李媛媛，侯貴兵，王玉虎，李爭和

(1.中水珠江規(guī)劃勘測設計有限公司，510611，廣州；2.珠江流域防汛抗旱總指揮部調(diào)度研究中心，510611，廣州)

在珠江“22·6”特大洪水防御中，珠江防總、珠江委立足流域全局，基于“四個鏈條”系統(tǒng)指定流域水庫群“五大兵團”聯(lián)合作戰(zhàn)的洪水應對策略，最大程度降低了洪水風險，減輕了災害損失。對于洪澇災害多發(fā)頻發(fā)、致災因子復雜、工程體系較為薄弱、洪水調(diào)控手段相對缺乏的中小流域，如何運用系統(tǒng)思維，充分利用有限的調(diào)控手段實現(xiàn)防洪減災效益最大化，仍舊是值得研究的課題。

一、研究區(qū)概況

賀江是珠江水系西江左岸一級支流，地處西江流域東北部，流域集水面積1.16萬km2，跨越湘、桂、粵3?。ㄗ灾螀^(qū)）。其中，湖南164 km2（占1.4%），廣西8 363 km2（占72.2%），廣東3 063 km2（占26.4%）。

賀江流域防洪工程體系分為中上游防洪工程體系和下游防洪工程體系。其中，中上游防洪工程體系為堤庫結合，通過調(diào)整龜石水庫功能，使其預留防洪庫容0.68億m3，可將賀州市防洪標準由20年一遇提高到50年一遇；下游防洪工程體系以堤防工程為主，合面獅水庫發(fā)揮其滯洪削峰作用（主汛期防洪庫容0.33億m3，次汛期防洪庫容0.17億m3），南豐鎮(zhèn)堤防標準為5年一遇—10年一遇，江口鎮(zhèn)（封開縣城區(qū)）部分堤防達到50年一遇設計標準，其余鎮(zhèn)基本處于不設防狀態(tài)。

賀江流域中上游是廣西主要暴雨區(qū)之一，歷史上賀江流域多次發(fā)生大洪水，流域沿岸地區(qū)平均不到兩年就要受淹一次，個別年份一年內(nèi)要受兩次大水淹浸。2001—2013年每年也均有不同程度的受災，平均農(nóng)作物受災面積23.8萬畝（1畝=1/15 hm2，下同），平均受災人口30.1萬人，平均直接經(jīng)濟損失3.5億元（當年價）。其中，主要受災區(qū)域位于流域下游廣東省封開縣境內(nèi)，由于沿岸城鎮(zhèn)地勢較低，堤防標準低甚至不設防，同時受賀江洪水和西江回水影響，遇暴雨洪水時往往容易受淹。南豐鎮(zhèn)受災最為嚴重，“2002年7月”“2008年6月”洪水 期間該鎮(zhèn)直接經(jīng)濟損失分別高達0.97億元、1.09億元。

賀江流域洪水防御難點體現(xiàn)在：一是流域可能的威脅洪源包括賀江上游洪水、區(qū)域內(nèi)暴雨以及干流西江洪水的頂托，洪源組成復雜；二是流域防洪工程體系薄弱，流域規(guī)劃中沒有能承擔防洪任務的大型防洪水庫，雖然龜石水庫調(diào)整功能后可預留防洪庫容，合面獅水庫能發(fā)揮一定防洪作用，兩庫合計防洪庫容1.01億m3，但相對賀江流域20年一遇5 d設計洪量10.3億m3，洪水調(diào)節(jié)能力遠遠不夠。此外流域中下游廣東省封開縣堤防標準低甚至不設防；三是賀江流域主要防洪調(diào)控工程龜石、合面獅水庫位于上游廣西境內(nèi)，主要防洪保護對象包含了位于下游的廣西賀州市和廣東省封開縣，其洪水防御工作需要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)上下游兩?。▍^(qū)）的利益，歷來是廣西、廣東兩省（區(qū)）洪水防御工作的重點地區(qū)。因此賀江洪水全過程精準管控的重點是如何科學、高效地運用有限的工程調(diào)控手段，把洪水風險調(diào)控至不造成人員傷亡或致災損失較小程度。

二、賀江流域洪水全過程精準管控策略

針對洪澇災害多發(fā)、洪源復雜、工程體系薄弱、洪水調(diào)控手段相對缺乏的賀江流域，洪水全過程精準管控思路可借鑒大江大河寶貴經(jīng)驗，從“四個鏈條”入手，全過程、各環(huán)節(jié)構建防御矩陣。

1.從“降雨—產(chǎn)流—匯流—演進”入手開展雨水情預測預報和洪水演進分析工作

賀江流域位于亞熱帶季風濕潤氣候區(qū)，雨量充沛，多年平均降水量約1 350～1 675 mm，降水量分布的總趨勢是自西向東遞增，流域中下游降水量大于上游地區(qū)；降水年內(nèi)分配不均，汛期4—9月降水量一般占全年76%。流域暴雨主要集中在4—8月，暴雨中心多出現(xiàn)在賀江中游和支流大寧河一帶。流域洪水由暴雨形成，洪水出現(xiàn)的時間與暴雨一致，流域性大洪水多發(fā)生在4—7月，一次洪水歷時一般1—3 d左右。流域大部分地區(qū)產(chǎn)流機制為蓄滿產(chǎn)流，中上游地區(qū)山區(qū)丘陵多，洪水匯流速度快，同時眾多支流又呈扇形分布，洪水易于同時匯集到干流，加之缺少調(diào)蓄，中下游洪水峰高、歷時短、過程尖瘦，局部地區(qū)易形成山洪、泥石流。同時，賀江下游洪水還易受西江干流洪水頂托。流域干支流興建了大量水庫、堤防工程，同時隨著城市化進程不斷推進，流域下墊面及河道產(chǎn)匯流條件發(fā)生了顯著改變；水雨情預報工作由水文部門依托氣象機構數(shù)值降雨預報，建立水文水動力模型對洪水演進進行模擬并做出預報是防洪決策的重要基礎支撐。

2.從“流域—干流—支流—斷面”入手系統(tǒng)開展全流域洪水防御安排

賀江流域可能的威脅洪源包括本流域洪水和干流西江洪水，洪源組成復雜，同時流域中下游防洪保護區(qū)涉及廣東、廣西兩省區(qū)，洪水防御需要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)兩?。ㄗ灾螀^(qū)）。因此，需要運用系統(tǒng)觀念，從流域視角，構建“流域—干流—支流—斷面”多尺度多過程耦合的洪水調(diào)控（以水工程調(diào)控為主，輔助保護區(qū)人員規(guī)避轉移等）與保護區(qū)風險動態(tài)評估一體化模型，并建立兩者之間的響應反饋。風險評估模型系統(tǒng)分析各環(huán)節(jié)洪水要素，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)上下游、左右岸不同防洪保護對象的洪水風險和保障需求，為科學合理調(diào)度流域水工程體系提供支撐，實現(xiàn)流域防洪減災效益的最大化。

3.從“總量—洪峰—過程—調(diào)度”入手精準調(diào)控洪水過程

關鍵斷面的水位或流量是洪水防御中的關鍵因子，往往可以反映河段的防洪風險，是防汛指揮與水工程調(diào)度的重要依據(jù)。提前算出關鍵斷面水位或流量，不僅可以提前安排部署防汛工作，爭取洪水防御的主動權，還能提高水工程聯(lián)合調(diào)度效果，最大限度降低洪水災害風險。在賀江流域，賀州、南豐斷面的流量是龜石、合面獅水庫調(diào)度的重要依據(jù)，根據(jù)雨情、水情實時監(jiān)測和預測預報成果，通過風險動態(tài)評估模型科學提前準確預判出關鍵斷面的水位、洪峰到達時間等洪水要素。通過風險評估與調(diào)度決策之間的互饋響應，支撐科學調(diào)度龜石、合面獅等流域大型水庫，精準調(diào)控洪水過程。

4.從“技術—物料—隊伍—組織”入手科學制定應急處置措施

在全面排查掌握堤防、水庫等水工程運行狀況、防洪能力和薄弱環(huán)節(jié)、風險點的基礎上，借助“四預”措施，在預報階段明晰中下游重點河道重要控制斷面，如賀州市區(qū)、封開縣南豐鎮(zhèn)的洪水量級、洪峰過程等；預警階段結合歷史災害知識庫和預警指標體系，明晰龜石、合面獅水庫和重點堤防的風險等級并適時發(fā)出預警；預演階段通過河道洪水演進模型、工程安全風險評估模型等滾動模擬洪水演進過程，并動態(tài)演示漫堤、潰堤過程，明確各薄弱堤段面對洪水沖擊的風險點、風險等級等；預案階段提前通知廣西、廣東兩省區(qū)各級部門、提早布防以應對可能發(fā)生的險情。

三、賀江流域洪水全過程管控關鍵技術

洪水全過程管控是指對洪水的發(fā)生、發(fā)展和影響進行分析、判別和確定，繼而進行有效的管理，包括洪水發(fā)生時一系列的指揮調(diào)度決策，也包括日常對河道、湖泊、防洪工程和土地開發(fā)等人類活動的管理。實際防御工作中，洪水發(fā)生時的指揮調(diào)度決策直接體現(xiàn)在洪水調(diào)控決策、工程險情巡查搶護、人員規(guī)避轉移等應急管理方面。

精準管控洪水全過程，建立在對洪水各環(huán)節(jié)信息精確掌握基礎上，包括洪水發(fā)生前和發(fā)生過程中的水雨情實時精準預報，堤防、水庫等防洪工程實時信息，以及防洪影響區(qū)的風險研判和評估等。其中水雨情預報工作由水文部門建立水文水動力模型對洪水演進進行模擬并做出預報；防洪工程實時信息由各級水利部門監(jiān)測并報送；對洪水影響和災害風險進行評估則由決策部門負責組織，是洪水調(diào)度決策的重要基礎與技術手段。本節(jié)重點研究在賀江流域洪水災害風險與洪水調(diào)度決策之間建立互饋響應，并支撐賀江流域洪水精準調(diào)度決策這一關鍵技術。

洪水風險最大特點是不確定性：發(fā)生時間不確定、發(fā)生地點不確定、風險程度不確定、成災結果不確定，對風險評估等決策要素的時效性、準確性、動態(tài)性提出了較高要求，同時要求洪水風險動態(tài)評估與實時調(diào)度、應急規(guī)避等之間建立動態(tài)反饋和響應。以往對區(qū)域尺度的洪水風險評估局限于針對特定洪水事件、靜態(tài)風險評估，本次構建的賀江洪水風險動態(tài)評估模型，可根據(jù)不同來水情境對洪水風險進行動態(tài)評估，滿足決策要素要求的時效性、準確性和動態(tài)性；同時，通過建立洪水實時調(diào)度決策動態(tài)響應機制，形成洪水風險評估與實時調(diào)度、應急規(guī)避等之間的動態(tài)反饋和響應，實現(xiàn)洪水調(diào)控、規(guī)避方案的及時調(diào)整。

1.賀江流域洪水風險動態(tài)評估模型

賀江洪水風險動態(tài)評估模型耦合了賀江水庫群聯(lián)合防洪調(diào)度模型、一維河道水動力學模型與賀江中下游重要防洪保護區(qū)二維水動力學模型及賀江洪水損失評估模塊（見圖1），從洪水發(fā)生、發(fā)展過程、風險變化范圍和實時災害損失全過程進行風險評估。

圖1 賀江洪水風險動態(tài)評估模型組成示意圖

水庫群聯(lián)合防洪調(diào)度模型重點研究主要防洪工程對洪水的調(diào)蓄作用。模型由靜庫調(diào)洪模型、動庫調(diào)洪模型和馬斯京根法洪水演進模型組成，納入的防洪工程主要包括龜石水庫、合面獅水庫等大中型水庫。

一維水動力學模型主要考慮了賀江干流合面獅以下河段、主要支流以及西江梧州至高要段，重點研究上游不同來水條件下賀江沿線水位分布。二維水動力學模型包括重要防洪保護對象封開縣南豐鎮(zhèn)及以下區(qū)域7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，重點研究不同來水情況下賀江沿岸洪水淹沒情況，包括不同洪水條件下保護區(qū)內(nèi)淹沒水深、最大洪水流速、洪水前鋒到達時間等洪水風險信息。

賀江洪水損失動態(tài)評估模型范圍和二維水動力學模型研究范圍一致，重點研究不同情境下沿岸防洪保護區(qū)實時淹沒損失情況。損失評估通過淹沒區(qū)二維水動力學模型確定不同量級洪水下洪泛區(qū)洪災自然指標（主要是淹沒水深、淹沒歷時）；建立洪災損失經(jīng)濟指標（主要為損失率）和洪災自然指標的關系，在此基礎上，進行洪災經(jīng)濟損失計算。

2.洪水實時調(diào)度決策動態(tài)響應機制

常規(guī)的防洪調(diào)度決策往往難以有效應對上下游斷面間水力聯(lián)系的復雜性，在下游斷面實時防洪狀態(tài)與上游庫群調(diào)度決策之間未建立起有效的互饋機制，導致隨機來水情景下水庫預留防洪庫容大小、攔蓄時機與使用次序難以有效確定。為滿足洪水調(diào)控、應急管理需依據(jù)下游實時防洪狀態(tài)而動態(tài)決策，結合賀江流域十幾年防洪調(diào)度實踐，提出了考慮水庫調(diào)蓄對上下斷面水力聯(lián)系影響的多斷面洪水同步預報、洪澇風險評估和水庫群防洪調(diào)度耦合的動態(tài)決策機制。在實時洪水調(diào)度決策中，具體步驟為：

①結合賀江流域洪水特性，選擇不同量級、不同洪水組成的場次洪水，基于本研究構建的賀江一二維水動力學、洪水損失評估模型進行計算分析，形成不同情境下洪水淹沒要素集。

②基于賀江洪水淹沒要素庫研究將預測斷面前一時段流量和水位、上游干支流斷面前期若干時段和當前時段流量和水位、下游斷面前一時段流量和水位設置為模型輸入因子集X以及淹沒風險集Y，構造交互效應回歸模型的訓練和測試樣本集。在此基礎上建立水庫調(diào)度、淹沒風險預報模型。

③將上述得到的預報模型嵌套進水庫防洪調(diào)度模型中，該模型在下游斷面實時防洪狀態(tài)與上游庫群調(diào)度決策之間建立了一種動態(tài)響應的互饋機制，可以根據(jù)當前時段水庫調(diào)蓄前各斷面的預報水位流量信息以及各水庫的水位和入庫流量信息，對當前時段末水庫水位或者當前時段下泄流量進行實時決策。

四、“22·6”特大洪水期間賀江防御洪水實踐應用

珠江“22·6”特大洪水歷經(jīng)洪水發(fā)展期、洪水關鍵期和洪水退水期三個階段。其中6月中下旬洪水關鍵期，西江3號、4號洪水銜接導致下游干流長時間維持高水位，北江2號洪水發(fā)展為特大洪水。

在6月中下旬珠江流域洪水關鍵期（西江第4號洪水期間），西江水系支流賀江流域也發(fā)生了超標準洪水，龜石水庫、合面獅水庫實測入庫流量分別為1 350 m3/s、4 140 m3/s，均接近十年一遇；下游南豐鎮(zhèn)斷面天然洪峰流量4 600 m3/s（超10年一遇），遠超過漫溢上街流量，賀江中下游地區(qū)南豐鎮(zhèn)、江口街道的低洼地區(qū)人民群眾生命財產(chǎn)安全受到威脅。

將賀江流域洪水風險動態(tài)評估模型和洪水實時調(diào)度決策動態(tài)響應機制應用于珠江“22·6”特大洪水期間賀江流域洪水全過程管控，結合動態(tài)風險評估成果實時調(diào)整龜石、合面獅水庫調(diào)度決策，有效降低了賀江中下游地區(qū)洪災損失，并顯著減輕了西江下游防洪壓力。

1.賀江洪水實時調(diào)控

實時調(diào)控階段，當預報賀江流域發(fā)生洪水，根據(jù)干支流洪水遭遇情況和水庫蓄水情況，以賀江流域風險動態(tài)評估模型為計算手段，通過下游斷面實時防洪狀態(tài)動態(tài)調(diào)整上游水庫群調(diào)度方案，在下游斷面實時防洪狀態(tài)與上游庫群調(diào)度決策之間建立起有效的相應互饋機制。

根據(jù)6月16—18日流域水情預報，西江梧州洪峰流量將超過50 000 m3/s，賀江流域也將出現(xiàn)新一輪洪水過程，賀江下游控制站南豐鎮(zhèn)斷面將于21日開始洪水上街（相應流量2 800 m3/s）。為最大限度發(fā)揮水庫攔洪削峰作用，支流賀江水庫群及時開始預泄騰庫，龜石水庫、合面獅水庫分別 于6月20日8時、6月19日14時降至較低庫水位。

6月20日，隨著賀江流域出現(xiàn)新一輪降雨過程，龜石水庫入庫流量開始增加，至22日8時出現(xiàn)最大入庫流量13 50 m3/s，龜石水庫在此期間減小出庫流量，盡力攔蓄洪水，其中20日20時—21日14時期間按最小出庫50 m3/s控泄，至22日20時水庫攔蓄至汛限水位181 m，后入庫過程減退。在此期間龜石水庫共攔蓄洪水1.28億m3，最大削峰率66.7%，為減輕下游防洪壓力發(fā)揮了重要作用。

合面獅水庫的實時調(diào)度，需根據(jù)當前水庫調(diào)度狀況和下游兩?。▍^(qū)）當前淹沒要素，實時調(diào)整控泄流量，做到在充分挖掘水庫調(diào)控潛力的前提下盡力做到兩?。▍^(qū)）防洪風險均可控。根據(jù)水情預報，經(jīng)龜石水庫盡力調(diào)蓄后，合面獅水庫入庫洪峰削減為4 140 m3/s（龜石水庫不調(diào)蓄的天然入庫為4750m3/s），入庫洪峰由接近20年一遇削減為不到10年一遇，水庫以下廣西（區(qū)）境內(nèi)鋪門鎮(zhèn)等區(qū)域的防洪安全基本得到保障；賀江下游南豐鎮(zhèn)斷面將于21日14時前后開始洪水漫溢上街（相應流量2 800 m3/s），最大洪峰流量將達到4 000 m3/s（龜石水庫調(diào)度后），若合面獅水庫不參與調(diào)度，洪水淹沒范圍將覆蓋南豐和江口兩鎮(zhèn)，最大淹沒面積將達到5.58 km2，淹沒人口0.98萬人，淹沒耕地125.81 hm2。因此重點根據(jù)廣東省境內(nèi)封開縣南豐鎮(zhèn)等區(qū)域的實時洪水風險動態(tài)調(diào)整合面獅水庫的調(diào)度，合面獅水庫于19日14時開始逐步減少出庫，攔蓄洪水?？紤]合面獅出庫流量至南豐鎮(zhèn)洪水傳播時間約6 h，21日2—8時合面獅水庫按最大削減入庫流量1 200～1 260 m3/s攔洪，最大限度減輕下游南豐鎮(zhèn)等重點區(qū)域洪水淹沒和洪災損失。至21日16時，合面獅水庫最高水位運用至87.64 m，攔蓄洪水7130萬m3，最大削峰率29.0%。

2.賀江洪水防御成效

根據(jù)調(diào)查的賀江流域社會經(jīng)濟情況，以區(qū)域近年的統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)為基礎，考慮各統(tǒng)計要素空間分布的差異性，本次洪水影響統(tǒng)計選定分析指標為兩類。第一類為受淹沒地物，包含受淹居民地面積、受淹耕地面積等；第二類為受影響指標，包含受影響人口、受影響GDP。其中居民地淹沒面積按農(nóng)村居民地、城鎮(zhèn)居民地分類統(tǒng)計。

西江4號洪水期間，根據(jù)流域水情滾動預報，在洪水來臨前期，龜石、合面獅水庫及時預泄騰空庫容。洪水過程中，上游龜石水庫最大限度攔蓄洪水，下游合面獅水庫根據(jù)預報水情及時啟動攔蓄，并根據(jù)下游南豐鎮(zhèn)斷面洪水及可能的淹沒損失情況精準攔洪削峰。通過分析，并經(jīng)水庫調(diào)度，削減下游南豐鎮(zhèn)斷面洪峰流量1 600 m3/s，削峰率34%，降低南豐鎮(zhèn)洪峰水位2.80 m。減少下游南豐鎮(zhèn)、江口街道1.5萬群眾緊急轉移任務，中下游地區(qū)洪水淹沒面積減少1.34 km2，減少32%。減少淹沒耕地30.2 hm2，減少經(jīng)濟損失1 457萬元，最大限度減輕了災害影響，確保了人民群眾生命財產(chǎn)安全。

五、結 語

基于“四個鏈條”對防洪工程體系薄弱的中小流域洪水全過程精準管控進行研究，從“降雨—產(chǎn)流—匯流—演進”“流域—干流—支流—斷面”“總量—洪峰—過程—調(diào)度”“技術—物料—隊伍—組織”全鏈條構建賀江洪水防御體系，并重點研究構建賀江流域洪水風險動態(tài)評估與洪水實時調(diào)度決策之間的動態(tài)互饋響應，將其運用于珠江“22·6”特大洪水期間賀江流域大洪水防御。結果表明，基于水情滾動預報，經(jīng)過水庫精準、科學的調(diào)度決策，基本保障南豐鎮(zhèn)斷面洪水不上街，最大限度減輕了災害影響，確保了人民群眾生命財產(chǎn)安全。