水庫群的聯合調度,是指對流域內一群相互間具有水文、水力、水利聯繫的水庫以及相關工程設施,進行統一的協調調度,使流域內水利效益最大化。圖為丹江口水庫洩洪。 (資料圖片 長江委供圖)
從長江中遊溯流而上,能見到幾十座大小水庫遍布幹支流水脈,鱗次排開。防洪、供水、生態、發電、航運……水庫調度極為重要,如果一場洪水下來,該攔洪時不攔洪,該下洩時不下洩,就可能人為加重洪澇災害。
此次獲得科技進步獎特等獎的「長江水庫群防洪興利綜合調度關鍵技術的研究及應用」,明顯提升了湖北省境內長江中遊幹流防洪能力,改善了黃金水道的航運條件,有力保障了長江中下遊防洪安全和長江經濟帶發展。長江上中遊水庫群,已結成一條水庫生態鏈,奏響了一曲互利多贏的「合奏曲」,惠及長江全流域。
科學「馴服」百億洪量
2016年7月,長江中下遊地區發生區域性大洪水。湖北省監利縣以下長江幹流全線超警,兩湖水系水位高漲,防汛形勢異常嚴峻。
洪水猛獸,亦能馴服。此時,長江上遊已有21座水庫納入水庫群聯合調度,防洪庫容360多億立方米。
國家防總、長江防總和地方防指利用上中遊水庫群聯合調度的有效機制、信息共享平臺和相關研究成果,打出了一套精妙的「組合拳」——控洩三峽水庫,應對長江上遊1號洪峰,同時對上遊水庫群聯調聯控,金沙江、雅礱江、大渡河等水庫配合三峽同步攔蓄洪水,降低三峽水庫水位漲幅,為主汛期後續洪水留出調蓄空間;洞庭湖柘溪、五強溪緊隨其後,大幅攔蓄入庫洪峰,避免了益陽、桃江城區滅頂之災。水庫群共攔蓄洪量220多億立方米。
長江流域已形成世界上規模最大、數量最多的巨型水庫群。實現科學綜合調度事關防洪、能源、航運、供水和生態安全,是一項公認的世界性難題。「長江水庫群防洪興利綜合調度關鍵技術研究及應用」項目依託多項國家及省部級科研課題,歷經10餘年系統研究與實踐,堅持產學研用相結合,創建了一整套防洪興利綜合調度的先進理論與技術方法體系。現今,洪水預報的有效預見期由1至3天延長至3至7天,短期洪水預報準確率提高到90%以上;如遇1954年的大洪水可減少分洪量200餘億立方米,相當於4個荊江分洪區的蓄洪能力。「上世紀90年代就開始探索,但這一項目需要大規模收集地理信息資料,構建氣象、水文、防洪、蓄水及風險評估等模型,信息共享困難大,直到近5年在網際網路+、智慧水文的背景下才突飛猛進。」長江委水文局局長王俊介紹,該項目以26座控制性水庫組成的長江巨型水庫群為研究對象,總庫容1560億立方米,規模世界最大。研究編制的《長江防禦洪水方案》《三峽水庫優化調度方案》獲國務院批准,自2012年起編制的長江水庫群聯合調度方案得到成功應用,成為推動我國大江大河水庫群防洪興利綜合調度工作的典範。
創新讓水庫奏出「最美樂章」
每年4月下旬至6月上旬,是長江四大家魚產卵季節。2017年,長江防總對溪洛渡、向家壩、三峽水庫首次實施聯合生態調度,為四大家魚產卵「模擬」了自然水文條件,促進四大家魚自然繁殖,產卵量達到七年之最。
「聯合生態調度對四大家魚自然繁殖有更突出的促進作用,可減輕水庫對四大家魚自然繁殖的影響。」王俊介紹,四大家魚自然繁殖需要每天出現0.3米到0.5米的漲水過程,且持續時間需7天至10天,這對水量調度提出了更高要求,因此實施聯合生態調度,為四大家魚自然繁殖模擬一個充分的「自然水文條件」。監測分析,水溫22℃以上對魚兒產卵比較好。為保護生態,調度根據季節和水庫上下層的水溫存在差異,摻兌著調,溪洛渡水庫現在可實現分層取水,減輕對下洩水水溫的影響,更接近自然狀態。
應用「長江水庫群防洪興利綜合調度關鍵技術研究及應用」相關成果進行調度實踐後,長江中下遊特別是宜昌至螺山江段沿江兩岸的防洪能力進一步提高,航運條件明顯改善,中下遊供水保障能力顯著提升,水生態與水環境得到改善,提高了長江經濟帶建設和湖北綠色發展的水利保障能力,社會效益十分顯著。研究成果的系統性、創新性和實用性突出,總體達到國際領先水平。
協調長江上遊水庫群,結成一條水庫生態鏈,創新讓水庫群奏響一曲互利多贏的「最美樂章」,惠及長江全流域。(文俊、龍華、夏克儉)