朱建英 王正誠 周春飛 王正怡 焦 野
(1.江蘇省水旱災(zāi)害防御調(diào)度指揮中心,南京 210029;2.南水北調(diào)江蘇項(xiàng)目管理有限公司,南京 210019;3.南京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司,南京 210022)
江蘇省地處長江、淮河流域下游,是全國唯一具有大江大河大湖大海的省份,湖泊眾多,水網(wǎng)密布,水系復(fù)雜;又是南北氣候的過渡地帶,氣候多變,本地降雨和上游來水的時(shí)空分布很不均勻,年內(nèi)降雨主要集中在汛期,強(qiáng)降雨過程多,年際變化大,豐水年份如2016 年全省面雨量1 403.5 mm,是大旱年份1978年的2.5倍左右;同時(shí)也是受臺(tái)風(fēng)影響多的省份,幾乎每年都要受到臺(tái)風(fēng)影響,如2106 號(hào)臺(tái)風(fēng)“煙花”,更是創(chuàng)造了有氣象記錄以來在江蘇省停留時(shí)間最長、過程雨量最大、影響范圍最廣3項(xiàng)記錄。特殊的地理位置、氣候特點(diǎn),致使江蘇省易澇易旱,水旱災(zāi)害頻繁,如發(fā)生暴雨、上游洪水壓境,再遭遇臺(tái)風(fēng)、天文大潮,防汛任務(wù)重、壓力大。
新中國成立以后,江蘇省開展了大規(guī)模的防洪治澇和調(diào)水工程建設(shè),經(jīng)過4 次治水高潮,形成了較為完善的防洪、排澇、供水(灌溉)、降漬、擋潮五大水利工程體系。防洪方面,建成了長江、太湖、淮河、沂沭泗等四大水系的防洪工程體系;調(diào)水供水方面,建成了江水北調(diào)、江水東引、引江濟(jì)太等三大跨流域調(diào)配水工程體系,還有區(qū)域性調(diào)水工程體系。江蘇省利用較為完備的水利工程體系,通過科學(xué)精準(zhǔn)調(diào)度,戰(zhàn)勝了歷年洪澇旱臺(tái)風(fēng)災(zāi)害,保障了經(jīng)濟(jì)社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展,充分發(fā)揮了其防災(zāi)減災(zāi)效益。
本文基于長期的調(diào)度實(shí)踐,歸納了江蘇省水旱災(zāi)害防御調(diào)度特點(diǎn),總結(jié)了江蘇省江水北調(diào)地區(qū)2019年抗旱水量調(diào)度、沂沭泗地區(qū)2020年洪水調(diào)度等措施,提出了以系統(tǒng)思維開展水旱災(zāi)害防御調(diào)度的理念,反映系統(tǒng)思維貫穿水旱災(zāi)害防御調(diào)度全過程;并在當(dāng)前推進(jìn)數(shù)字水網(wǎng)建設(shè)的新形勢下,對提高水旱災(zāi)害防御調(diào)度精準(zhǔn)水平提出建議。
(1)調(diào)度全年化。就防洪調(diào)度而言,主要在汛期,正是洪澇高發(fā)期、臺(tái)風(fēng)影響期,必須做好防洪排澇調(diào)度保防洪安全;非汛期,還要防范春汛、秋汛,如2017年淮河出現(xiàn)秋汛,蚌埠(吳家渡)站最大流量達(dá)5 230 m3/s;2018年淮河發(fā)生春汛,蚌埠站流量最大達(dá)3 300 m3/s,江蘇省水利廳調(diào)度三河閘等口門持續(xù)泄洪排水。就供水調(diào)度而言,更是全年性調(diào)度,需要通過每天調(diào)度水源解決各地生活、生產(chǎn)、航運(yùn)等用水,特別是6月保證夏栽用水,以確保糧食安全。
(2)調(diào)度目標(biāo)多。水旱災(zāi)害防御調(diào)度是為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供水安全保障。①保證防洪安全,江蘇省經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),任何一塊地方都淹不得、淹不起;②保證供水安全,通過調(diào)度水源來保障城鄉(xiāng)居民生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等用水;③維持航運(yùn)水位,江蘇水網(wǎng)地區(qū)水運(yùn)發(fā)達(dá),各河道需要通過調(diào)水補(bǔ)水來維持大運(yùn)河等骨干河道航運(yùn)水位;④保證生態(tài)用水,按照生態(tài)優(yōu)先要求,保障河湖最低生態(tài)水位。
(3)調(diào)度工程多。江蘇省水系復(fù)雜,有水閘、泵站、湖泊、河道、堤防、水庫等水利工程。開展洪水調(diào)度、水量調(diào)度需要運(yùn)用眾多水利工程,按照調(diào)度方案、調(diào)度規(guī)則、調(diào)度運(yùn)用計(jì)劃,結(jié)合每個(gè)相關(guān)工程的防洪泄洪行洪能力、調(diào)水輸水供水能力,統(tǒng)籌流域與區(qū)域、上下游、左右岸防洪壓力,統(tǒng)籌供水區(qū)域全局與局部抗旱需求,實(shí)施統(tǒng)一調(diào)度、精準(zhǔn)調(diào)度[1]。
(4)調(diào)度水源多。江蘇省本地水資源多年平均為321億m3,人均只有400多m3,僅為全國的1/5,且受到蓄水條件限制,本地水資源可利用量小,不能滿足用水需要,需要調(diào)引長江、淮河等過境水源。遇干旱年份,淮河、沂沭泗諸河來水偏枯,需要實(shí)施江水北調(diào)解決本地水源不足,統(tǒng)籌長江、淮河、沂沭泗等多水源,進(jìn)行優(yōu)化配置,將干旱不利影響最小化。
以沂沭泗地區(qū)2020年洪水調(diào)度,以及江蘇省江水北調(diào)地區(qū)每年各階段調(diào)度安排、制定供水調(diào)度計(jì)劃和2019年抗旱水量調(diào)度來闡述水旱災(zāi)害防御調(diào)度的理念、思路。
江蘇省沂沭泗地區(qū)承受上游來自沂蒙山區(qū)沂河、沭河以及南四湖地區(qū)洪水,其中沂沭河洪水來得快、來得猛,峰高量大。由于降雨的不均勻性,發(fā)生洪水時(shí),各行洪河段承擔(dān)的洪水風(fēng)險(xiǎn)、壓力并不一致,有的區(qū)域、河段面臨很大的洪水壓力。沂沭泗地區(qū)防洪工程體系就是淮河流域防洪規(guī)劃確定的“東調(diào)南下”,沂河、沭河、南四湖及邳蒼地區(qū)洪水調(diào)度具有相互關(guān)聯(lián)的特點(diǎn)。歷年來,針對沂沭泗地區(qū)洪水,江蘇省加強(qiáng)與流域管理機(jī)構(gòu)溝通,強(qiáng)化會(huì)商分析研判,提前謀劃,科學(xué)精準(zhǔn)調(diào)度沂沭泗流域防洪工程,成功抗御沂沭泗洪水。
2020 年8 月 中 旬 沂 沭 河 洪 水 調(diào) 度[2]。8 月13 日 夜 至14 日,沂沭河上游地區(qū)突發(fā)強(qiáng)降雨,普遍達(dá)到暴雨大暴雨、局地特大暴雨,并穩(wěn)定維持近20 h,致使沂河發(fā)生2020 年第1號(hào)洪水,臨沂站出現(xiàn)1960年以來最大流量10 900 m3/s,為1960年以來最大洪水;沭河發(fā)生2020年第2號(hào)洪水,重溝站出現(xiàn)有實(shí)測資料以來最大流量5 940 m3/s,為1974 年以來最大洪水。
2020年沂沭河上游洪水大流量出現(xiàn)之前,江蘇省根據(jù)精準(zhǔn)度較高的洪水預(yù)報(bào),加強(qiáng)與流域管理機(jī)構(gòu)溝通,強(qiáng)化會(huì)商分析研判,以系統(tǒng)思維、整體思維提前謀劃流域洪水安排,在確保防洪安全的前提下,按照合理共擔(dān)洪水風(fēng)險(xiǎn)的調(diào)度理念,依據(jù)調(diào)度方案,利用水利工程統(tǒng)籌調(diào)度洪水,將洪水風(fēng)險(xiǎn)適當(dāng)分?jǐn)偟斤L(fēng)險(xiǎn)相對較低河道,有效地減輕高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)防洪壓力。經(jīng)綜合研判,針對沂河洪水仍有東調(diào)空間的情況,江蘇省水利廳商請淮委沂沭泗局進(jìn)一步加大彭道口閘東調(diào)流量,調(diào)度劉家道口閘下泄流量不超7 900 m3/s,未超沂河江蘇段設(shè)計(jì)流量,保證了防洪安全。在預(yù)測大官莊樞紐以上來水達(dá)到9 000 m3/s 左右時(shí),合理安排洪水東調(diào)新沭河及南下老沭河流量,及時(shí)加大人民勝利堰閘南下流量,避免出現(xiàn)新沭河防洪壓力過大的情況。通過提前預(yù)降駱馬湖及石梁河水庫水位、沂沭河洪水盡量東調(diào)、湖庫蓄洪錯(cuò)峰、嶂山閘反控制等調(diào)度措施,成功抗御本次沂河、沭河大洪水。雖然江蘇境內(nèi)沂河、新沂河、沭河、新沭河均大流量行洪,但沒有發(fā)生重大險(xiǎn)情、重大災(zāi)情、人員傷亡,保證了洪水安瀾入海。
江蘇省江水北調(diào)沿線水量調(diào)度同樣以系統(tǒng)思維、整體思維來謀劃部署。全年水量調(diào)度分4個(gè)階段,每個(gè)階段水量調(diào)度側(cè)重點(diǎn)不同。①每年的汛后至次年6月夏栽大用水前,水量調(diào)度主要是在調(diào)水解決各地用水的同時(shí),重點(diǎn)做好湖庫蓄水保水,必要時(shí)采取江水北調(diào)等措施補(bǔ)湖補(bǔ)庫,為夏栽大用水儲(chǔ)備水源;②水稻栽插大用水期間,統(tǒng)籌洪澤湖等湖庫水源和江水北調(diào)水源,重點(diǎn)是保證水稻栽插用水,確保糧食安全,同時(shí)關(guān)注梅雨動(dòng)態(tài),防范旱澇急轉(zhuǎn);③7 月至8月上半月,易發(fā)生暴雨洪水,調(diào)度重點(diǎn)是防洪排澇保安全,同時(shí)防范可能發(fā)生夏旱、伏旱,保證水稻等農(nóng)作物生長用水;④8 月下半月至9 月,在保證防洪安全的前提下,及時(shí)攔蓄洪水尾水,為秋播秋種及來年春灌春播、夏栽大用水儲(chǔ)備水源。
以整體思維制定供水調(diào)度計(jì)劃。為保證計(jì)劃用水、有序用水、節(jié)約用水,一般情況下,江蘇省水利廳根據(jù)湖庫可供水量、上游來水量、工程可調(diào)水量以及供水灌溉面積分布、城鄉(xiāng)生活及工業(yè)生產(chǎn)等用水需求,逐月下達(dá)供水調(diào)度計(jì)劃,其中6 月、7 月以5 d 為時(shí)段,其他各月以旬為時(shí)段,明確各河段沿線供水流量,并要求沿線地區(qū)細(xì)化到引水口門。遭遇嚴(yán)重干旱時(shí),按照合理共擔(dān)干旱風(fēng)險(xiǎn)的理念,制定下達(dá)抗旱應(yīng)急供水調(diào)度計(jì)劃,實(shí)行抗旱應(yīng)急調(diào)度。實(shí)施水量調(diào)度期間,強(qiáng)化用水管理,保證計(jì)劃落實(shí)到位,實(shí)現(xiàn)有序用水。
2019年蘇北地區(qū)抗旱水源調(diào)度。5月1日至7月25日,江蘇省淮河流域降雨量僅197.9 mm,為新中國成立以來同期最小值,形成60年一遇嚴(yán)重氣象干旱;8月下旬起,淮北地區(qū)再次干旱少雨。同期淮河來水持續(xù)偏枯,洪澤湖蔣壩水位于7 月28 日一度降到11.18 m,比死水位低0.12 m;駱馬湖水位最低21.06 m,比旱限水位低0.24 m;微山湖水位持續(xù)低于死水位,7月下旬最低時(shí)僅31.29 m,比死水位低0.21 m。針對嚴(yán)重氣象干旱,江蘇省水利廳加強(qiáng)會(huì)商研判,全面分析抗旱供水形勢,統(tǒng)籌蘇北地區(qū)抗旱供用水安排,運(yùn)用江水北調(diào)工程、里下河水源調(diào)整工程、通榆河北延送水工程等調(diào)水引水;抓住8月上中旬沂沭泗地區(qū)來水時(shí)機(jī),調(diào)引駱馬湖洪水補(bǔ)給缺水嚴(yán)重的洪澤湖地區(qū),充分利用雨洪資源。通過采取超前蓄水保水、全力調(diào)水供水、實(shí)施引沂濟(jì)淮、嚴(yán)格用水管理等調(diào)度措施成功抗御蘇北嚴(yán)重干旱。2019年抗旱實(shí)踐,體現(xiàn)了水量調(diào)度的系統(tǒng)思維、整體思維。
(1)全面掌握水旱災(zāi)害防御信息。應(yīng)熟悉流域、區(qū)域防汛抗旱應(yīng)急預(yù)案、水工程調(diào)度方案;不僅需掌握省內(nèi)防汛抗旱信息,還要了解上游相關(guān)信息;密切關(guān)注雨水情,并根據(jù)天氣預(yù)報(bào)、水文預(yù)報(bào),提前預(yù)判汛情、旱情趨勢,對達(dá)到水情預(yù)警發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)的,結(jié)合趨勢分析,及時(shí)發(fā)布預(yù)警,提醒相關(guān)地區(qū)做好防范應(yīng)對;既要摸清大江大河大湖的現(xiàn)狀防洪標(biāo)準(zhǔn)及行洪蓄洪能力,也要了解堤防及穿堤建筑物實(shí)際擋洪能力、水閘實(shí)際泄洪能力、泵站抽排能力及工情變化趨勢;還要了解歷史洪澇情況和調(diào)度措施,從而為實(shí)時(shí)調(diào)度決策提供扎實(shí)的技術(shù)支撐。
(2)從整體組織水旱災(zāi)害防御調(diào)度。就防洪而言,在分析整個(gè)流域的洪水情況和工情的基礎(chǔ)上,按照合理共擔(dān)洪水風(fēng)險(xiǎn)的理念,從流域?qū)哟伍_展流域洪水調(diào)度,以避免部分地區(qū)防洪壓力過大的情況。就抗旱供水而言,要面對供水工程體系的整個(gè)供水范圍,合理調(diào)度水源;在供需矛盾突出時(shí),應(yīng)用合理共擔(dān)干旱風(fēng)險(xiǎn)的理念,根據(jù)可供、可調(diào)水量,在確保居民生活、重點(diǎn)工業(yè)等用水的前提下,通過工程調(diào)水供水、強(qiáng)化用水管理,優(yōu)化配置有限的抗旱水源。
(3)合理處置全局與局部的關(guān)系。在江蘇省流域行洪河道往往也是區(qū)域排澇河道,當(dāng)河道行洪時(shí),沿線排澇受阻,出現(xiàn)因洪致澇問題,加大區(qū)域防洪壓力。遇到流域防洪與區(qū)域防洪排澇矛盾時(shí),從全局出發(fā),當(dāng)整體防洪壓力很大時(shí),局部服從全局,確保防洪安全;當(dāng)整體防洪壓力緩解,具備照顧局部排澇要求時(shí),在不影響防洪安全的情況下,抓住時(shí)機(jī)適當(dāng)騰出通道用于排澇,減輕區(qū)域防洪排澇壓力。
(4)統(tǒng)籌考慮當(dāng)前和未來的關(guān)系。理清不同階段的調(diào)度重點(diǎn)。汛期,根據(jù)天氣預(yù)報(bào)、水文預(yù)報(bào)信息,強(qiáng)化河湖庫水位控制,當(dāng)預(yù)報(bào)本地或上中游地區(qū)有強(qiáng)降雨時(shí),提前預(yù)降河湖庫水位,騰出更多庫容迎納雨洪。后汛期,當(dāng)預(yù)計(jì)未來沒有明顯降雨或洪水時(shí),及時(shí)攔蓄洪水尾水,確保汛末蓄到水、蓄足水,避免錯(cuò)過蓄水時(shí)機(jī)。大用水之前的非汛期、初汛期的水量調(diào)度,必須以6月夏栽大用水作為最重要的調(diào)度控制節(jié)點(diǎn),重點(diǎn)做好湖庫蓄水保水,當(dāng)預(yù)判湖庫蓄水將明顯不足時(shí),要超前謀劃調(diào)水工作,增加湖庫蓄水,為春灌春播和夏栽用水儲(chǔ)備水源。
(5)妥善處理防洪除害與蓄水興利的關(guān)系。在確保防洪安全的前提下,充分利用洪水資源,抬高湖庫蓄水位,特別在后汛期,重視中長期天氣預(yù)報(bào)和臺(tái)風(fēng)動(dòng)向,進(jìn)行湖庫蓄水調(diào)度。即使在非汛期,做好蓄水保水的同時(shí),要防范可能發(fā)生的秋汛、春汛、初夏汛。
(6)強(qiáng)化統(tǒng)一調(diào)度。水旱災(zāi)害防御調(diào)度是通過各級水利部門所轄的相關(guān)工程共同執(zhí)行調(diào)度指令來實(shí)現(xiàn),任何一個(gè)環(huán)節(jié)、工程都不能馬虎。如果有一個(gè)工程不按要求執(zhí)行指令或突發(fā)意外情況,就會(huì)打亂局部甚至整體的調(diào)度部署,直接影響到局部河段乃至整體的防洪安全、供水安全,甚至航運(yùn)都會(huì)發(fā)生問題,因此,各地要堅(jiān)持樹立“一盤棋”思想,密切配合,服從統(tǒng)一調(diào)度,嚴(yán)格執(zhí)行上級水行政主管部門的調(diào)度指令,不能各行其是;如有問題可能影響調(diào)度執(zhí)行時(shí)要及時(shí)反饋上級調(diào)度部門,以便及時(shí)調(diào)整調(diào)度,同時(shí)工程主管單位要迅速處理問題,避免帶來不利后果。
水旱災(zāi)害防御調(diào)度是個(gè)系統(tǒng)工程,必須以系統(tǒng)思維組織開展水旱災(zāi)害防御調(diào)度,實(shí)現(xiàn)科學(xué)調(diào)度、精準(zhǔn)調(diào)度。對防洪而言,全面掌握流域的雨水情、從整體到局部、節(jié)點(diǎn)工程的防洪泄洪行洪能力,通過全面分析研判,合理安排洪水出路;對抗旱而言,了解供水區(qū)域及相關(guān)流域的旱情及趨勢、可供水源分布、每個(gè)工程的調(diào)水引水能力、各地用水需求,通過合理調(diào)配水量,充分發(fā)揮有限水資源的效益。
當(dāng)前要抓住智慧水利及數(shù)字孿生水網(wǎng)建設(shè)的契機(jī),加快構(gòu)建水旱災(zāi)害防御調(diào)度數(shù)字化場景。采用數(shù)字仿真等可視化技術(shù),以流域或區(qū)域?yàn)閱卧?,對物理河流、水利水電等控制性工程、引調(diào)水工程和重要取水口等進(jìn)行精細(xì)化建模,構(gòu)建流域或區(qū)域水旱災(zāi)害防御調(diào)度數(shù)字化場景,實(shí)現(xiàn)數(shù)字化場景真實(shí)再現(xiàn)和動(dòng)態(tài)展示。按照預(yù)報(bào)、預(yù)演、預(yù)警、預(yù)案“四預(yù)”要求,推進(jìn)水旱災(zāi)害防御調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用,基于不同時(shí)間尺度的降水徑流預(yù)報(bào)和需水預(yù)測,以系統(tǒng)思維建立預(yù)報(bào)調(diào)度模型,制定流域或區(qū)域調(diào)度計(jì)劃,完善風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等算法,優(yōu)化洪澇調(diào)度、水量調(diào)度,進(jìn)一步提高調(diào)度精準(zhǔn)性,提供水旱災(zāi)害防御調(diào)度決策支持,將水旱災(zāi)害損失降到最低,為經(jīng)濟(jì)社會(huì)穩(wěn)步發(fā)展提供水安全保障。