摘要：針對(duì)河庫(kù)及蓄滯洪區(qū)洪水預(yù)報(bào)調(diào)度一體化技術(shù)薄弱，尤其面臨大洪水調(diào)度決策難以實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)模擬的問題，從空間拓?fù)涓呕?、通用化模型?kù)構(gòu)建及方案數(shù)字化、調(diào)度規(guī)則庫(kù)構(gòu)建和智能應(yīng)用3個(gè)方面介紹了預(yù)報(bào)調(diào)度一體化體統(tǒng)構(gòu)建的流程和要點(diǎn)，并基于大湖演算模型和水力學(xué)模型提出了可考慮蓄滯洪區(qū)的通用性預(yù)報(bào)模型，以及水庫(kù)庫(kù)區(qū)水面線預(yù)報(bào)模擬模型方法，通過空間拓?fù)涓呕驼{(diào)度策略設(shè)置可實(shí)現(xiàn)河、庫(kù)、蓄滯洪區(qū)的上下游聯(lián)動(dòng)模擬計(jì)算。以長(zhǎng)江流域三峽水庫(kù)、中下游河湖及蓄滯洪區(qū)為研究區(qū)域，重點(diǎn)闡述了改進(jìn)模型構(gòu)建、預(yù)報(bào)調(diào)度一體化體系構(gòu)建、模擬調(diào)度技術(shù)應(yīng)用等環(huán)節(jié)，形成了長(zhǎng)江中下游水工程聯(lián)合調(diào)度的體系方案，并通過設(shè)置預(yù)演洪水場(chǎng)景，分析了模擬的效果和合理性。研究成果可為涉及多類復(fù)雜水工程聯(lián)合調(diào)度的區(qū)域提供技術(shù)參考，為長(zhǎng)江流域水工程實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)調(diào)度和場(chǎng)景推演提供計(jì)算工具和決策依據(jù)。

關(guān) 鍵 詞：水文預(yù)報(bào)；預(yù)報(bào)調(diào)度一體化體系；大湖演算模型；水力學(xué)模型；水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度；蓄滯洪區(qū)；長(zhǎng)江流域

中圖法分類號(hào)：TV697

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.10.007

0 引 言

預(yù)報(bào)作為防洪的重要非工程措施，和水庫(kù)調(diào)度是緊密相連、密不可分的，水文預(yù)報(bào)是水庫(kù)jfaRqzpQTpEAv3tAZ+GOMCv58QCizFzaC2X9pGFb12c=調(diào)度的重要支撐，水庫(kù)調(diào)度的結(jié)果很大程度上取決于水文預(yù)報(bào)的精度，同時(shí)水庫(kù)調(diào)度又對(duì)水文預(yù)報(bào)的結(jié)果產(chǎn)生影響。水工程的相繼運(yùn)行使河道具有多阻斷特征，洪水傳播特性改變，影響水文預(yù)報(bào)精度。水工程的運(yùn)行調(diào)度結(jié)合防洪等其他功能也需以相應(yīng)的運(yùn)行策略和預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)，來減少運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，最大程度提升工程效益。因此，預(yù)報(bào)調(diào)度一體化是實(shí)現(xiàn)流域水資源綜合利用的重要技術(shù)手段。

近年來，水利信息化取得高速發(fā)展^［1］，國(guó)內(nèi)外各機(jī)構(gòu)、學(xué)者對(duì)防洪預(yù)報(bào)調(diào)度技術(shù)開展了深入的研究^［2-4］，并逐步完善實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和業(yè)務(wù)化^［5-7］。如陳瑜彬等^［6］基于面向大數(shù)據(jù)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)理念、河網(wǎng)空間拓?fù)潢P(guān)系概化、海量數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g(shù)開發(fā)了洪水預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)，可根據(jù)調(diào)度需求動(dòng)態(tài)構(gòu)建預(yù)報(bào)調(diào)度體系，高效、高精度實(shí)現(xiàn)流域預(yù)報(bào)調(diào)度。

中國(guó)重要河流尤其是大江大河，其防洪體系基本以堤防、重要水庫(kù)、蓄滯洪區(qū)等工程與防洪非工程措施相配套為主，考慮歷史上典型大洪水和氣候變化，水庫(kù)群的可攔蓄洪量仍存在無法完全消納超額洪量的風(fēng)險(xiǎn)。蓄滯洪區(qū)為河流防洪工程體系的最后幾道防線，已有不少學(xué)者對(duì)蓄滯洪區(qū)的使用進(jìn)行了分析，提出了蓄滯洪區(qū)的洪水演進(jìn)計(jì)算方法^［8］，對(duì)典型蓄滯洪區(qū)的分洪問題和效果進(jìn)行了研究^［9-11］。但系統(tǒng)、整體地納入全部可用蓄滯洪區(qū)，以及兼顧上游水庫(kù)庫(kù)區(qū)調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)和蓄滯洪區(qū)分洪并應(yīng)用于流域大尺度的聯(lián)合預(yù)報(bào)調(diào)度一體化還未實(shí)現(xiàn)，在遇分洪決策或超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)難以快速給出結(jié)果支撐。

考慮長(zhǎng)江中下游防洪的重要性和復(fù)雜性^［12-13］，本文依托長(zhǎng)江流域防洪預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)、綜合調(diào)度系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)^［14-16］，在原有的預(yù)報(bào)調(diào)度一體化體系^［6］的基礎(chǔ)上，分析現(xiàn)狀水工程條件及流域河湖特征，考慮蓄滯洪區(qū)的預(yù)報(bào)手段改進(jìn)、調(diào)度策略一體化實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和技術(shù)難點(diǎn)，提出了河庫(kù)及蓄滯洪區(qū)通用性預(yù)報(bào)模型，以期為長(zhǎng)江流域水工程實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)調(diào)度和場(chǎng)景推演提供計(jì)算工具和決策依據(jù)，并為預(yù)報(bào)調(diào)度一體化技術(shù)的推進(jìn)和完善提供建議和支撐。

1 預(yù)報(bào)調(diào)度一體化模擬體系構(gòu)建技術(shù)

1.1 技術(shù)難點(diǎn)

洪水預(yù)報(bào)調(diào)度一體化體系，是面向存在多個(gè)水工程、防洪控制節(jié)點(diǎn)的河流，通過設(shè)置符合各區(qū)域產(chǎn)匯流特性的洪水預(yù)報(bào)方案，進(jìn)行水工程、防洪控制節(jié)點(diǎn)的洪水預(yù)報(bào)，并數(shù)字化水工程調(diào)度規(guī)則和防洪目標(biāo)，進(jìn)行預(yù)報(bào)與調(diào)度交互計(jì)算的體系。通過預(yù)報(bào)調(diào)度一體化體系構(gòu)建和應(yīng)用，可對(duì)水工程、河流防洪節(jié)點(diǎn)進(jìn)行仿真模擬和實(shí)時(shí)調(diào)度決策。構(gòu)建一體化體系主要有以下4個(gè)技術(shù)難點(diǎn)：

（1）水工程運(yùn)行后改變了河流的天然過流狀態(tài)，基于天然來水的傳統(tǒng)預(yù)報(bào)方案在水工程人工操作影響下預(yù)報(bào)精度有待提高；河流水力特性的改變意味著需引入或改進(jìn)預(yù)報(bào)模型方法以適應(yīng)現(xiàn)狀水流規(guī)律，對(duì)提高水文預(yù)報(bào)精度、指導(dǎo)水工程精細(xì)化調(diào)度很有必要。

（2）水工程影響下河流呈現(xiàn)的多阻斷特征，使河流水文預(yù)報(bào)分割成多段以河道或水庫(kù)為節(jié)點(diǎn)的預(yù)報(bào)調(diào)度計(jì)算單元，分別演算再人工交互，大大降低了預(yù)報(bào)、決策的效率和時(shí)效性，如何把一系列計(jì)算子單元串、并聯(lián)成長(zhǎng)河系的連續(xù)演算模式，也是預(yù)報(bào)調(diào)度一體化體系構(gòu)建的關(guān)鍵和難點(diǎn)。

（3）水工程種類眾多，承擔(dān)的防洪任務(wù)也不盡相同，歸納、提取通用性調(diào)度規(guī)則并視防洪目標(biāo)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)用、人工干預(yù)，也是實(shí)現(xiàn)合理運(yùn)用各項(xiàng)水工程、使效益最大化的難點(diǎn)和重要手段。

（4）水庫(kù)、河道防洪目標(biāo)不一致，來水條件復(fù)雜，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)水庫(kù)庫(kù)區(qū)土地、移民淹沒風(fēng)險(xiǎn)和下游河道防洪風(fēng)險(xiǎn)，盡量避免可能的災(zāi)害損失，提升防洪調(diào)度效益，需構(gòu)建精細(xì)的預(yù)報(bào)調(diào)度模型作為模擬計(jì)算工具，支撐預(yù)演風(fēng)險(xiǎn)分析和實(shí)時(shí)調(diào)度決策。

1.2 預(yù)報(bào)調(diào)度一體化體系構(gòu)建

預(yù)報(bào)調(diào)度體系構(gòu)建需滿足流域大型水庫(kù)單庫(kù)預(yù)報(bào)調(diào)度和聯(lián)合調(diào)度以及流域防汛水情預(yù)報(bào)精度和預(yù)見期的要求，以大型水庫(kù)、重要水文站、防汛節(jié)點(diǎn)、蓄滯洪區(qū)等為控制斷面構(gòu)建流域預(yù)報(bào)調(diào)度一體化體系，主要有3個(gè)方面：

（1）基于空間拓?fù)涓呕瘓D^［6］的預(yù)報(bào)調(diào)度體系構(gòu)建。分析流域中水庫(kù)、水文水位站、蓄滯洪區(qū)等重要預(yù)報(bào)調(diào)度節(jié)點(diǎn)的空間關(guān)系和水力聯(lián)系，以概化圖形式采用串、并聯(lián)方式將復(fù)雜河網(wǎng)抽象化，并分類定義概化框圖的屬性（包括測(cè)站節(jié)點(diǎn)類型、防洪信息等），以期為不同類型節(jié)點(diǎn)映射配套的預(yù)報(bào)方案和調(diào)度規(guī)則；采用樹形分層方法定義概化圖層次，劃分深度并定義計(jì)算優(yōu)先級(jí)，實(shí)現(xiàn)體系的連續(xù)演算。

（2）通用化預(yù)報(bào)模型庫(kù)構(gòu)建及預(yù)報(bào)方案數(shù)字化。常用的洪水預(yù)報(bào)模型包括新安江模型^［17］、API模型、馬斯京根演算模型、水庫(kù)調(diào)洪模型等，以及考慮江湖調(diào)蓄作用的大湖演算模型、適用于不同水流流態(tài)的水力學(xué)模型和分洪潰口模型等。將各模型算法進(jìn)行獨(dú)立地通用模塊化處理，通過數(shù)據(jù)庫(kù)接口進(jìn)行集成，控制斷面節(jié)點(diǎn)預(yù)報(bào)方案（設(shè)置模型參數(shù)）可按需靈活調(diào)用。

（3）調(diào)度規(guī)則庫(kù)構(gòu)建及智能調(diào)用。不同水工程調(diào)度規(guī)程形成各自的特征規(guī)則庫(kù)，通過挖掘、分類提取通用規(guī)則庫(kù)，形成樹狀層次結(jié)構(gòu)；根據(jù)水工程特性和流域防洪要求，基于調(diào)度規(guī)則庫(kù)制定通用調(diào)度方案，按優(yōu)先級(jí)實(shí)現(xiàn)多層級(jí)調(diào)用。調(diào)度規(guī)則庫(kù)主要為調(diào)度節(jié)點(diǎn)運(yùn)行控制約束，包含：① 水庫(kù)調(diào)度方式；② 調(diào)度節(jié)點(diǎn)所在河道行洪能力，主要是防洪控制站斷面的行洪參數(shù)，一般包括警戒水位、保證水位、堤防高程等;③ 蓄滯洪區(qū)的分洪條件，包括閘前水位、分洪能力、蓄洪容積、分洪方式等。在確定影響目標(biāo)調(diào)度節(jié)點(diǎn)的調(diào)度對(duì)象范圍后，根據(jù)以下規(guī)則推算水工程組合調(diào)度方案：① 水庫(kù)和蓄滯洪區(qū)同時(shí)存在，優(yōu)先利用水庫(kù)，調(diào)度水庫(kù)不能保障目標(biāo)調(diào)度節(jié)點(diǎn)防洪安全時(shí)，動(dòng)用蓄滯洪區(qū)；② 存在多個(gè)水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度時(shí)，或根據(jù)匯流時(shí)間，或根據(jù)攔蓄效果差異，推薦水庫(kù)組合；③ 存在多個(gè)水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度時(shí)，可根據(jù)來水的地區(qū)組成情況，推薦水庫(kù)組合；④ 存在多個(gè)水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度時(shí)，可根據(jù)各備選方案剩余防洪庫(kù)容應(yīng)對(duì)全流域防洪能力的差異，推薦水庫(kù)組合；⑤ 動(dòng)用蓄滯洪區(qū)時(shí)，根據(jù)蓄滯洪區(qū)啟用次序、啟動(dòng)條件、分洪方式、分洪效果等因素，推薦蓄滯洪區(qū)啟用組合。

1.3 蓄滯洪區(qū)通用性處理技術(shù)

蓄滯洪區(qū)同樣作為調(diào)度節(jié)點(diǎn)，其通用性處理與水庫(kù)類似，但也有所不同。一般而言，對(duì)蓄滯洪區(qū)的分蓄洪主要采用一維、二維水力學(xué)模型進(jìn)行模擬，可充分考慮蓄滯洪區(qū)對(duì)洪量的吞吐作用。但綜合考慮計(jì)算效率和準(zhǔn)確性，結(jié)合防洪調(diào)度需求，蓄滯洪區(qū)的計(jì)算往往針對(duì)分洪后對(duì)水位的壓減效果，實(shí)際作業(yè)預(yù)報(bào)中以經(jīng)驗(yàn)方法為主。當(dāng)面臨流域面積大、蓄滯洪區(qū)分布廣且數(shù)量多、實(shí)際運(yùn)用資料缺乏、蓄滯洪區(qū)地形資料不足等情況時(shí)，考慮預(yù)報(bào)調(diào)度交互效率的需求，提出蓄滯洪區(qū)的通用性處理方式，如下：

（1）定義屬性并分類。對(duì)納入預(yù)報(bào)調(diào)度一體化體系的蓄滯洪區(qū)進(jìn)行分類，分類屬性包括蓄滯洪區(qū)位置信息、有效容積、重要性、經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度、人口數(shù)量等，確定各蓄滯洪區(qū)的啟用優(yōu)先級(jí)別。比如長(zhǎng)江中下游42處蓄滯洪區(qū)，按啟用優(yōu)先級(jí)分為重要、一般和保留屬性。

（2）設(shè)置分洪規(guī)則庫(kù)。對(duì)各處蓄滯洪區(qū)啟用條件進(jìn)行整理并指標(biāo)化，與河流水系預(yù)報(bào)控制節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。

（3）分洪潰口模型計(jì)算。蓄滯洪區(qū)分洪類型分為扒口、爆破、開閘等，按分洪類型設(shè)置特征參數(shù)庫(kù)，并將適用的分洪潰口演算模型^［18］納入預(yù)報(bào)調(diào)度體系，以點(diǎn)、線源的形式與流域分洪控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行耦合，實(shí)現(xiàn)洪水連續(xù)演進(jìn)和分洪的計(jì)算互饋。

2 預(yù)報(bào)體系模型方法

2.1 考慮分蓄洪的河道預(yù)報(bào)模型方法

對(duì)于預(yù)報(bào)要素為流量的河道防洪控制節(jié)點(diǎn)，蓄滯洪區(qū)的啟用與否主要影響該節(jié)點(diǎn)的來水量。通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算分洪流量過程，以旁側(cè)出流的方式，結(jié)合洪水演算方法可獲得節(jié)點(diǎn)的流量預(yù)報(bào)。對(duì)于預(yù)報(bào)要素為水位的河道防洪控制節(jié)點(diǎn)，一般采用上下游水位相關(guān)圖等方法計(jì)算，江湖影響復(fù)雜的區(qū)域一般采用大湖演算模型進(jìn)行預(yù)報(bào)。對(duì)于前者，常采用水位流量關(guān)系或經(jīng)驗(yàn)方法分析，對(duì)于后者，同樣也是改變大湖演算模型中的入流過程來反映分蓄洪區(qū)影響。以下重點(diǎn)介紹考慮分蓄洪的大湖演算模型方法。

為了實(shí)時(shí)計(jì)算分析蓄滯洪區(qū)運(yùn)用對(duì)干流水位的影響，對(duì)大湖演算模型^［19-20］進(jìn)行改進(jìn)，建立考慮蓄滯洪區(qū)運(yùn)用影響的大湖演算實(shí)時(shí)調(diào)度模型。

大湖演算模型的理論依據(jù)為水量平衡，在長(zhǎng)江中下游干流河道的水情預(yù)報(bào)中廣泛應(yīng)用。其原理是將槽蓄能力大的河道看作天然湖泊，河道的槽蓄曲線當(dāng)作湖泊的容積曲線，河道控制斷面的水位流量關(guān)系線當(dāng)作湖泊的出流（泄流）曲線，并基于水量平衡方程進(jìn)行調(diào)洪演算。蓄滯洪區(qū)運(yùn)用后，河道里的洪水向蓄滯洪區(qū)排灌，相當(dāng)于減少湖泊的入流；洪水滯留蓄滯洪區(qū)并與河道洪水連成一片，相當(dāng)于增加河道的槽蓄能力，在槽蓄曲線上表征為同一水位級(jí)下槽蓄容量值增大。因此，對(duì)于大湖演算模型而言，蓄滯洪區(qū)運(yùn)用前后模型的本質(zhì)沒有發(fā)生改變，發(fā)生變化的僅有入流過程和槽蓄曲線，其中，入流過程需減去啟用蓄滯洪區(qū)的進(jìn)洪過程，槽蓄曲線需加上蓄滯洪區(qū)的容積曲線。

2.2 水庫(kù)庫(kù)區(qū)水面線預(yù)報(bào)模型方法

對(duì)于水庫(kù)節(jié)點(diǎn)而言，在日常防洪預(yù)報(bào)調(diào)度中重點(diǎn)關(guān)注入、出庫(kù)流量和庫(kù)水位，均主要針對(duì)水庫(kù)自身調(diào)洪和下游河道的防洪安全，采用調(diào)洪模型即可解決水庫(kù)節(jié)點(diǎn)的預(yù)報(bào)調(diào)度計(jì)算問題。而對(duì)于庫(kù)區(qū)沿程具有防洪風(fēng)險(xiǎn)的水庫(kù)，還需增加庫(kù)區(qū)水面線的預(yù)報(bào)分析。通過構(gòu)建庫(kù)區(qū)水面線預(yù)報(bào)模型，計(jì)算場(chǎng)次洪水中入庫(kù)洪水在庫(kù)區(qū)的演進(jìn)過程以及水庫(kù)調(diào)洪水位變化過程，分析庫(kù)區(qū)沿程同時(shí)刻的水面線、洪水過程中的最高水面線，與移民線、土地線等設(shè)計(jì)回水成果進(jìn)行對(duì)比，可進(jìn)一步為實(shí)時(shí)調(diào)度中分析庫(kù)區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)提供依據(jù)。

庫(kù)區(qū)水面線模型主要采用水力學(xué)模型，以圣維南方程組為基礎(chǔ)，基于不同差分格式對(duì)公式進(jìn)行離散，采用“追趕法”等數(shù)值計(jì)算方法對(duì)離散方程進(jìn)行聯(lián)立求解。

根據(jù)水庫(kù)庫(kù)區(qū)河流水系的特征可概化為一維、二維水力學(xué)模型，針對(duì)河道型水庫(kù)基本以一維模型為主?？紤]水庫(kù)預(yù)報(bào)調(diào)度的需求，水面線預(yù)報(bào)模型可用于水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算。因此，針對(duì)水庫(kù)的水力學(xué)模型上邊界為上游流量過程，下邊界設(shè)置為閉合邊界，并在靠近壩址處設(shè)置虛擬出流河道，在該河道上設(shè)置可控水工建筑物，以虛擬泵站抽水的形式給定出庫(kù)流量序列，反推庫(kù)水位變化過程，進(jìn)而得到庫(kù)區(qū)沿程各計(jì)算節(jié)點(diǎn)的水位，形成庫(kù)區(qū)水面線。

3 實(shí)例分析

3.1 研究區(qū)域

以2022年長(zhǎng)江流域水工程現(xiàn)狀為背景，范圍包括長(zhǎng)江流域納入聯(lián)合調(diào)度的51座水庫(kù)、中下游42處蓄滯洪區(qū)、長(zhǎng)江干流和主要支流，以及洞庭湖、鄱陽(yáng)湖兩大湖區(qū)，基本實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)江流域主要河流、水工程的全覆蓋。水庫(kù)群及長(zhǎng)江中下游蓄滯洪區(qū)分布見圖1～2。

3.2 預(yù)報(bào)模型構(gòu)建

3.2.1 城陵磯地區(qū)改進(jìn)的大湖演算模型

以長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局實(shí)際作業(yè)預(yù)報(bào)方案中使用的螺山站大湖演算模型為基礎(chǔ)進(jìn)行改進(jìn)。其中，螺山站大湖演算模型范圍為長(zhǎng)江中游宜昌站、清江高壩洲站、洞庭湖水系“湘資沅澧”控制站至螺山站。納入各模型范圍內(nèi)的蓄滯洪區(qū)，作為該站大湖演算模型蓄滯洪區(qū)計(jì)算的依據(jù)。

對(duì)于模型范圍內(nèi)開啟的蓄滯洪區(qū)個(gè)數(shù)和分洪過程，作為旁側(cè)出流進(jìn)行計(jì)算，對(duì)入流公式改進(jìn)如下：

I=Q+Q+∑Q+Q-q（1）

式中：I表示螺山站的總?cè)肓?；Q、Q、Q分別表示長(zhǎng)江干流宜昌站、清水高壩洲站、洞庭湖水系“湘資沅澧”控制站來水；Q表示范圍內(nèi)無控區(qū)間的來水；q表示蓄滯洪區(qū)的分洪過程；t表示計(jì)算時(shí)段，d；τ表示蓄滯洪區(qū)分洪后至大湖演算模型出口站的傳播時(shí)間，d。

按模型范圍內(nèi)開啟的蓄滯洪區(qū)個(gè)數(shù)及其特征參數(shù)，根據(jù)蓄滯洪區(qū)的容積曲線，對(duì)大湖演算模型的槽蓄曲線進(jìn)行融合修正。在計(jì)算進(jìn)洪過程時(shí)，考慮進(jìn)洪過程合理性，初始分洪口門寬度和分洪水位均參考蓄滯洪區(qū)設(shè)計(jì)值，同時(shí)充分考慮各蓄滯洪區(qū)的設(shè)計(jì)流量，并將有效蓄洪容積作為約束。需要注意的是，大湖演算模型除基礎(chǔ)方案參數(shù)固定不變之外，無論是入流過程還是容積曲線，均需根據(jù)蓄滯洪區(qū)啟用個(gè)數(shù)、啟用時(shí)機(jī)動(dòng)態(tài)調(diào)整參數(shù)。

3.2.2 三峽庫(kù)區(qū)水面線計(jì)算模型

基于全要素圣維南方程組構(gòu)建三峽庫(kù)區(qū)的一維水文水力學(xué)耦合模型，范圍為長(zhǎng)江干流寸灘站、烏江武隆站至三峽壩址，期間考慮烏江武隆站來水、沿程各支流來水及無控區(qū)間來水影響。河網(wǎng)沿程斷面采用2019年測(cè)量成果，庫(kù)區(qū)中小支流及區(qū)間降雨產(chǎn)流由降雨徑流模型模擬，采用松散耦合方式，根據(jù)沿程區(qū)間支流的分布位置確定與水力學(xué)模型的耦合點(diǎn)，無控區(qū)間則采用分段后以點(diǎn)的形式分布在沿程河道上進(jìn)行處理。依據(jù)2020年7～8月實(shí)況資料，以寸灘、銅鑼?shí){、扇沱、長(zhǎng)壽、北拱、清溪場(chǎng)等庫(kù)區(qū)沿程站為對(duì)象率定模型參數(shù)，見圖3。洪峰水位絕對(duì)誤差小于0.25 m，過程確定性系數(shù)為0.983～0.993。

3.3 預(yù)報(bào)調(diào)度一體化體系構(gòu)建

為了實(shí)現(xiàn)全流域?qū)崟r(shí)預(yù)報(bào)調(diào)度方案分析制作和會(huì)商即時(shí)計(jì)算的目標(biāo)，基于3.2節(jié)中構(gòu)建的改進(jìn)大湖演算實(shí)時(shí)調(diào)度模型和三峽庫(kù)區(qū)水面線計(jì)算模型，納入51座控制性水庫(kù)群、34個(gè)主要控制站，結(jié)合前述預(yù)報(bào)調(diào)度體系構(gòu)建技術(shù)，形成水文學(xué)與水動(dòng)力學(xué)耦合模型、大湖演算模型等多模型集成的實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)調(diào)度一體化計(jì)算模型工具（圖4）。該模型計(jì)算體系可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)江流域洪水模擬分析、調(diào)度方案實(shí)時(shí)計(jì)算、方案快速比選等任務(wù)。

3.4 應(yīng)用實(shí)踐

3.4.1 長(zhǎng)江中下游分洪效果模擬

以2022年長(zhǎng)江流域水工程現(xiàn)狀為條件，假設(shè)7月23日，考慮預(yù)見期強(qiáng)降雨影響，未來一周長(zhǎng)江上游來水將明顯增加，若三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯地區(qū)不再進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)度且中游不啟用蓄滯洪區(qū)分洪，中下游干流水位將快速上漲，蓮花塘站將于25日突破保證水位，此后仍呈上漲態(tài)勢(shì)，未來5 d，長(zhǎng)江中下游超額洪量約30億m³。

若三峽水庫(kù)水位達(dá)到155.00 m后由對(duì)城陵磯地區(qū)防洪補(bǔ)償調(diào)度轉(zhuǎn)為對(duì)荊江河段進(jìn)行防洪補(bǔ)償調(diào)度，超額洪量約15億m³，需于25日依次啟用大通湖東、共雙茶2處蓄滯洪區(qū)。確定模擬分洪的蓄滯洪區(qū)后，螺山站大湖演算模型采用的容積曲線參數(shù)變化見圖5，計(jì)算蓮花塘站7月26日14∶00最高水位在34.40 m左右，分洪前后的蓮花塘站水位變化見圖6。

3.4.2 三峽庫(kù)區(qū)水面線模擬

以2022年長(zhǎng)江流域水工程現(xiàn)狀為條件，假設(shè)經(jīng)上游水庫(kù)群調(diào)蓄后，7月19日寸灘站有一次80 000 m³/s量級(jí)的漲水過程，三峽水庫(kù)為配合城陵磯地區(qū)防洪7月14日已攔蓄至155.00 m，若三峽水庫(kù)維持滿發(fā)流量攔洪，7月16日庫(kù)水位攔蓄至158.00 m左右，7月19日庫(kù)水位將漲至171.00 m左右。沿程水面線外包線模擬如圖7所示，清溪場(chǎng)斷面以上庫(kù)段將可能超移民線，忠縣斷面以上庫(kù)段將可能超土地線。

4 結(jié) 論

本研究從空間拓?fù)涓呕?、通用化模型?kù)構(gòu)建及方案數(shù)字化、調(diào)度規(guī)則庫(kù)構(gòu)建和智能調(diào)用3個(gè)方面闡述了預(yù)報(bào)調(diào)度一體化體系構(gòu)建的流程和要點(diǎn)，并對(duì)其中不同防洪工程對(duì)象采用的預(yù)報(bào)模型方法進(jìn)行了研究和改進(jìn)。結(jié)合水庫(kù)運(yùn)行下流域多阻斷特性、庫(kù)區(qū)的防洪需求、江湖調(diào)蓄以及蓄滯洪區(qū)分洪運(yùn)用的復(fù)雜性，提出了考慮分蓄洪的河道預(yù)報(bào)模型和水庫(kù)庫(kù)區(qū)水面線預(yù)報(bào)模型。以長(zhǎng)江流域?yàn)槔?，結(jié)合2022年水工程現(xiàn)狀，構(gòu)建了包含聯(lián)合調(diào)度的51座水庫(kù)、中下游42處蓄滯洪區(qū)、長(zhǎng)江干流和主要支流，以及洞庭湖、鄱陽(yáng)湖兩大湖區(qū)的預(yù)報(bào)調(diào)度一體化體系，并通過模擬洪水場(chǎng)景，分析了工具模擬結(jié)果的合理性。該預(yù)報(bào)調(diào)度體系支撐了長(zhǎng)江洪水防洪調(diào)度系列演練，也應(yīng)用于近年來的長(zhǎng)江流域?qū)崟r(shí)預(yù)報(bào)調(diào)度，是重要的技術(shù)分析工具。研究成果可為流域防洪減災(zāi)提供技術(shù)支撐。

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（編輯：郭甜甜）

Research on integrated technology of flood forecasting and dispatching in rivers，

reservoirs and flood diversion and storage areasZENG Ming^{1，2，3}，ZHANG Xiaohao¹，JI Guoliang⁴，XU Yinshan^1，2，3，ZHANG Tao^{1，2，3}

（1.Bureau of Hydrology，Changjiang Water Resources Commission，Wuhan 430010，China； 2.Center of Technology Innovation for Intelligent Water Simulation，F(xiàn)orecasting and Operation of the River Basin of Changjiang Water Resources Commission，Wuhan 430010，China； 3.Innovation Team for Flood and Drought Disaster Prevention of Changjiang Water Resources Commission，Wuhan 430010，China； 4.China Three Gorges Corporation，Wuhan 430010，China）

Abstract： In response to the weak integration technology of flood forecasting and scheduling in rivers，reservoirs and detention and retention basins，especially the difficulties in real-time linkage simulation facing large-scale flood scheduling decision-making，we elaborated on the process and key points of constructing an integrated forecasting and scheduling system from three aspects：spatial topology generalization，construction of a generalized model library，and construction of a digital scheduling rule library and intelligent calling.We proposed a universal forecasting model that can consider detention and retention basins based on the Great Lake routing model and hydraulic model.The simulation model method for water surface profile forecasting in reservoir areas was introduced.We also introduced the method of simulating the upstream and downstream linkage of rivers，reservoirs，and detention and retention basins through spatial topology generalization and scheduling strategy setting.We took the Three Gorges Reservoir，middle and lower reaches of rivers and lakes，and detention and retention basins in Changjiang River as the research areas，explained the improvement of model construction，the construction of integrated forecasting and scheduling system，and the application of simulation scheduling technology.Based on these factors，a system scheme for joint scheduling of water engineering in the middle and lower reaches of Changjiang River has been formed.Then，by setting up a simulated flood scene，the effectiveness and rationality of the simulation were analyzed.The results can provide technical references for regions involving joint scheduling of multiple complex water projects，and provide computational tools and decision-making basis for real-time forecasting and scheduling of water projects in Changjiang River Basin and scenario deduction.

Key words： hydrological forecast；integration of forecasting and scheduling；Great Lake routing model；hydraulic model；reservoir group joint operation；detention and retention basin；Changjiang River