
2023年10月20日13时,湖北宜昌三峡坝区万里晴空,横卧在江面的三峡大坝履行了今年的防汛使命后,又圆满完成了另一项任务——水位蓄至正常蓄水位175米。
这是三峡水库自2010年首次蓄满以来,第13年完成蓄水目标。截至当日,长江流域纳入联合调度的53座控制性水库蓄水量首次超过1000亿立方米。
如果把长江流域水库群联合调度看作一盘棋,既要力求每一步棋落子精妙,还要讲究通盘的布局与配合。于联合调度的“棋局”而言,制胜的关键不仅仅是精细化调度,更需要能够支撑调度决策、及时准确的水雨情预报分析信息。
“预”为先,消落期争得先手
2022年,长江流域发生罕见的严重干旱,侵袭范围广、持续时间长,其影响延续至2023年。
2023年3月,长江委水文局基于多种数理统计方法和集合气候数值模式预测结果,采用动力、统计、专家经验相结合的多元诊断分析方法,并综合水雨情实况和水库调度影响,最终对流域旱涝趋势进行综合预测。预测显示,4-10月,长江流域来水量偏枯;主汛期,长江流域降水偏少,其中长江上游基本正常,中下游偏少。
“久旱少甘霖”的水雨情趋势,无疑给长江流域水库群蓄水增加了难度。但“今年总体属枯水年”的长期预报也为联合调度指明了方向——以保水为目标,在保障流域防洪安全的前提下,尽可能多蓄水。
综合考虑长江流域主汛期旱重于涝的趋势预测、水库群可调蓄洪水库容大、中下游干流及两湖水位偏低的情况,长江委有序开展了与往年不同的年度防汛消落调度。
——根据汛期长江上游三峡水库天然入库流量基本正常,而中下游来水量偏枯、中下游水位持续偏低的预报,科学调度三峡水库消落至150米左右,高于汛限水位5米。
——统筹金沙江下游4座梯级水库的可用防洪库容达到155亿立方米,“打捆”消落4座水库,而非每座水库都消落至汛限水位以下,实现“1+1+1+1>4”的协同合力效益,避免了向家坝水库弃水。
——考虑长江中下游防汛需求较低,将金沙江中游6座梯级水库消落至汛限水位的浮动上限。
2023年6月10日,以三峡水库为核心的长江上中游控制性水库群完成消落任务,共腾出正常蓄水位以下约870亿立方米库容。同时,三峡、向家坝、金沙江中游梯级等水库提前做好了水资源储备,适度留存30多亿立方米水量,以应对可能发生的旱情和支持电网迎峰度夏。
2023年10月的统计数据印证了水文汛前长期预报的准确性和前瞻性:1-9月,长江流域累计面雨量874.1毫米,较30年均值偏少7%;4-10月汛期,长江流域实际来水量偏枯,其中长江上游三峡水库天然入库流量偏枯,中游汉口水文站、下游大通水文站来水量均偏枯;主汛期6-8月,长江流域降水实况为正常偏少,其中长江上游、长江中下游均正常偏少。
长江委水文局对长江流域主汛期总体降水趋势预报准确,有效支撑了长江委开展水库群消落调度,为联合调度水库群满蓄的棋局争得先手。
“精”为重,汛期谋泄蓄平衡
2023年的梅雨季周期较短、雨量偏少,“来水偏枯”的主汛期在波澜不惊中平稳度过,但长江流域各地区突发的降雨过程,给水旱灾害防御和水库群蓄水调度带来了不稳定因素。
2023年9月底,汉江流域疾风骤雨突起,秋汛汹涌来袭。“如何在防御秋汛的同时,完成丹江口水库汛后蓄水的目标,实现多目标综合调度?”“如何精准研判每一次降雨过程对汛情发展的影响,切实守护南水北调‘三个安全’?”一道道事关防汛、蓄水的难题交织嵌套,预报员们亟需在“夹缝”中不间断滚动洪水预报、计算推演出“一举多得”的调度方案。
“这个阶段开展水雨情预报、编制调度方案,有种如履薄冰的感觉。丹江口水库每蓄一米水,要考虑这一米高的水量将会给防汛带来怎样的风险;每多开一孔闸门,要考虑水库蓄满保供水的目标与确保防汛安全目标之间如何统筹。”长江水文情报预报中心(以下简称“预报中心”)主任冯宝飞对汉江秋汛期间的预报、调度过程记忆犹新。
将时针回拨至10月2日,根据最新水雨情预报,汉江中游(丹江口至皇庄区间)将发生超10年一遇洪水过程,如果不及时压减丹江口水库下泄流量错峰,汉江中下游就会超过保证水位,沿线堤防安全将经受严重考验,杜家台蓄滞洪区或将启用,防洪形势迫在眉睫!
秋汛防御关键期,为调度决策提供最有力的技术支撑,是压力,也是责任!长江委水文局所属中游局、汉江局全力开展高洪测报,预报中心针对可能出现的不同情况为调度决策提供相关方案,丝毫不敢松懈。
在详细听取长江委水文局关于洪水传播过程和不同调度方案的影响汇报后,长江委的调度意见很快统一:在10月2日9时关闭1个泄洪深孔的基础上,继续调度丹江口水库陆续关闭2个泄洪表孔,压减下泄流量至6800立方米每秒,与丹江口至皇庄区间洪水错峰,全力减轻汉江中下游防洪压力。
大盘取厚势,落子开新局。“尽快压减丹江口水库下泄流量”的调度决策也为后续丹江口水库满蓄创造了先机。10月3日以后,丹江口水库入库流量逐渐减少并趋于稳定,防汛压力得以缓解的同时,库水位在“动态控制”中缓慢上涨,直至170米水位线。
坚守防汛安全底线,在保证汛情发展可控的情况下,持续滚动研判水雨情——从准确预报降雨量及落区、来水总量,到精确勾勒逐时洪水过程线,既把洪水每小时的演变过程推演得明明白白,又将“水库如何蓄满”计算得清清楚楚。以准确预报、精准演算为前提,科学实施丹江口水库汛期运行水位动态控制,谋求泄蓄之间的平衡,是赢得汉江秋汛防御和汛后蓄水“双胜利”的制胜法宝。
“动态控制”也同样运用到上游水库群的调度中。汛期,长江委根据长江委水文局的水雨情预报分析,精准调度三峡水库稳定在150米以上运行,主汛期平均运行水位154.81米,较汛限水位145米高9.81米。
9月10日,长江委发出调度令,下达三峡水库闸门启闭指令,三峡水库自159.08米水位正式启动蓄水,起蓄水位较同期均值高3.68米,为完成年度蓄水任务争取了主动,极大减轻了后期蓄水压力。9月下旬至10月上旬期间,三峡区间来水较大,动态优化金沙江下游和三峡水库的实时联合调度方案,精细化控制金沙江向家坝和三峡水库出库过程,合理推进蓄水进程,避免了三峡水库库尾土地线被淹没,同时减轻了金沙江水库群的蓄水压力。
得益于长江委水文局对长江流域各区域准确的短中期水雨情预报,长江委根据上中游水库群的不同特性,统筹协调分阶段防洪库容释放与蓄水过程,完成“有序异步蓄水”。金沙江中游梯级,金沙江下游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝水库,岷江紫坪铺、瀑布沟水库自9月中旬至10月中旬,接连实现满蓄。
“智”为要,技术迭代助满蓄
53座控制性水库星罗棋布般分布在金沙江中下游、长江上中游的高山峡谷中,每一座水库的泄蓄、消涨,每一组梯级的协同合作都关乎着“联合调度”这盘棋局的走势。
38期汛(旱)情通报、800多期各类预报分析材料、5.1万余条实况提示、水雨情分析短信完整记录了此次长江委精准调度各水库,实现世界最大水库群渐次满蓄的全过程。而这些材料的背后,是长江委水文局所属上游局、三峡局等单位一线测报人员的倾力付出,是长江水文预报员对繁杂数据的锱铢必较、对各类模型的反复演算、对调度方案的精心打磨,也见证了“智慧水文”日积月累的稳步发展。
长江流域构筑起雨水情监测预报“三道防线”,3万多个雨水情测站实时采集的雨量、水位等数据,潮水般汇集到长江流域控制性水利工程综合调度支持系统(以下简称“综调系统”),给水旱灾害防御、水库群预报调度的研判提供了科学精准的依据。
长江委水文局集多年努力迭代优化预报调度一体化业务体系,持续丰富发展“全流域、长河系”的预报方案和技术,构建了长江流域全河系1000多套方案,实现长江流域1000余个水文、水量、水质断面,111座水工程的多维、多尺度调控全覆盖;突破了高速运算的技术瓶颈,实现覆盖全河系主要控制站和水工程调度方案的“秒级”运算,极大提升预报调度一体化的时效性;采用预报体系组件式搭建技术,结合流域自适应参数、智能优化方法,快速构建流域水模拟体系,实现全流域分布式产汇流演进模拟,打造了“长江洪水模拟预报引擎”。
长预见期、高精度的水文水资源全链条的预报预警体系,夯实了“预”字当先的水雨情预报基石;“基于预报调度一体化的‘正逆向’高效互馈智能预演体系”“按需定制”调度方案,让水工程调控更加智慧;“预报预泄”“库容互用”“动态释放”——汛期运行水位动态控制成套技术助力实现水库群汛期水位“动态控制”;“综调系统”的多种新功能完成建设并投入试运行,磨砺了长江流域“御洪保蓄”利器。
每一项创新性成果、每一轮开拓性实践都大幅提升了长江水文“四预”能力,为长江流域综合科学调度指挥决策提供了强有力的信息化支撑。
2023年10月20日,纳入长江流域联合调度的53座控制性水库死水位以上蓄水量1069亿立方米,其中上游29座控制性水库死水位以上蓄水量659亿立方米,均创历史新高!
2023年水旱灾害防御全面胜利归功于长江委精准施策、精细调度,而统筹洪水蓄泄的背后,是长江委水文局守护江河安澜的担当,精算“水账”的“硬核”技术以及分毫必争、精益求精的执着精神。
“水润中华”的壮美景象一路延伸,中国式江河治理篇章中的长江水文故事不断更新、续写。