于福民
(天津市水文水資源管理中心,300061,天津)
天津市地處海河流域下游,有“九河下梢”之稱,境內有19條行洪河道、3座大型水庫,上有洪水、中有瀝澇、下有海潮,防洪除澇及防潮任務十分艱巨。近年受氣候變化影響,暴雨洪水等自然災害突發(fā)性、反常性、不可預見性日益凸顯,對國民經濟發(fā)展和社會穩(wěn)定及人民生命財產安全等造成嚴重威脅。
2021年 汛 期(6-10月),天 津 市降水量854 mm,較常年同期偏多7~8成,為1956年以來汛期降水量最多的一年。受流域上游及天津本市降水影響,薊運河、大清河、子牙河、漳衛(wèi)南運河等河系相繼發(fā)生1996年以后局部大洪水,汛期天津市累計入海水量達到80多億m3,超過1996年同期入海水量近20億m3,為1963年流域大洪水之后最多的一年。薊運河州河于橋水庫(大1型)最高水位21.87m(歷史第三高),最大泄量230m3/s,泄洪6.45億m3,為1996年洪水之后最大洪水。薊運河泃河楊莊節(jié)潛水庫(中型)發(fā)生2001年建庫以來最大洪水,下泄洪水2.13億m3。上游大清河北支洪水經新蓋房樞紐經白溝引河入白洋淀,導致白洋淀水位連續(xù)多日超過汛限水位,棗林莊樞紐自1996年洪水以來再次行洪,天津境內大清河深槽高水位持續(xù)多日。10月初子牙河系上游發(fā)生長歷時高強度降水,子牙新河獻縣樞紐自1996年行洪后再次行洪,洪水經天津濱海新區(qū)入海。
在防御2021年暴雨洪水過程中,天津水文部門依托國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)骨干網,通過數據采集傳輸系統(tǒng)、數據交換系統(tǒng)等應用平臺完成了從中央到?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市)、地市的水情信息共享,實時水情信息傳輸交換準確及時。利用天津市水情會商系統(tǒng)等,向天津市各級防御洪水部門提供最新水情信息、水情變化分析。利用中國洪水預報系統(tǒng)和經驗預報方案,開展天津山區(qū)水庫降雨徑流預報作業(yè),薊運河、大清河、子牙新河等平原河道應急洪水預報作業(yè),為防洪調度部門提供決策依據,發(fā)揮了“耳目”“參謀”作用,為確保天津城市防洪安全作出應有貢獻。
對天津市而言,2021年雖多條河道行洪,但沒有發(fā)生超保證標準洪水,防御洪水經受了“中等考驗”,水文情報預報部門交出了較為滿意的答卷。但也暴露出一些主客觀原因并存的問題。為了防御未來可能出現的大洪水,應戰(zhàn)“大考”,須認真審視查找防御洪澇災害過程中存在的問題,分析原因并提出改進措施和建議。
經過2021年汛期流域局部大洪水的考驗,暴露出天津市在預報、預警、預演、預案等方面存在的問題。
洪水預報方案(模型)少,預報手段落后。除山區(qū)水庫、山區(qū)河道有洪水預報方案(模型)、潮白新河有河道預報方案(模型)支撐外,薊運河、永定新河、海河干流、獨流減河等平原河道由于長年不行洪,缺乏歷史洪水資料,無法建立洪水預報方案,洪水預報以經驗預報為主。長年降水偏少、河道干枯,預報人員大多數沒有洪水預報作業(yè)實戰(zhàn)經歷。
《天津市水文測預報預案》每年汛前都要修訂完善,報市級防御洪水主管部門備案。通過2021年防御洪水檢驗,預案中原則性條款多,沒有具體落實到部門或責任人,可操作性較差,如洪水預報發(fā)布沒有執(zhí)行制作、校核、簽發(fā)等規(guī)范化流程,沒有依照本級預案提出水情預警建議、啟動應急響應,而是在上級主管部門啟動響應后才開展應急水情測預報工作。內部的水情會商機制執(zhí)行不到位,缺少水情組內成員相互了解水情、通報情報預報成果的重要一環(huán)。
產生上述問題,客觀原因是流域平原河道多年不過水,可參照的歷史洪水少之又少,不具備建立洪水預報方案條件,預案啟用和預警發(fā)布機會少;主觀原因是對洪水預報、預警、預演、預案等非工程措施重視程度不夠,缺乏經驗積累,執(zhí)行力不強。
在防御2021年洪水過程中,天津市水情服務系統(tǒng)、水情信息發(fā)布平臺提供了大量實時水情信息、超警戒(保證)預警信息,其中在薊運河、大清河沿線等水位控制站點,水位出現了上下游矛盾、水面線不連續(xù)等“失真”現象,并且與河道堤防警戒水位、保證水位等不配套,為各級洪水防御調度帶來不便。主要原因是地面不均勻沉降和高程體系不統(tǒng)一造成的。2012年洪水后天津市開展了中央報汛站點高程訂正工作,并對河道、水庫的控制指標如警戒水位、保證水位等進行了復核,基本解決了不均勻沉降和高程系不同所導致的河道水位不合理現象。距離上次沉降訂正已經過去近十年,上述站點又發(fā)生了不同程度的地面沉降。隨著中小河流水文測報基礎設施建設、山洪災害防治非工程措施建設、農村預報預警平臺建設、水資源監(jiān)控能力建設等重點項目相繼竣工,相關站點的自測報信息納入了實時水情數據庫,上述系統(tǒng)運行維護單位管理不到位導致系統(tǒng)偏差或偶然偏差。
天津市水文自動測報系統(tǒng)以采集傳輸雨量水位為主,缺少在線流量自動測報傳輸設施。薊運河2012年發(fā)生較大洪水后沿途建設了多個遙測水位站點,但沒有設置流量在線監(jiān)測站點。大清河天津境內設有多個遙測水位站,獨流減河新舊閘、入??刂普竟まr兵閘沒有流量在線監(jiān)測設施。子牙新河天津境內河道沒有設置市級水文監(jiān)測站點,只有濱海新區(qū)在入境處設有翟北橋遙測水位站,其水情信息尚未與市水情部門實現共享,入??隈R棚口閘由河北省南運河管理處管理,該站不報送實時水情信息。永定新河、海河等主要行洪河道均無在線測流設施,采用人工報送流量,時效性差。原因是受水利工程調節(jié)、冬季結冰、河道干涸等影響,考慮到設備安全防盜、防破壞,使用率、性價比(技術手段和資金問題)等因素,自動測報站點只建設了雨量、斷面水位監(jiān)測設施。
現有的水情會商系統(tǒng)、中小河流預報預警平臺、水情業(yè)務系統(tǒng)等已經開發(fā)應用多年,受到當時計算機技術、開發(fā)能力、網絡環(huán)境、經費等條件的制約,系統(tǒng)功能距離新時期“智慧水務”“智慧水文”的要求存在很大差距,對提高水情高質量服務能力支撐作用明顯不足。天津市多年沒有發(fā)生大洪水,經歷過大洪水的老職工基本已經退休,目前,從事水情工作的人員都缺乏防御大洪水的經驗和經歷,整體業(yè)務能力亟需提高。
海河流域中下游地區(qū)受人為控制和堤防、閘涵等水利工程調度影響,并因缺少水文監(jiān)測資料,建立洪水預報方案(模型)難度非常大。為此,天津長年不行洪的平原河道(蓄滯洪區(qū))預報建議采用“以測補報”“專家經驗”方法,充分發(fā)揮應急巡測能力,充分利用自測報、巡測的實時水情信息,及時建立上下游洪水水位流量經驗相關或預報站點水位流量自回歸分析,開展?jié)L動預報和實時校正,并為將來建立預報模型收集資料,2021年薊運河、大清河、子牙新河的經驗預報作業(yè)證實此方法是可行的。研討水動力模型在干枯河道應用的可行性、投資性價比,避免項目投資回報低、實用效果差。對汛期有水的北三河平原河道,爭取專項資金,與高校、科研單位合作開展水動力模型研究和應用,豐富洪水預報工具和手段。對現有洪水預報方案(模型)進行2021年預報精度和誤差評定,利用最新雨洪資料再次率定修訂模型參數。
建議報請市級水行政主管部門組織天津市水情預警發(fā)布管理辦法的審核批準,待方法批準后協調市應急部門、新聞媒體等向社會發(fā)布水情預警信息。
修訂完善《天津市水文測預報預案》,從實戰(zhàn)出發(fā)提高預案的可操作性和可執(zhí)行性。從領導干部到水文職工都要了解掌握預案內容,了解預案啟動流程,明確本人在水文測預報工作中的角色,嚴格按照預案做好水情監(jiān)測、應急巡測、水情信息服務、洪水預報、洪水預警發(fā)布等工作。
建立常態(tài)化應急水文測報和洪水預報模擬演練機制,針對薄弱環(huán)節(jié)定期或不定期組織防御洪水測預報演練,常抓不懈提高隊伍應急測報、洪水預報能力。
2022年汛前完成域內所有水情報汛站點零點高程復核訂正工作,基礎水情庫2021年水文特征值的錄入及長序列的排序復核工作,協調市局防御、規(guī)劃、調度等部門復核調整警戒水位等工程調度指標。以上核實后的成果納入水情基本數據庫,確保水情服務平臺數據準確可靠。加大水情信息報送質量管理,參照水利部情報預報中心的報汛質量考核標準制定天津市的標準,分別對中央報汛站、遙測站、臨時站等按照級別標準不同,定期考評水情報送質量。
升級改造現有中小河流預報預警平臺、水情業(yè)務系統(tǒng)、水情發(fā)布平臺,增加歷史暴雨洪水查詢對比、實時水情在線監(jiān)控、洪水預報成果展示、水情預警發(fā)布等功能。依照“十四五”規(guī)劃開展“以測補報”監(jiān)測能力建設項目,北三河平原河道水動力模型研究和應用項目建設。在隊伍建設方面定期組織專項技能培訓、河道實地查勘,了解典型歷史暴雨洪水,掌握各河系的調度方案和洪水調度原則,以及水利控制工程現狀情況。引進水文預報流域的高水平技術人才,提高洪水預報方案研發(fā)應用能力。
2021年汛期天津市雖然降水場次多、降水量偏多7~8成,但是降水時空分布相對比較均勻,未發(fā)生災難性降水過程。北部山區(qū)產生的洪水以及流域上游洪水經過長途跋涉入津后水勢相對平緩,基本屬于中小洪水范疇。據歷史記載,從明朝萬歷二十年(1592年)至1949年的358年間,殃及天津的大水災達43次,平均8年多就發(fā)生一次。特別1963年海河流域發(fā)生的特大洪水,天津近郊大范圍淹沒造成了巨大損失。1963年大水后海河流域加大治理力度,經過幾十年努力,形成了現狀“上攔、中蓄、下排”和分區(qū)導洪入海的防御洪水體系。2021年流域發(fā)生的局部大洪水再次證明海河流域發(fā)生大洪水的基本條件沒有發(fā)生改變。天津水文部門應強化“四預”支撐,完善水情服務體系和專業(yè)隊伍建設,大力開展“以測補報”,專家經驗預報與模型預報相結合,洪水預報與洪水調度相結合,解決中下游洪水受到水利工程調控和河網化影響后洪水預報難題,為各級水旱災害防御部門提供優(yōu)質服務。