(zhǔn)大洪水提供了方案集。分析2019年三門峽、小浪底水庫的排沙規(guī)律，根據(jù)最新地形條件，提出2020年小浪底水庫調(diào)度建議。針對(duì)三個(gè)量級(jí)洪水，開展黃河下游河段過流能力計(jì)算。根據(jù)小浪底入庫流量、伊洛河來水和小花間來水情況，開展水庫聯(lián)合調(diào)度，并計(jì)算下游保灘的桃花峪水庫需要攔蓄洪水量。

——助力防汛隱患排查監(jiān)管。配合水利部完成了30個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）、302個(gè)地級(jí)市和黃委等3家流域管理機(jī)構(gòu)的1009家堤防工程管理單位的汛前巡堤查險(xiǎn)工作電話抽查。專項(xiàng)督查新疆維吾爾自治區(qū)及新疆建設(shè)兵團(tuán)所管轄水利工程，對(duì)其中12座水庫的防洪調(diào)度和汛限水位執(zhí)行工作情況督查、31段堤防工程險(xiǎn)工險(xiǎn)段和170座水閘工程的安全運(yùn)行專項(xiàng)檢查正在有序推進(jìn)。

物理模型試驗(yàn)讓洪水演進(jìn)“直觀可見”

在6月25日開展的黃河防御大洪水實(shí)戰(zhàn)演練中，黃科院在“模型黃河”基地1號(hào)試驗(yàn)大廳開展“2020年黃河下游小浪底至陶城鋪河段洪水預(yù)演實(shí)體模型試驗(yàn)”，預(yù)測下游河勢變化及可能發(fā)生的險(xiǎn)情。

今年的試驗(yàn)分為兩個(gè)部分，一部分為模擬小浪底水庫最大下泄流量從2070立方米每秒逐步加大至5280立方米每秒時(shí)，下游洪水演進(jìn)及淤積情況;另一部分則為“加強(qiáng)版”，模擬1761年特大洪水經(jīng)小浪底水庫調(diào)控后進(jìn)入下游河道，洪峰流量達(dá)到16000立方米每秒量級(jí)的洪水預(yù)報(bào)試驗(yàn)。

黃委總工程師李文學(xué)現(xiàn)場觀摩模型試驗(yàn)，隨著“洪水”演進(jìn)，他仔細(xì)觀察各灘區(qū)畸形河勢發(fā)生發(fā)展情況，不時(shí)駐足向黃科院院長王道席、副院長江恩慧詳細(xì)了解花園口、夾河灘、高村、孫口等重點(diǎn)斷面的各項(xiàng)數(shù)據(jù)特征。

在陳樓至陶城鋪50公里河段，李文學(xué)重點(diǎn)詢問了斷面形態(tài)、生產(chǎn)堤現(xiàn)狀和可能出現(xiàn)的各種狀況。他強(qiáng)調(diào)，洪水實(shí)戰(zhàn)演練過程中，要根據(jù)模型試驗(yàn)結(jié)果，加強(qiáng)對(duì)卡口河段的實(shí)時(shí)測報(bào)數(shù)據(jù)收集，切實(shí)做到險(xiǎn)情早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)警、早搶護(hù)，避免對(duì)黃河下游灘區(qū)、防洪工程造成重大影響。

近年來，為提高“模型黃河”智慧化管理運(yùn)行及測量水平，黃科院升級(jí)改造、購置新增相關(guān)試驗(yàn)設(shè)備，不斷進(jìn)行“系統(tǒng)升級(jí)”?，F(xiàn)在，通過沿程水流演進(jìn)自動(dòng)監(jiān)控拍攝系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)流場監(jiān)測和模型各部位實(shí)時(shí)全監(jiān)控，自動(dòng)采集與存儲(chǔ)水位、河勢、險(xiǎn)情等參數(shù)，大大提高了試驗(yàn)效率和試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，為黃河防汛調(diào)度提供直觀可靠的科學(xué)依據(jù)。

現(xiàn)場跟蹤觀測為深入研究提供“一手資料”

6月26日，黃科院派出5個(gè)專家組分赴黃河下游卡口河段現(xiàn)場駐守，跟蹤分析過洪能力。

在河南濮陽梁集灘、清河灘，山東梁山蔡樓灘、平陰東平灘等黃河下游重點(diǎn)灘區(qū)及河段，專家采用無人機(jī)、RTK定位儀等設(shè)備，對(duì)生產(chǎn)堤、灘地出水高度等情況進(jìn)行現(xiàn)場觀測，并實(shí)時(shí)反饋相關(guān)數(shù)據(jù)，以原型黃河實(shí)際情況檢驗(yàn)數(shù)學(xué)模型、物理模型。

測量收集400余組次數(shù)據(jù)，無人機(jī)等監(jiān)測設(shè)備拍攝現(xiàn)場照片800余張，錄制視頻100余段，對(duì)典型灘地和斷面卡口河段過流能力變化、嫩灘上水情況及生產(chǎn)堤偎水情況全面記錄——大量寶貴的一手資料，為下一步的深入研究提供了有力支撐。

智匯黃河，科技報(bào)國。幸福河畔的這支科技尖兵，牢記初心和使命，用智慧和汗水守護(hù)大河安瀾。