吳樂平，黃光膽，侯貴兵，王保華，王玉虎

（1.中水珠江規(guī)劃勘測設(shè)計有限公司，510000，廣州；2.廣西大藤峽水利樞紐開發(fā)有限責(zé)任公司，530000，南寧）

2022年5月 下旬 至7月上 旬，珠江流域連續(xù)發(fā)生7次編號洪水（西江4次，北江3次），編號洪水?dāng)?shù)量為新中國成立以來最多。其中“22·6”洪水期間，西江第4號洪水與北江第2號特大洪水同時發(fā)生，嚴(yán)重威脅流域防洪安全。

大藤峽水利樞紐作為珠江流域防洪控制性工程，目前仍在建設(shè)中，無法完全發(fā)揮設(shè)計防洪作用。面對流域嚴(yán)峻防洪形勢，結(jié)合水情預(yù)報準(zhǔn)確研判大藤峽水庫調(diào)度時機(jī)和方式，充分發(fā)揮大藤峽水庫現(xiàn)有防洪削峰作用，對于保障珠江流域特別是下游粵港澳大灣區(qū)防洪安全具有重要意義。

一、工程概況

大藤峽水利樞紐工程地處廣西壯族自治區(qū)桂平市，控制流域面積19.86萬km2，約占西江流域面積的56.4%，為大（1）型Ⅰ等工程。水庫正常蓄水位61.0 m，汛期限制水位（死水位）47.6 m，汛期5年一遇洪水臨時降低水位至44.0 m。水庫總庫容32.77億m3，防洪庫容15.00億m3，防洪庫容完全設(shè)置于正常蓄水位以下。

大藤峽水利樞紐工程建設(shè)至2022年6月，已通過52 m一期蓄水驗收。截至“22·6”特大洪水前，大藤峽水利樞紐船閘及副壩工程、左岸廠房及泄水壩段工程、壩下交通橋工程、庫區(qū)防護(hù)工程等一期工程的主體工程基本建設(shè)完成，已投入初期運(yùn)行，右岸泄水閘、右岸廠房、右岸擋水壩段等二期工程尚在施工過程中。根據(jù)2022年批復(fù)的大藤峽水庫汛期運(yùn)行調(diào)度計劃，主汛期（6月1日至8月31日）水庫汛限水位為47.6 m。當(dāng)預(yù)報24小時后，上游遷江、柳州、對亭三站合成流量大于20 000 m3/s，或武宣站流量大于20 000 m3/s，大藤峽水庫逐步加大泄量降低運(yùn)行水位至44 m，直至按泄流能力敞泄，調(diào)度規(guī)則見表1。

表1 2022年大藤峽主汛期（6月1日—8月31日）調(diào)度規(guī)則表

二、大藤峽水庫動庫調(diào)洪模型

大藤峽水庫屬于河道型水庫，水庫水面寬度較小，回水長度較長，庫區(qū)比降較大，水庫水面并非趨于水平面，動庫容影響明顯。大量研究表明河道型水庫與湖泊型水庫在洪水實(shí)時預(yù)報調(diào)度及調(diào)洪演算中存在明顯差異。因此，采用動庫調(diào)洪模型對大藤峽水庫調(diào)度效果進(jìn)行分析。

大藤峽庫區(qū)主要河流有紅水河、柳江、洛清江及黔江，汊口有洛清江口和三江口。庫區(qū)內(nèi)有遷江、柳州、對亭、武宣、大藤峽等水文（位）站。根據(jù)庫區(qū)河道特性及計算需要，將庫區(qū)分為5個直河段，具體位置見圖1，共截取113個河道橫斷面。

圖1 大藤峽庫區(qū)河段示意圖

大藤峽庫區(qū)無控區(qū)間面積占大藤峽壩址以上集水面積的8.6%。無控區(qū)間分散入庫洪水處理，首先按自然地理因素、暴雨洪水特性和分塊內(nèi)產(chǎn)流、匯流均勻性以及小流域完整性原則，將大藤峽入庫站遷江、柳州、對亭至壩址斷面大藤峽之間的區(qū)間劃分為17個小流域單元。按照如下方法推求各單元的入庫洪水：先計算出區(qū)間集中入庫洪水，再將區(qū)間集中入庫洪水過程按各單元面積權(quán)重分配，通過集中出流方式分配至相鄰河道斷面中。

由于庫區(qū)地形比較復(fù)雜，連續(xù)方程中相鄰斷面之間小河段的槽蓄容積計算值與河道的實(shí)際槽蓄量存在一定誤差。為減少這一誤差對計算結(jié)果的影響，對模型中各河段槽蓄能力進(jìn)行修正處理，按實(shí)測地形圖量算各小河段在不同高程下的容積，求出各河段的庫容修正系數(shù)。

采用相關(guān)報告成果，選取1994年、1996年、1998年大洪水率定模型糙率，模型上邊界為遷江、柳州、對亭實(shí)測流量過程，下邊界為大藤峽壩址水位-流量關(guān)系，選取與1994年型洪水較為相似的1949年型洪水對模型進(jìn)行驗證，其中庫區(qū)內(nèi)武宣站誤差統(tǒng)計見表2。結(jié)果表明，大藤峽庫區(qū)河段糙率在0.02～0.078，與報告成果基本一致，80%的斷面誤差在±10 cm以內(nèi)，模型精度較高。

表2 武宣站率定驗證成果統(tǒng)計表

三、“22·6”特大洪水大藤峽防洪調(diào)度與效果分析

1.“22·6”特大洪水特點(diǎn)

2022年珠江流域連續(xù)出現(xiàn)多次強(qiáng)降雨天氣，且歷時長、強(qiáng)度大、范圍廣。6月15日前，流域內(nèi)已累計發(fā)生4次編號洪水，其中，西江發(fā)生3次編號洪水，北江發(fā)生1次編號洪水。6月15—21日珠江流域出現(xiàn)新一輪強(qiáng)降雨，主要集中在西江中下游柳江、桂江以及北江。其中柳江中游、桂江上游累積達(dá)250～400 mm，北江中上游250～400 mm，中游干流、連江、滃江、潖江等累積降雨超過400 mm。受強(qiáng)降雨影響，6月19日8時，西江梧州站水位復(fù)漲至20.95 m，流量復(fù)漲至34 500 m3/s；12時，北江干流石角水文站流量漲至12 000 m3/s，依據(jù)《全國主要江河洪水編號規(guī)定》，西江、北江相繼出現(xiàn)2022年第4號洪水和第2號洪水，即“22·6”特大洪水。

本次洪水中，西江為中下游型洪水，洪水量級接近5年一遇，主要承擔(dān)流域防洪任務(wù)的龍灘水庫位于西江上游，防洪作用有限；北江屬于全流域型洪水，洪水量級超100年一遇。同時，預(yù)報西江、北江兩江洪水遭遇。從洪水組成來看，屬于偏不利洪水組成。

2.防洪調(diào)度過程

本場洪水經(jīng)歷了三個階段，即洪水初級（預(yù)測西江來水大）、洪水中期（西江預(yù)測來水減小，北江預(yù)測來水增大）、洪水后期（西江、北江退水期）?？紤]本場次洪水發(fā)展過程、洪水組成、流域已建骨干水庫工程分布情況以及大藤峽水利樞紐工程建設(shè)情況，為有效發(fā)揮水庫攔鋒、削峰、錯峰作用，大藤峽水庫將視下游梧州站流量及北江洪水過程進(jìn)行攔蓄調(diào)度，水庫攔蓄洪水后推遲騰庫，盡可能錯開北江洪峰，為北江洪水宣泄提供時間和空間。

洪水初期（6月16—18日），根據(jù)水情預(yù)報，西江來水較大，大藤峽水庫在6月17日之前預(yù)泄至44 m，為后期攔蓄西江洪水做好準(zhǔn)備。

洪水中期（6月19—21日），流域防汛形勢發(fā)生變化，西江來水減小，但北江來水不斷增大，北江流域防汛形勢嚴(yán)峻。大藤峽水庫此階段主要任務(wù)為視北江來水過程攔蓄西江洪水，盡可能錯開北江洪峰，為北江洪水宣泄提供空間和時間。具體調(diào)度思路為大藤峽水庫根據(jù)西江、北江來水過程對調(diào)度方案進(jìn)行動態(tài)調(diào)整優(yōu)化：6月19日，大藤峽水庫按出入庫平衡運(yùn)行，庫水位基本維持44 m左右；6月20日，西江、北江洪水逐漸增大，大藤峽水庫15時 起 按照15 000～15 800 m3/s控 制出庫，至當(dāng)日20時庫水位升高至44.53 m；6月21日，西江、北江洪水持續(xù)增大，大藤峽繼續(xù)控泄攔蓄西江洪水，至當(dāng)日20時庫水位升高至46.64 m；6月22日，西江、北江洪水進(jìn)一步增大，西江洪水達(dá)到峰值，大藤峽進(jìn)一步控泄，至當(dāng)日20時庫水位升高至50.31 m；6月23日北江 洪水達(dá) 到峰值，大藤峽持續(xù)控泄攔蓄，直至回蓄至52 m后保持該水位運(yùn)行。

洪水后期（6月23日），西江、北江處于退水期，大藤峽完成攔洪削峰任務(wù)，后期逐步將庫水位降至汛限水位以下運(yùn)行。

3.調(diào)度效果分析

（1）大藤峽調(diào)洪效果分析

目前，大藤峽水庫尚處于施工建設(shè)期，一般情況下不考慮納入流域防洪工程體系，“22·6”特大洪水期間，大藤峽水庫作為應(yīng)急防洪工程加入流域統(tǒng)一調(diào)度，利用44～52 m水位之間的庫容，盡可能攔蓄西江洪水，為北江洪水宣泄騰出時間，避免北江洪峰與西江洪峰正面遭遇，為保障流域防洪安全作出了突出貢獻(xiàn)。為分析大藤峽水庫在此次洪水中的防洪效果，將大藤峽水庫不參與攔洪調(diào)度（即主汛期水庫視上游來水情況預(yù)泄至47.6 m或44 m運(yùn)行，直至按泄流能力敞泄）和此次洪水過程中的優(yōu)化調(diào)度兩種調(diào)度情況進(jìn)行分析比較，采用上述動庫調(diào)洪模型對“22·6”特大洪水進(jìn)行計算，大藤峽出、入庫流量及壩前水位過程見圖2。

由圖2可知，相較優(yōu)化調(diào)度，不參與攔洪調(diào)度情況下大藤峽預(yù)泄時間將推遲一天左右，水庫從6月18日開始預(yù)泄，6月19日預(yù)泄至44 m，此后處于敞泄?fàn)顟B(tài)，按出、入庫平衡運(yùn)行；優(yōu)化調(diào)度情況，水庫6月17日提前一天預(yù)泄騰庫，6月20日至23日啟用44 m至52 m之間庫容攔蓄西江洪水錯北江洪峰，經(jīng)計算大藤峽削減洪峰流量3 500 m3/s，削峰率約為14%。

圖2 大藤峽不參與攔洪調(diào)度和優(yōu)化調(diào)度情況下流量、水位過程

分析可知，大藤峽動庫容影響范圍主要在柳江Ⅱ河段、紅水河以及黔江河段，與湖泊型水庫水面趨近于平面不同，大藤峽庫區(qū)水面比降較大，動庫容影響顯著，經(jīng)動庫模型計算，“22·6”特大洪水期間大藤峽攔蓄洪水量約4億m3。通過壩前水位差查算靜庫容，44 m至52 m運(yùn)行水位之間庫容約7億m3，兩種不同計算方法得出的結(jié)果相差較大。

（2）對下游防洪效果分析

構(gòu)建珠江三角洲一維水動力學(xué)模型分析大藤峽調(diào)度對下游防洪效果，模型上游邊界為西江梧州站、北江石角站、東江博羅站，流溪河老鴉崗站和潭江石咀站，下游潮位邊界為廣州出海水道大虎站、蕉門水道南沙站、洪奇瀝水道萬頃沙西站、橫門水道橫門站、崖門水道黃沖站、虎跳門水道西炮臺站、雞啼門水道黃金站、磨刀門水道出口以及前山河流域附近十字門水道出口和澳門內(nèi)港站，其中磨刀門水道出口、澳門水道出口分別采用三灶、內(nèi)港及其潮位過程，十字門水道出口潮位過程用三灶和內(nèi)港潮位過程按距離內(nèi)插，共概化河道97條，斷面2 210個。其中，西江梧州站洪水過程采用馬斯京根洪水演進(jìn)方法，根據(jù)大藤峽出庫流量計算得出，其余邊界均采用實(shí)測資料。

大藤峽水庫按不參與攔洪調(diào)度情況調(diào)度和優(yōu)化調(diào)度兩種情況，梧州站洪峰流量分別為37 300 m3/s和34 600 m3/s，與不參與攔洪調(diào)度情況相比，優(yōu)化調(diào)度后梧州站降低水位0.83 m，削減洪峰流量2 700 m3/s，削峰率為7%；降低珠江三角洲西干流水位0.40 m，北干流水位0.33 m。西江洪水演進(jìn)至西滘口的峰現(xiàn)時間比北江洪水傳播至北滘口峰現(xiàn)時間晚38 h，避免了西江、北江洪水正面遭遇。

四、總結(jié)與思考

“22·6”特大洪水期間西江、北江洪水同期發(fā)生，其中北江2號洪水超100年一遇，為有實(shí)測記錄以來最大值。在建大藤峽水庫結(jié)合水情預(yù)報動態(tài)調(diào)整調(diào)度方式、時機(jī)和控泄流量，與上游龍灘等控制性工程聯(lián)合調(diào)度，發(fā)揮了重要的攔洪錯峰作用。

1.加強(qiáng)氣象水文預(yù)測預(yù)報

水情預(yù)報是調(diào)度決策的先導(dǎo)，洪水預(yù)報精度直接影響水庫運(yùn)行方式。當(dāng)前氣象水文預(yù)報尚存在較多不確定性，對于3 d及以上洪水預(yù)報存在精度不足等問題。在水庫調(diào)度決策過程中，需綜合考慮長、中、短期預(yù)報成果，不斷滾動更新預(yù)報，統(tǒng)籌實(shí)施水庫調(diào)度。在大洪水開始階段，結(jié)合長期預(yù)報從出峰時間、洪峰量級等方面充分考慮預(yù)報的不確定性，要寧信其有，寧信其大，做細(xì)做實(shí)各項防御措施；在洪水發(fā)展過程中，結(jié)合中長期預(yù)報和短期預(yù)報，滾動優(yōu)化調(diào)度方式，精準(zhǔn)研判調(diào)度時機(jī)和控泄流量，用好有限的防洪庫容。從本次洪水防御累積的經(jīng)驗來看，河道型水庫防洪庫容有限，入庫洪水預(yù)報精度直接影響水庫在洪水不同發(fā)展階段庫容的分配與使用。大藤峽水庫庫區(qū)地形復(fù)雜，庫區(qū)內(nèi)有17塊無控區(qū)間分散入流，占大藤峽壩址以上集水面積的8.6%，無控區(qū)間洪水入?yún)R直接影響入庫洪水預(yù)報精度，進(jìn)而影響水庫調(diào)度運(yùn)行方式和庫容分配使用。建議進(jìn)一步加強(qiáng)流域及大藤峽庫區(qū)氣象水文預(yù)測預(yù)報，優(yōu)化預(yù)報方案參數(shù)，開展庫區(qū)無控區(qū)間暴雨洪水產(chǎn)匯流研究，及時做好滾動預(yù)報，提高洪水預(yù)報精度。

2.重視河道型水庫動庫容影響

河道型水庫制定調(diào)度方式時，應(yīng)充分考慮動庫容效應(yīng)。相關(guān)研究表明，河道型水庫漲水階段，入庫流量不斷增大，受制于庫區(qū)河道過流能力，部分洪水作為動庫容滯留在庫尾以及庫中段，動庫容對水庫調(diào)洪起到正面效應(yīng)；退水階段，入庫流量逐漸減小，原先滯留在庫尾以及庫中段的動庫容逐漸向壩前移動，導(dǎo)致壩前水位逐漸增高，動庫容對水庫調(diào)洪起到負(fù)面效應(yīng)?？傮w而言，動庫調(diào)洪計算壩前水位相較靜庫調(diào)洪計算結(jié)果高，動庫容對水庫調(diào)洪的影響是負(fù)面的。

另一方面，河道型水庫開始蓄洪時初始流量、比降以及動庫容較大，在蓄洪壅水高度相同的情況下，可利用蓄洪的動庫容小于靜庫容?！?2·6”洪水期間，大藤峽按照44～52 m之間水位查算靜庫容約7億m3，但是按照實(shí)際調(diào)洪效果計算，僅攔蓄4億m3洪水。因此河道型水庫在洪水防御期間可結(jié)合入庫洪水預(yù)報逐漸加大控泄幅度，結(jié)合水情預(yù)報動態(tài)調(diào)整水庫調(diào)度方式，將有限的防洪庫容用在刀刃上，精準(zhǔn)削減洪峰。