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【专家访谈】立足珠江流域防汛实践 抓细抓实“四个链条”——专家谈精准管控洪水防御全过程各环节
——本文刊登于《中国水利报》第5129期
问:如何实现珠江流域水文预报模型与流域的产汇流规律和洪水演进规律相适应?
钱燕(珠江水利委员会水文水资源局副局长):一是针对不同地区的产汇流和洪水演进特点采用不同的预报模型方法。上中游山丘区,产汇流采用三水源新安江模型,洪水演进采用马斯京根水文学方法。下游及三角洲地区,需采用水动力学模型计算洪水在防洪保护区及蓄滞洪区的演进情况。珠江河口等沿海地区,要综合考虑台风潮汐的影响,则采用风暴潮预报模型。
二是开展预报调度一体化计算减小水工程调度对预报的影响。在水文预报模型中耦合水工程调度模块,将有调蓄功能的水工程作为主要计算节点纳入河系预报方案,实时跟进调整水工程调度方案,滚动河系预报。
三是补充最新洪水样本及时修编洪水预报方案。原有方案的历史洪水样本有限,且无法反映下垫面不断变化的影响。通过补充新发生的洪水样本,合理调整预报模型参数,修编完善洪水预报方案,适应产汇流规律和洪水演进规律的变化。
问:怎样算准参与防洪调度的各个水库投入时机?
易灵(中水珠江规划勘测设计有限公司副总经理):在流域洪水防御过程中,防洪工程体系是基础,调度是关键。水库的投入运用时机,对洪水防御效果有着决定性影响。若各水库启用过早,将导致水库防洪库容提前用完而对后续洪水失去调节能力;若各水库启用过迟,又将导致水库无法及时准确拦洪削峰,无法发挥出水库群最大拦洪削峰作用。
以珠江流域“22·6”洪水防御为例,珠江委首先根据水文气象预报,准确预报流域来水,精准判断干支流各断面洪峰出现时间及量级,采用耦合水文学和水动力学方法构建珠江流域水库群联合调度模型,根据来水预报、水库蓄水情况以及流域防汛形势,拟定多组方案,进行多方案预演分析计算,统筹流域与区域、上下游、左右岸防洪需求,逐步优化各水库启用时机,最大程度发挥水库群拦洪削峰作用。
对于龙滩、百色、天一、光照等调蓄能力较强、距离下游保护目标距离较远的水库,当判断出流域未来可能发生较大洪水时,则提前拦蓄洪水减轻下游防洪压力;对于岩滩、西津等调节能力有限但可利于拦洪错峰的水库,则提前组织预泄尽可能腾空库容,根据落地雨和1~2天降雨预报,视柳江洪峰、黔江洪峰出现时间拦洪错峰,将有限的库容发挥到最大;对于大藤峡等距离保护目标较近、削峰效果好的水库,根据2~3天的来水预报和下游主要保护对象防洪需求拦洪削峰。
问:为何要提前算出算准关键断面水位?在洪水防御中起到什么作用?
易灵:关键断面的水位或流量往往可以反映河段的防洪风险,是防汛指挥与水工程调度的重要依据。算出算准关键断面水位或流量,有助于提前部署防汛工作,争取洪水防御主动权;有助于及时准确发布防汛预警级别,为人员财产转移争取时间;有助于提高水工程联合调度效果,最大限度降低洪水灾害风险。
在珠江流域,西江梧州断面的流量是龙滩与大藤峡水利枢纽调度的重要依据,北江石角断面的流量是飞来峡水利枢纽调度的重要依据,北江江口圩断面水位是潖江蓄滞洪区运用的重要依据,但这些关键断面离控制性水利枢纽工程均较远,洪水传播时间较长(其中龙滩至梧州的传播时间约4.5天)。因此,只有提前算准以上关键断面的水位,才能科学调度龙滩、大藤峡、飞来峡水利枢纽和潖江蓄滞洪区,提高防洪减灾综合效益。
问:由预演得到的关键断面水位及高水位持续时间,如何影响蓄滞洪区的启用时机
王保华(中水珠江规划勘测设计有限公司水利水电规划院院长):蓄滞洪区的滞洪容积一般不大,而且距离防洪控制断面有一定距离。蓄滞洪区启用太早,发挥不了最大削峰作用;蓄滞洪区启用太晚,将错失削峰时机。如何做到“好钢用到刀刃上”,把握好蓄滞洪区启动时机与分洪流量是发挥蓄滞洪区最大拦洪削峰作用的关键技术问题。
珠江流域唯一列入国家蓄滞洪区名录的潖江蓄滞洪区,距离北江防洪控制断面石角站约40千米。因此,石角站流量与潖江蓄滞洪区江口圩水位是其运用的关键依据。如果提前预测石角站洪峰流量与高水位持续时间,则可以判断启用潖江蓄滞洪区的必要性。根据以往的调度研究发现,潖江蓄滞洪区对石角站的削峰作用在300~1500立方米每秒,如果能够准确判断石角站洪水组成与洪峰时间及江口圩水位,准确把握潖江蓄滞洪区的启动时机与分洪流量,潖江蓄滞洪区将获得较好的滞洪效果。
问:珠江委不久前成功防御两次流域性较大洪水,在罕见复杂的洪水防御过程中,有哪些可分享的“四预”经验?
钱燕:珠江委汛前组织技术团队集中攻坚,于5月上旬建成并投入具有预报、预警、预演、预案功能的防汛“四预”平台。平台调用洪水预报、防洪调度、洪水演进等模型库,实时呈现流域“四情”(雨情、水情、灾情、险情)信息,精准管控洪水全过程、各环节,为暴雨洪水防御赢得主动权。
预报方面,将“防”的关口前移,耦合降雨预报延长洪水预报预见期,充分运用“四预”平台实时分析研判“降雨—产流—汇流—演进”过程,紧盯实况降雨和降雨预报,加密洪水精细化滚动预报。提前一周准确预报西江、北江将再次发生编号洪水,西江梧州站洪峰流量预报误差仅0.8%,北江飞来峡水库入库流量和石角站洪峰流量预报误差仅0.5%。
预警方面,基于“四预”平台累计发布洪水预报信息408站次,先后发布洪水预警33次、预警短信2万余条,结合强降雨落区及时发布山洪灾害易发区预警,预警信息直达防御一线。
预演方面,根据不同预见期的洪水预报成果和流域防汛形势,基于“四预”平台的数字化场景,逐流域、逐区域、逐河段动态预演不同调度方案,从宏观、中观和微观多尺度展示洪水的发展态势,评估不同调度方案的可行性和防洪风险,逐步优化调度方案。考虑降雨预报的不确定性,每日进行滚动预演,立足于防大汛,宁信其大,该采取措施时及时采取措施,滚动优化调整洪水防御策略。
预案方面,通过“四预”平台将防洪调度方案预演结果与超标准洪水防御预案、水工程运用方案等关联,进一步解构防汛目标和重点,逐流域、逐区域、逐河段明确风险隐患,落实落细洪水防御对策,从“技术—料物—队伍—组织”给予地方科学精准指导,有针对性地做好洪水防御。
问:珠江委如何进一步提高预演精度,为预案制定提供有力支撑?
王珊琳(珠江水利科学研究院副院长):目前珠江流域水库联合调度模型可达到分钟级方案演算,水位精度小于0.1米,流量误差控制在10%以下;洪水演进及淹没模拟采用小于百米的高精度网格和高速加载渲染引擎,在实际运用中,全流域洪水演进能够达到小时级预演,区域性洪水淹没能够达到分钟级预演,支撑水工程调度预演达到较高水平。
下一步,提高预演精度,需要重点提升基础数据、模型平台以及决策支撑能力,珠江委将依托数字孪生先行先试建设,持续开展有关工作:
一是完善重点防洪区域的基础数据覆盖面,提高空间精度、增加监测频次、提升数据质量、促进数据交换共享,进一步完善流域L2级数据底板。
二是在水利专业模型方面,跟踪各场次洪水动态优化模型参数,提升模拟预报精度;在智能模型方面,利用深度学习、神经网络等构建智能预报调度算法,丰富预报预演手段;探索传统模型与智能模型的深度交叉融合,构建混合模型,提升精细化预报水平。
三是构建专家知识库,结合相似洪水、历史损失、调度经验等相关知识,实现防御、调度和应对方案的快速分析与智能推荐,实现技防、物防、人防等的精准调度,提升预案的可操作性和实用性,为“技术-料物-队伍-组织”提供支撑。 
记者:魏晓雯 吴怡蓉 通讯员:张媛 责编:黄丽婷
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