金 興 平

(水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì)，湖北 武漢 430010)

以三峽水庫(kù)為核心的長(zhǎng)江流域水庫(kù)群是目前世界上最大規(guī)模的巨型水庫(kù)群，在長(zhǎng)江流域防洪、生態(tài)、供水、發(fā)電、航運(yùn)等方面發(fā)揮著重要作用。2009年以來(lái)，水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì)(以下簡(jiǎn)稱“長(zhǎng)江委”)開展了以三峽水庫(kù)為核心的長(zhǎng)江干支流控制性水庫(kù)群綜合調(diào)度研究，提出了科學(xué)協(xié)調(diào)防洪、發(fā)電、航運(yùn)、供水、泥沙、生態(tài)等多目標(biāo)的長(zhǎng)江水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度方式[1]，為充分發(fā)揮水庫(kù)群綜合效益提供了有效手段，尤其是在長(zhǎng)江流域水旱災(zāi)害防御方面，效果顯著。最近20 a，長(zhǎng)江流域先后經(jīng)歷了2010、2012年上中游區(qū)域性較大洪水，2016、2017年中下游區(qū)域性大洪水[2-3]，2020年流域性大洪水，這5場(chǎng)洪水基本包含了長(zhǎng)江流域洪水的主要形式，對(duì)后三峽時(shí)期的水庫(kù)群防洪調(diào)度進(jìn)行了全方位的檢驗(yàn)。其中2010、2012年洪水主要產(chǎn)生于長(zhǎng)江上游地區(qū)，水庫(kù)群主要對(duì)荊江河段實(shí)施防洪補(bǔ)償調(diào)度；2016、2017年洪水主要產(chǎn)生于長(zhǎng)江中下游地區(qū)，水庫(kù)群主要對(duì)城陵磯附近地區(qū)實(shí)施防洪補(bǔ)償調(diào)度；2020年則是流域性洪水，洪水先是出現(xiàn)在中下游地區(qū)，而后上中游同時(shí)發(fā)生洪水，水庫(kù)群先是主要對(duì)城陵磯附近地區(qū)實(shí)施防洪補(bǔ)償調(diào)度，而后同時(shí)對(duì)荊江河段和城陵磯附近地區(qū)實(shí)施防洪補(bǔ)償調(diào)度。3種不同來(lái)源、不同類型的洪水，防洪調(diào)度方式不盡相同，調(diào)度難度一次比一次大。

2020年7～8月長(zhǎng)江發(fā)生流域性大洪水，其中長(zhǎng)江干流發(fā)生5次編號(hào)洪水，經(jīng)水庫(kù)群盡力調(diào)蓄后中下游蓮花塘至大通江段洪峰水位仍列有實(shí)測(cè)記錄以來(lái)的第2～5位，馬鞍山至鎮(zhèn)江江段潮位超歷史；鄱陽(yáng)湖區(qū)域發(fā)生流域性超歷史大洪水，上游支流岷江發(fā)生超歷史洪水，沱江、涪江、嘉陵江以及干流朱沱至寸灘江段發(fā)生超保證洪水，三峽水庫(kù)出現(xiàn)建庫(kù)以來(lái)最大入庫(kù)流量。

1 長(zhǎng)江流域水工程聯(lián)合調(diào)度體系

2012年國(guó)家防總首次批復(fù)了《2012年度長(zhǎng)江上游水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度方案》，對(duì)三峽、二灘、紫坪埔、構(gòu)皮灘、碧口等10座水庫(kù)的調(diào)度原則和目標(biāo)、洪水調(diào)度、蓄水調(diào)度、應(yīng)急調(diào)度、調(diào)度權(quán)限、信息報(bào)送和共享等方面進(jìn)行了明確，為水庫(kù)群聯(lián)合統(tǒng)一調(diào)度提供了依據(jù)[4]。2016年納入水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度范圍的水庫(kù)增加到21座[5]，2017年又?jǐn)U展到了城陵磯河段以上的長(zhǎng)江上中游28座水庫(kù)[6]，2018年長(zhǎng)江中游漢江梯級(jí)、鄱陽(yáng)湖水系、陸水等重要控制性水庫(kù)也進(jìn)一步納入聯(lián)合調(diào)度范圍，長(zhǎng)江上中游聯(lián)合調(diào)度水庫(kù)數(shù)量增加到40座[7]，以三峽水庫(kù)為核心，溪洛渡和向家壩水庫(kù)為骨干，金沙江中游群(以下簡(jiǎn)稱金中)、雅礱江群、岷江群、嘉陵江群、烏江群、清江群、洞庭湖“四水”群和鄱陽(yáng)湖“五河”群等8個(gè)水庫(kù)群組相配合的涵蓋長(zhǎng)江湖口以上的中上游水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度體系逐步形成[8]。

2019年除長(zhǎng)江上中游40座控制性水庫(kù)外，長(zhǎng)江中下游地區(qū)的46處蓄滯洪區(qū)、宜昌至湖口河段(含洞庭湖區(qū)和鄱陽(yáng)湖區(qū))的10座重要排澇泵站以及南水北調(diào)中線引江濟(jì)漢工程、南水北調(diào)中線一期工程、南水北調(diào)東線一期工程、引江濟(jì)太等4項(xiàng)引調(diào)水工程也納入到了聯(lián)合調(diào)度范圍，長(zhǎng)江流域水工程聯(lián)合調(diào)度體系初步形成。2020年金沙江烏東德水庫(kù)也納入了聯(lián)合調(diào)度范圍，長(zhǎng)江上中游控制性水庫(kù)數(shù)量增加至41座(見圖1)，長(zhǎng)江流域防洪能力進(jìn)一步增強(qiáng)。

至此，納入長(zhǎng)江流域聯(lián)合調(diào)度范圍的水工程共計(jì)101座(處)，其中：控制性水庫(kù)總調(diào)節(jié)庫(kù)容884億m3，防洪庫(kù)容598億m3；蓄滯洪區(qū)總蓄洪容積591億m3，排澇泵站總設(shè)計(jì)排澇能力1 562 m3/s，引調(diào)水工程年設(shè)計(jì)引調(diào)水規(guī)模241億m3[9]。

2 長(zhǎng)江中下游流域水工程防洪調(diào)度目標(biāo)

長(zhǎng)江的防洪調(diào)度堅(jiān)持“蓄泄兼籌，以泄為主”的指導(dǎo)方針及“江湖兩利，左右岸兼顧，上中下游協(xié)調(diào)”的指導(dǎo)原則[10]。長(zhǎng)江流域防洪的重點(diǎn)和難點(diǎn)在長(zhǎng)江中下游地區(qū)，以防御新中國(guó)成立以來(lái)發(fā)生的最大洪水——1954年洪水為目標(biāo)。水庫(kù)工程的防洪調(diào)度目標(biāo)是三峽及上游干支流水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度，通過(guò)攔洪、削峰和錯(cuò)峰，使荊江河段的防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到100 a一遇以上，遇100 a一遇及以下洪水不需要啟用蓄滯洪區(qū)；遇1 000 a一遇洪水或類似1870年洪水時(shí)，配合蓄滯洪區(qū)運(yùn)用，可以避免荊江兩岸發(fā)生毀滅性洪水災(zāi)害；同時(shí)，使長(zhǎng)江中下游防洪能力進(jìn)一步提高，遇1954年洪水，超額洪量大幅度減少，蓄滯洪區(qū)運(yùn)用的機(jī)率和數(shù)量均進(jìn)一步減少[11]。此外，當(dāng)沙市水位超過(guò)44.5 m、城陵磯水位超過(guò)34.0 m、漢口水位超過(guò)29.0 m或者湖口水位超過(guò)22.0 m時(shí)，排澇泵站服從統(tǒng)一調(diào)度，部分泵站停止或者限制運(yùn)行，以配合保證相應(yīng)河段防洪安全。

3 2020年水工程聯(lián)合調(diào)度實(shí)踐及成效

3.1 水工程聯(lián)合調(diào)度過(guò)程

2020年汛前，40座水庫(kù)水位全部按照調(diào)度計(jì)劃消落到汛限水位以下，為防洪調(diào)度留足庫(kù)容777億m3(其中汛限水位以下217億m3)。在水利部的組織下，還專題開展了1954年洪水預(yù)報(bào)調(diào)度演練、大洪水水文監(jiān)測(cè)演練、預(yù)報(bào)調(diào)度方案的修訂完善，為迎戰(zhàn)可能發(fā)生的大洪水做好了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)準(zhǔn)備。7～8月大洪水期間，長(zhǎng)江委強(qiáng)化監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警、日夜會(huì)商分析研判，共向三峽等水庫(kù)發(fā)出調(diào)度指令94份，向相關(guān)省市發(fā)出有關(guān)蓄滯洪區(qū)、洲灘民垸、排澇泵站等防洪工程運(yùn)用文件8份。根據(jù)對(duì)水庫(kù)群攔蓄洪水的統(tǒng)計(jì)，2020年長(zhǎng)江流域聯(lián)合調(diào)度水庫(kù)群攔蓄洪水約490億m3。水工程調(diào)度情況見表1和圖2。

3.1.1長(zhǎng)江1號(hào)洪水期間水工程調(diào)度

2020年7月上旬(7月1～13日)，主要以控制城陵磯水文站不超過(guò)保證水位34.4 m、降低鄱陽(yáng)湖區(qū)水位為調(diào)度目標(biāo)，并利用三峽水庫(kù)158 m以下庫(kù)容對(duì)城陵磯附近地區(qū)實(shí)施防洪補(bǔ)償調(diào)度，同時(shí)限制城陵磯、湖口河段農(nóng)田澇片排澇泵站對(duì)江、對(duì)湖排澇，必要時(shí)啟用鄱陽(yáng)湖區(qū)洲灘民垸分蓄洪水，全力減輕長(zhǎng)江中下游防洪壓力。

圖1 長(zhǎng)江上中游聯(lián)合調(diào)度水庫(kù)群(40座)Fig.1 Joint operation reservoir groups in upper and middle reaches of Changjiang River(40 reservoirs)

表1 2020年長(zhǎng)江流域性大洪水期間水工程攔蓄量Tab.1 Storage capacity of water conservancy projects during Changjiang River Basin flood in 2020 億m3

在此期間的防洪調(diào)度以三峽水庫(kù)為主，長(zhǎng)江上游水庫(kù)群聯(lián)合運(yùn)用施以配合。三峽水庫(kù)自2020年7月1日起控制出庫(kù)流量在35 000 m3/s左右，此后逐步壓減至19 000 m3/s左右，以調(diào)度城陵磯水文站不超過(guò)保證水位34.4 m。7月2日14：00，三峽水庫(kù)入庫(kù)洪峰流量53 000 m3/s，削峰率約34%，庫(kù)水位由146.5 m左右漲至149.6 m左右后波動(dòng)，三峽水庫(kù)共攔蓄洪量約25億m3。與此同時(shí)，調(diào)度上游水庫(kù)群攔蓄洪水，減少進(jìn)入三峽水庫(kù)洪量，三峽以上上游水庫(kù)群合計(jì)攔蓄約34億m3。同期，洞庭湖水系多條支流發(fā)生多次較快漲水過(guò)程，各主要水庫(kù)預(yù)泄騰庫(kù)，適時(shí)攔蓄，減輕洞庭湖區(qū)防洪壓力，合計(jì)攔蓄約15億m3。鄱陽(yáng)湖水系水庫(kù)群攔蓄約5億m3。在上中游水庫(kù)群的全力配合下，延緩了中下游主要控制站水位上漲速度，減小了上漲幅度，蓮花塘站、湖口站水位均未超過(guò)保證水位。

3.1.2長(zhǎng)江2號(hào)洪水期間水工程調(diào)度

2020年7月中旬(7月14～21日)，主要以控制城陵磯站盡量不超過(guò)保證水位為目標(biāo)，在保證荊江河段和三峽庫(kù)區(qū)防洪安全的前提下，繼續(xù)兼顧城陵磯附近地區(qū)防洪。洞庭湖水系主要水庫(kù)在確保自身安全前提下，減少入湖水量，減輕中下游干流的防汛壓力。在預(yù)報(bào)長(zhǎng)江上游還有較大暴雨洪水的情況下，利用后續(xù)洪水來(lái)臨前的間歇期，在保證中游干流堤防安全和漢口站水位不超過(guò)29.00m的前提下，將蓮花塘站調(diào)度目標(biāo)水位適當(dāng)提高至34.90 m，三峽水庫(kù)適時(shí)加大下泄流量，盡量降低水位騰出庫(kù)容。

圖2 2020年長(zhǎng)江流域性大洪水水工程防洪調(diào)度目標(biāo)及三峽水庫(kù)運(yùn)行過(guò)程Fig.2 Flood control scheduling objectives of various water conservancy projects and operation progress of Three Gorges Reservoir during Changjiang River Rasin flood in 2020

2020年7月14～21日期間，長(zhǎng)江上游地區(qū)暴雨范圍擴(kuò)大，來(lái)水增加，金沙江、雅礱江主要水庫(kù)繼續(xù)發(fā)揮攔洪作用，合計(jì)攔蓄約59億m3。三峽水庫(kù)7月13日02：00出現(xiàn)37 000 m3/s最大流量后小幅消退，隨后又快速上漲，18日08：00出現(xiàn)入庫(kù)洪峰流量61 000 m3/s。此次過(guò)程，三峽水庫(kù)最高調(diào)洪水位為164.58 m(20日05：00，三峽建成以來(lái)7月最高調(diào)洪水位)，該階段三峽水庫(kù)共攔蓄洪水約88億m3，出庫(kù)流量由31 000 m3/s左右逐步增加至41 000 m3/s左右，但削峰率仍達(dá)到46%左右。按照調(diào)度規(guī)程，三峽水庫(kù)水位超過(guò)155 m之后，一般情況不再對(duì)城陵磯附近地區(qū)實(shí)施防洪補(bǔ)償調(diào)度。但由于洞庭湖和鄱陽(yáng)湖地區(qū)防汛形勢(shì)非常嚴(yán)峻，中下游干流及其兩湖地區(qū)堤防持續(xù)高水位運(yùn)行，通盤考慮后期水文氣象預(yù)報(bào)和流域整體防洪形勢(shì)、水庫(kù)群運(yùn)用狀況后，經(jīng)請(qǐng)示水利部同意，三峽水庫(kù)在對(duì)荊江河段實(shí)施防洪補(bǔ)償調(diào)度的同時(shí)，繼續(xù)對(duì)城陵磯地區(qū)實(shí)施防洪補(bǔ)償調(diào)度，避免城陵磯附近地區(qū)動(dòng)用蓄滯洪區(qū)分洪。同時(shí)洞庭湖、鄱陽(yáng)湖水系水庫(kù)群也攔蓄洪水約6.4億m3。通過(guò)上中游水庫(kù)群的聯(lián)合調(diào)度，蓮花塘站沒(méi)有超過(guò)保證水位。

3.1.3長(zhǎng)江3號(hào)洪水期間水工程調(diào)度

2020年7月下旬(7月22～30日)，主要以三峽水庫(kù)以最高調(diào)洪水位不超過(guò)165 m(為實(shí)現(xiàn)荊江河段100 a一遇防御目標(biāo)和三峽大壩防御特大洪水留有調(diào)度空間)、控制城陵磯站水位不超過(guò)34.9 m、盡量避免啟動(dòng)蓄滯洪區(qū)為目標(biāo)，合理利用三峽及其他干支流水庫(kù)為洞庭湖洪水?dāng)r洪、錯(cuò)峰，實(shí)現(xiàn)上游洪水與洞庭湖洪水有序錯(cuò)峰，全力減少湖區(qū)防洪壓力。

在此期間，長(zhǎng)江上游主要水庫(kù)繼續(xù)不同程度攔蓄，合計(jì)攔蓄約15億m3。鑒于預(yù)報(bào)后期仍有較大量級(jí)的洪水過(guò)程，為統(tǒng)籌上下游防洪安全，三峽水庫(kù)及時(shí)逐步加大出庫(kù)流量至45 000 m3/s，預(yù)泄騰庫(kù)，7月25日12：00庫(kù)水位降至158.56 m，準(zhǔn)備迎戰(zhàn)后續(xù)洪水。27日14：00，三峽水庫(kù)出現(xiàn)入庫(kù)洪峰流量60 000 m3/s，最大出庫(kù)流量在40 000 m3/s左右，削峰率約36%，29日08：00最高調(diào)洪水位163.36 m，該階段三峽水庫(kù)共攔蓄洪水約33億m3。同時(shí)洞庭湖、鄱陽(yáng)湖水系水庫(kù)群共攔蓄約3.9億m3。通過(guò)水庫(kù)攔洪削峰錯(cuò)峰，蓮花塘站洪峰水位(34.59 m，7月28日12：00)沒(méi)有超過(guò)34.90 m，超過(guò)34.40 m的幅度控制在0.2 m以內(nèi)。

3.1.48月上旬洪水間歇期水工程調(diào)度

2020年8月上旬(7月31日至8月10日)，長(zhǎng)江流域有快速移動(dòng)的降雨過(guò)程，雨強(qiáng)整體偏弱，降雨中心分散，流域水情出現(xiàn)平穩(wěn)間歇期，為騰庫(kù)創(chuàng)造了難得的機(jī)遇期。因此該階段的調(diào)度主要以預(yù)泄騰庫(kù)、同時(shí)保證中下游干流水位持續(xù)消退為目標(biāo)。

接上次洪水過(guò)程，三峽水庫(kù)7月29日08：00調(diào)洪高水位為163.36 m，此后持續(xù)預(yù)泄騰庫(kù)，至8月14日12：00庫(kù)水位消落至153.03 m，累計(jì)騰出防洪庫(kù)容約72億m3。上游水庫(kù)群亦借機(jī)騰庫(kù)，7月底至8月上旬累計(jì)騰出防洪庫(kù)容13億m3。及時(shí)騰出的庫(kù)容為迎戰(zhàn)接下來(lái)的長(zhǎng)江上游100 a一遇的復(fù)式洪水提供了寶貴的“武器”。

3.1.5長(zhǎng)江4號(hào)、5號(hào)洪水期間水工程調(diào)度

2020年8月中下旬(8月11日至9月1日)，長(zhǎng)江2020年第4號(hào)洪水、第5號(hào)洪水接連形成。兩次洪水洪峰流量大、間隔期短，三峽及上游水庫(kù)群的大量防洪庫(kù)容在前期洪水過(guò)程中已經(jīng)被運(yùn)用，洞庭湖地區(qū)降雨過(guò)程沒(méi)有結(jié)束、中下游干流及兩湖地區(qū)水位仍處在高位，這是水庫(kù)群防洪調(diào)度最艱難的時(shí)期。擬定該階段水工程防洪調(diào)度目標(biāo)為減輕川渝河段(特別是重慶市主城區(qū))防洪壓力、降低三峽水庫(kù)庫(kù)尾淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)、同時(shí)保障中下游地區(qū)防洪安全。

2020年8月11～31日期間，暴雨主要出現(xiàn)在岷江、沱江、嘉陵江、涪江以及上游干流區(qū)間，兩次暴雨過(guò)程強(qiáng)度巨大、落區(qū)基本重疊、且基本沒(méi)有間歇，致使岷江高場(chǎng)站發(fā)生超歷史記錄洪水，沱江、涪江、嘉陵江以及干流朱沱至寸灘江段發(fā)生超保證洪水，除了發(fā)揮暴雨區(qū)的水庫(kù)群為該流域防洪攔蓄洪水之外，動(dòng)用金沙江、雅礱江和烏江水庫(kù)群全力攔蓄水量，其中金沙江最下游梯級(jí)向家壩水庫(kù)出庫(kù)流量一度減小至4 000 m3/s，烏江流域水庫(kù)群也通過(guò)上下游梯級(jí)配合，將彭水水庫(kù)的日均下泄流量減小至300 m3/s。長(zhǎng)江上游水庫(kù)群(不含三峽)累計(jì)攔蓄洪量約82.1億m3。其中，4號(hào)洪水期間總攔蓄洪量約20.5億m3，5號(hào)洪水期間總攔蓄洪量約61.6億m3。正是這些水庫(kù)的攔蓄，才將寸灘站90 a一遇的洪峰削減至20 a一遇，將130 a一遇的7 d洪量減小至40 a一遇。經(jīng)過(guò)上游水庫(kù)群全力攔蓄之后，4號(hào)和5號(hào)洪水三峽水庫(kù)入庫(kù)洪峰流量仍分別達(dá)到62 000 m3/s和75 000 m3/s。三峽水庫(kù)的調(diào)度既需要滿足中下游地區(qū)防洪要求，又要最大程度地降低三峽水庫(kù)庫(kù)尾淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)，減輕庫(kù)區(qū)防洪壓力。由于三峽水庫(kù)為河道性水庫(kù)，庫(kù)尾水面線受到入庫(kù)洪峰、壩前水位和出庫(kù)流量等因素的影響，這也是調(diào)度的關(guān)鍵點(diǎn)之一，需要通過(guò)上游水庫(kù)削減入庫(kù)洪峰，控制三峽水庫(kù)壩前水位降低洪水的起調(diào)水位，從而減小庫(kù)尾洪水楔形體、降低庫(kù)尾水位。在此過(guò)程中三峽水庫(kù)控制出庫(kù)流量由41 500 m3/s逐步增加至49 400 m3/s，削峰率分別達(dá)到33%和34%，庫(kù)水位最高漲至167.65 m。三峽水庫(kù)4號(hào)、5號(hào)洪水期間分別攔蓄洪水25.65億m3和81.89億m3，累計(jì)攔蓄約108億m3，避免了使用荊江分洪區(qū)分洪。

3.2 水工程調(diào)度成效

據(jù)長(zhǎng)江委水文局反演計(jì)算，通過(guò)上中游水庫(kù)群的聯(lián)合運(yùn)用，可降低長(zhǎng)江干流川渝河段洪峰水位2.9～3.3 m，降低中下游干流宜昌至大通河段最高水位0.3～3.6 m，避免了宜昌至石首河段水位超保證水位，縮短中下游干流各站超警時(shí)間8～22 d。長(zhǎng)江干流主要控制站還原特征值見表2。

2020年1號(hào)洪水期間(7月2～12日)，上中游水庫(kù)群攔蓄洪水約73億m3，降低城陵磯蓮花塘洪峰水位0.8 m左右，降低漢口站洪峰水位0.5 m左右，降低湖口站洪峰水位0.2 m左右；其中，三峽水庫(kù)共攔蓄洪水約25億m3，降低蓮花塘洪峰水位0.2 m左右，降低漢口站洪峰水位0.1 m左右，降低湖口站洪峰水位0.1 m左右。此外，根據(jù)江西省提供的信息，截至7月15日，鄱陽(yáng)湖區(qū)185座單退圩全部運(yùn)用，蓄洪容積總計(jì)約24億m3，經(jīng)初步分析，降低鄱陽(yáng)湖湖區(qū)水位約0.2～0.3 m。

2020年2號(hào)洪水期間(7月12～21日)，上中游水庫(kù)群攔蓄洪水約173億m3。其中，長(zhǎng)江上游水庫(kù)群(不含三峽水庫(kù))攔蓄洪水約59億m3，將三峽水庫(kù)入庫(kù)洪峰流量從70 000 m3/s削減至61 000 m3/s；三峽水庫(kù)攔蓄洪水約88億m3。長(zhǎng)江上中游水庫(kù)群聯(lián)合運(yùn)用，降低沙市站、監(jiān)利站、蓮花塘站、漢口站洪峰水位分別約1.0，1.5，1.6，1.7 m，其中三峽水庫(kù)發(fā)揮了50%以上的作用。

2020年3號(hào)洪水期間(7月25～28日)，上中游水庫(kù)群攔蓄洪水約56億m3。其中，長(zhǎng)江上游水庫(kù)群(不含三峽水庫(kù))攔蓄洪水約15.5億m3，將三峽水庫(kù)入庫(kù)洪峰流量從67 000 m3/s削減至60 000 m3/s，三峽水庫(kù)攔蓄洪水約33億m3；洞庭湖主要水庫(kù)攔蓄約3.5億m3，清江梯級(jí)水庫(kù)攔蓄約2億m3，其他水庫(kù)攔蓄約2億m3。長(zhǎng)江上中游水庫(kù)群聯(lián)合運(yùn)用，降低蓮花塘站洪峰水位約0.6 m，降低漢口站洪峰水位約0.4 m，其中三峽水庫(kù)發(fā)揮了60%以上的作用。

2020年8月洪水為長(zhǎng)江上游發(fā)生的一次復(fù)式洪水過(guò)程，相繼出現(xiàn)4號(hào)和5號(hào)編號(hào)洪水，上游水庫(kù)群實(shí)施聯(lián)合調(diào)度，累計(jì)攔蓄約190億m3。其中，三峽水庫(kù)攔蓄約108億m3，其它水庫(kù)攔蓄約82億m3。通過(guò)上中游水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度，降低李莊、瀘州、朱沱、寸灘站洪峰水位分別約為3.2，2.9，3.3，3.0 m，降低宜昌至蓮花塘江段洪峰水位2.0～3.6 m，降低漢口至大通江段 水位1.1～2.0m。經(jīng)水庫(kù)群攔蓄后，宜昌及以下各站僅為常遇洪水，避免了荊江分洪區(qū)的啟用。

4 啟示與思考

經(jīng)過(guò)10多年持續(xù)不斷的研究、實(shí)踐、再研究、再實(shí)踐，長(zhǎng)江流域水工程聯(lián)合防洪調(diào)度體系逐漸打磨成型，經(jīng)歷2010、2012、2016、2017、2020年上中游、中下游、全流域3種不同洪水類型的檢驗(yàn)，防洪預(yù)報(bào)調(diào)度方式等技術(shù)手段也日趨成熟完善。水工程聯(lián)合調(diào)度的防洪減災(zāi)成效非常顯著，但也還存在一些值得深入思考和研究的問(wèn)題。

4.1 實(shí)時(shí)調(diào)度中需要把握的問(wèn)題

長(zhǎng)江流域的水庫(kù)大多以防洪作為首要任務(wù)，只有首先落實(shí)防洪安全的前提下，才能發(fā)揮好水庫(kù)的綜合效益。筆者曾提出將水庫(kù)調(diào)度劃分為規(guī)劃設(shè)計(jì)、聯(lián)合運(yùn)用和實(shí)時(shí)調(diào)度三個(gè)層面[8]或者稱為三個(gè)調(diào)度場(chǎng)景，郭生練也提出梯級(jí)水庫(kù)運(yùn)行期設(shè)計(jì)洪水[12]，試圖提出處理好聯(lián)合調(diào)度與單庫(kù)調(diào)度、實(shí)時(shí)調(diào)度與調(diào)度規(guī)程之間關(guān)系的一些辦法。水庫(kù)的調(diào)度規(guī)程基本以典型設(shè)計(jì)洪水為分析基礎(chǔ)，確定其調(diào)度目標(biāo)、任務(wù)和原則，一般采用最大的外包邊界條件，條款也較為寬泛，靈活性較大，遇重要節(jié)點(diǎn)調(diào)度決策難度大，但它是水庫(kù)調(diào)度的根本大法，是調(diào)度決策的主要依據(jù)。實(shí)時(shí)調(diào)度過(guò)程中面對(duì)的是各種各樣的的場(chǎng)次洪水過(guò)程，加上上游水庫(kù)的調(diào)節(jié)影響，其洪水來(lái)源、組成、洪峰、洪量及其過(guò)程與天然條件下的設(shè)計(jì)值差別很大。一方面應(yīng)當(dāng)按照流域整體防洪目標(biāo)和任務(wù)，根據(jù)流域水庫(kù)群投運(yùn)后的水文情勢(shì)變化，研究制定水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度計(jì)劃，將防洪任務(wù)分解落實(shí)到每一座水庫(kù)或群組；另一方面在實(shí)時(shí)調(diào)度層面需要通過(guò)分析研判流域整體防洪形勢(shì)(包括水庫(kù)群運(yùn)用狀況)、各場(chǎng)次洪水的來(lái)源和組成及其未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的變化趨勢(shì)，以調(diào)度規(guī)程(聯(lián)合調(diào)度計(jì)劃)為依據(jù)，確定每場(chǎng)洪水過(guò)程的階段調(diào)度目標(biāo)及其調(diào)度方案。因?yàn)榇蟮暮樗^(guò)程總是在不斷發(fā)展變化的，因此每一次洪水過(guò)程調(diào)度方案的確定要立足于短期水文氣象預(yù)報(bào)，調(diào)度策略上則根據(jù)暴雨洪水過(guò)程的中期預(yù)測(cè)適度把握，但是任何情況下都需要留有余地或者后手。其中對(duì)流域整體防洪形勢(shì)的研判和對(duì)未來(lái)短期雨水情預(yù)報(bào)及其中期水文氣象變化趨勢(shì)的預(yù)測(cè)是科學(xué)制定階段調(diào)度方案的關(guān)鍵，滾動(dòng)分析預(yù)報(bào)、綜合會(huì)商是避免由于預(yù)報(bào)的不確定性帶來(lái)調(diào)度決策失誤的有效方法和措施。

4.2 期待水文氣象預(yù)報(bào)技術(shù)新的突破

在水庫(kù)調(diào)度中是否使用水文氣象預(yù)報(bào)是一個(gè)有爭(zhēng)議的話題，鑒于預(yù)報(bào)具有不確定性，以前從偏安全的角度考慮只是將預(yù)報(bào)作為參考，而不是作為調(diào)度的邊界條件之一。但如果不使用預(yù)報(bào)，三峽水庫(kù)汛期的運(yùn)行水位將會(huì)是始終維持在汛限水位一條線上，防洪是也有可能出現(xiàn)下游防洪異常緊張或者需要運(yùn)用蓄滯洪區(qū)分蓄洪水，而水庫(kù)還剩余大量調(diào)節(jié)庫(kù)容的情況。從長(zhǎng)江水工程聯(lián)合調(diào)度實(shí)踐來(lái)看，水文氣象預(yù)報(bào)的使用對(duì)于充分發(fā)揮水工程的防洪減災(zāi)等綜合效益具有重要作用。但是隨著水工程調(diào)度范圍的不斷擴(kuò)大，對(duì)水文預(yù)報(bào)預(yù)見期的要求越來(lái)越長(zhǎng)，對(duì)預(yù)報(bào)精度的要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的水文預(yù)報(bào)已經(jīng)無(wú)法滿足像長(zhǎng)江這樣大流域水工程聯(lián)合調(diào)度的需要。一方面需要向氣象預(yù)報(bào)要預(yù)見期，將水文預(yù)見期內(nèi)的降雨作為輸入，減小由于預(yù)見期降雨帶來(lái)的過(guò)大的水文預(yù)報(bào)誤差；另一方面要?jiǎng)?chuàng)新水文預(yù)報(bào)方法，將傳統(tǒng)的以機(jī)理方法為主的水文預(yù)報(bào)模型與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型結(jié)合起來(lái)，走機(jī)理模型與數(shù)據(jù)模型融合發(fā)展之路。既發(fā)揮傳統(tǒng)模型具有很強(qiáng)的物理基礎(chǔ)的優(yōu)勢(shì)，建立模型庫(kù)；又發(fā)揮大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)在相似性分類分析、迭代學(xué)習(xí)等方面的優(yōu)勢(shì)， 從時(shí)空等維度精細(xì)化模型參數(shù)，實(shí)現(xiàn)模型參數(shù)自優(yōu)化、預(yù)報(bào)成果的自校正，分類分型模擬水文過(guò)程，提升對(duì)不同類型、組成水文過(guò)程的預(yù)報(bào)能力和水平；基于調(diào)度目標(biāo)、對(duì)象和調(diào)度規(guī)則建立全河系預(yù)報(bào)調(diào)度知識(shí)圖譜，基于歷史預(yù)報(bào)調(diào)度案例建立典型洪水預(yù)報(bào)調(diào)度知識(shí)圖譜，建設(shè)長(zhǎng)江洪水預(yù)報(bào)調(diào)度規(guī)則庫(kù)和長(zhǎng)江歷史洪水預(yù)報(bào)調(diào)度案例庫(kù)。

4.3 建設(shè)以長(zhǎng)江流域水模擬為基礎(chǔ)的控制性水利工程綜合調(diào)度支持系統(tǒng)

首先建立從大氣降水-坡面產(chǎn)流-河道匯流-湖庫(kù)調(diào)蓄的覆蓋全流域的水模擬系統(tǒng)，對(duì)江河湖庫(kù)水文要素進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)與預(yù)警，對(duì)各主要節(jié)點(diǎn)水位、流量等要素未來(lái)的變化作出預(yù)報(bào)，根據(jù)調(diào)度規(guī)則庫(kù)模擬水工程進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而自動(dòng)模擬流域水文要素的發(fā)展變化，為水工程聯(lián)合調(diào)度中的預(yù)報(bào)調(diào)度一體化提供統(tǒng)一的基礎(chǔ)算法。在長(zhǎng)江上中游水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度基礎(chǔ)上，將調(diào)度對(duì)象從目前40座水庫(kù)擴(kuò)展至165座引調(diào)水工程、涵閘、泵站等控制性水利工程，調(diào)度目標(biāo)從防洪、水量調(diào)度擴(kuò)展至水生態(tài)、泥沙、應(yīng)急等方面，構(gòu)建基于統(tǒng)一技術(shù)架構(gòu)的多源數(shù)據(jù)匯集平臺(tái)、綜合調(diào)度數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用支撐平臺(tái)、應(yīng)用為一體的綜合調(diào)度支持系統(tǒng)。擬建中的系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)服務(wù)、計(jì)算服務(wù)與業(yè)務(wù)應(yīng)用解耦分離的設(shè)計(jì)，以微服務(wù)模式構(gòu)建業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)同，且更有利于數(shù)據(jù)、模型、業(yè)務(wù)拓展的更新迭代。系統(tǒng)的建設(shè)將提高信息化支撐服務(wù)能力，提升調(diào)度決策智能化水平，實(shí)現(xiàn)流域防洪、水量、水生態(tài)等多目標(biāo)綜合調(diào)度，為全面推進(jìn)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶高質(zhì)量發(fā)展提供強(qiáng)有力的水利支撐與保障。

致 謝

本文中有關(guān)調(diào)度效益計(jì)算和洪水還原計(jì)算由長(zhǎng)江水利委員會(huì)水旱災(zāi)害防御局和水文局提供，特表感謝！本文2020年水文要素的統(tǒng)計(jì)分析源自報(bào)汛數(shù)據(jù)。