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2020 年太湖洪水调度实践与思考

2021-09-02章杭惠甘月云

中国水利 2021年15期
关键词:超标准口门太湖流域

朱 威,章杭惠,甘月云,张 昊

(1.水利部太湖流域管理局,200434,上海;2.太湖流域管理局水文局(信息中心),200434,上海)

一、2020 年汛期太湖流域水雨情及特点

1.雨水情概述

2020 年汛期太湖流域降雨量1 011.9 mm,较常年偏多40%。 其中,梅雨量 583.8 mm, 是常年梅雨量的2.4 倍,位列历年梅雨量第四位。 梅雨期间先后遭遇7 次明显降雨过程,降雨间歇短、 暴雨极值突出,19 天降雨量占到梅雨总量的79.6%。 受入梅后持续降雨影响, 太湖水位迅速上涨。太湖周边河网水位全面超警,并大面积超保,部分站点水(潮)位超历史。

2.主要特点

一是流域梅汛期长, 梅雨量大。2020 年 6 月 9 日入梅,7 月 21 日出梅,梅汛期长达42 天,较常年偏多17天。梅雨量较常年偏多142%, 除东部浦东浦西区外, 其余各水利分区均在2倍以上,其中武澄锡虞区和太湖区梅雨量为常年的2.8 倍以上。 全流域最大30 天降雨量位列 1951 年以来第三位,重现期约26 年,各水利分区最大30 天降雨量除浦东浦西区外均位列1951 年以来前五位。

二是太湖水位高, 持续时间长。入梅后,受连续降雨影响,太湖水位迅速上涨,6 月 28 日涨至警戒水位3.80 m, 太湖发生 2020 年第 1 号洪水;7 月 17 日涨至 4.65 m, 太湖发生超标洪水;7 月21 日涨至过程最高水位4.79 m,为1954 年有实测资料以来第三高水位(与1991 年并列)。之后逐渐回落, 至 8 月 14 日降至 3.80 m 以下,持续超警48 天、超保9 天。太湖水位单日最大涨幅 0.22 m (7 月 6 日),位列1954 年以来历史第五位,超过历史最大洪水1999 年的单日涨幅。

三是河网水位全面超警超保,部分站点创历史新高。 洪水期间,地区河网水位全面超警, 并大面积超保。其中7 月6 日单日河网超警站点多达67 个, 占设有警戒水位站点总数的71%,超保站点多达42 个,占设有保证水位站点总数的48%。 上海5 个站点水位超历史,苏州地区部分站点水位接近历史最高水位;受长江洪水影响,江苏1 个站点潮位超历史。

二、洪水调度工作及成效

在水利部的正确指导下,在流域江苏省、浙江省、上海市等水利(水务)部门的鼎力配合下,太湖流域管理局秉持“两个坚持、三个转变”的理念,坚持把“防”的工作关口前移,充分依托现有防洪工程体系,统筹流域与区域、防洪与排涝、上游与下游关系,依法、科学、精细调度骨干工程,未雨绸缪预排预泄,全力外排流域洪水,积极支持区域防洪排涝,确保流域各地防洪安全。 调度工作扎实有力,成效显著。

1.汛前扎实有序备汛

一是提前做好大洪水防御准备。汛前, 扎实开展流域汛前检查和调研,全面排查各段堤防情况,针对发现的险工段和隐患点,及时督促地方采取加固和补救措施;提前完成《太湖流域大洪水防御对策措施》《太湖超标洪水防御预案》《太湖超标洪水防御作战图》,并以调度为重点,组织开展超标准洪水防御演练,确保实战忙而不乱。 二是迅速编制落实超标准洪水应急调度方案。 在太湖即将发生超标准洪水之际, 结合流域实际,迅速编报了《2020 年太湖超标洪水应急调度方案》, 为超标准洪水防御赢得主动。 2020 年超标准洪水期间,太浦河和望虞河调度控制站水位分别抬高了0.10 m,为两河持续大流量排水创造了有利条件。

2.主汛前预降太湖水位

2020 年前期流域降雨持续偏多。太湖局坚持提前预降太湖水位,加大骨干工程排水力度, 至入汛 (5 月1日)当日累计通过太浦河、望虞河排太湖水14.1 亿m3,相当于太湖0.60 m蓄水量,成功在汛前将太湖水位降至防洪控制水位(3.10 m)以下,为迎梅度汛和防御太湖大洪水腾出了库容。同时, 也为春季太湖水草萌芽生长提供了适宜水位条件。此外,预泄水量有效改善了下游太浦河水源地水质,保障了流域冬春季供水安全。

3.梅雨期全力外排流域洪涝水

入梅后, 流域降雨不断增多,太湖局逐步加大太浦闸排水,启用望亭水利枢纽全力排水。6 月28 日太湖超警后, 进一步加大太浦闸排水力度,从 200 m3/s 逐步加大到 700 m3/s。 7 月15 日,水利部批复《2020 年太湖超标洪水应急调度方案》, 太湖局及两省一市迅速贯彻落实,及时开启有关水利工程,持续大流量排洪。 一方面充分挖掘外圈 (太湖流域周边口门)排水潜力, 全力降低地区河网水位,为太湖排水创造条件。 沿长江、沿杭州湾闸泵联合全力排水,各船闸(套闸)在确保工程安全的前提下参与排水,沿长江、沿杭州湾合计最大排水流量达4 000 m3/s。另一方面想方设法加大内圈(环太湖周边口门)排水力度,在确保工程安全的前提下,最大程度发挥工程效益。 超标准洪水期间望亭水利枢纽、 太浦闸突破设计流量排水,协同地方及时开启东太湖口门、东导流东岸口门, 尽全力排泄太湖洪水,太浦河、望虞河、东太湖、东导流等口门最大排水流量达1 700 m3/s。

4.错峰精细调度骨干水利枢纽

太湖洪水的主要泄洪通道都是多功能河道, 既要行洪又要排涝,同时还要兼顾航运等,在一定程度上增加了统筹协调、 通盘考量的研判难度。 太湖编号洪水期间,太湖局着眼全局, 积极统筹流域防洪与区域排涝,实施错峰调度,先后5 次调减太浦闸流量甚至关闭,充分发挥太湖调蓄作用,为下游杭嘉湖地区排涝创造条件; 同意江苏省开启蠡河船闸,通过望虞河排泄江南运河洪涝水,有效缓解苏南地区紧张汛情;结合下游潮位预测预报, 协调调度苏州河河口闸、蕰藻浜西闸、淀浦河西闸,促进淀泖区涝水以及东太湖洪水顺利下泄。

5.抓好退水期排水工作

7 月26 日,太湖水位降至保证水位4.65 m 以下,太湖局科学研判防洪形势,针对平原河网地区退水慢的特点,发出《关于做好太湖退水期排水工作的通知》,各地服从大局,退水期延续超标准洪水应急调度措施,保持外排力度不减。8 月6 日,太湖水位降至4.20 m 以下,太浦闸、望亭水利枢纽、常熟水利枢纽在确保下游安全的前提下继续全力排水,其他超标准措施不再延续。 8 月14 日,太湖水位降至警戒水位以下后,按照《太湖流域洪水与水量调度方案》 抓好排水工作。 8 月24 日太湖水位降至3.49 m,低于防洪控制水位0.01 m,2020 年大洪水防御工作取得了圆满胜利。

6.流域调度工作成效显著

太湖局密切监视、 多措并举,确保各项调度措施取得扎扎实实成效。一是大力开展监督检查。 太湖超标准洪水期间, 局领导多次带队赴水利工程一线检查指导, 现场督促调度措施落实;每日派出2~6 个督查组,重点针对环太湖、东导流、望虞河两岸、太浦河两岸等口门调度运行情况进行督查暗访, 发现问题及时反馈并跟进整改落实。 同时, 充分利用已有信息化系统,在线监视有关口门闸门开度、水位流量等信息,有效实现智慧监管。二是强化沟通协调提醒。及时发出通知,要求各地科学运用圩区, 充分发挥圩内河网调蓄作用,适度滞蓄涝水,合理分担流域防洪风险。此外,与各省市水利(水务)部门保持密切对接,共同确保调度措施落地、落细。

2020 年汛期太浦闸全力排泄太湖洪水 尤 珍 摄

太湖编号洪水期间(6 月28 日—8 月 13 日),望亭水利枢纽、太浦闸和沿长江、沿杭州湾主要口门分别排水11.3 亿 m3、20.0 亿 m3、48.7 亿 m3、18.4亿m3, 有效降低了太湖及河网水位。其中,太湖超标准洪水期间(7 月17—25 日),通过望亭水利枢纽、太浦闸排泄太湖洪水8.07 亿m3,通过东太湖口门及胥口枢纽、东苕溪导流东岸口门分别泄洪 1.27 亿 m3、1.71 亿 m3,合计相当于降低太湖水位0.47 m;通过沿长江、沿杭州湾主要口门闸(泵)共计排水16.46 亿m3, 通过淀浦河西闸和蕰藻浜西闸共计排水1.13 亿m3,有效降低了地区河网水位;黄浦江主要口门纳潮量总计 1.47 亿 m3, 太浦河、望虞河两岸有关口门及时分洪,为太湖洪水通过骨干河道顺利下泄创造了有利条件。 据模拟分析,如不采取超标准洪水调度措施,太湖最高水位将高达5.10 m,比2020 年实际最高水位(4.79 m)高 0.31 m;通过采取超标准洪水调度措施, 超保天数减少了15天, 地区主要代表站水位降低了0.10~0.65 m, 超保时间减少了 1~22天。 太湖退水期间(7 月21 日—8 月 23日),单日最大降幅6cm,日均降幅4.3 cm, 超过2016 年流域特大洪水退水阶段的3.9 cm, 为汛后期防范台风暴雨赢得了主动。

三、经验与启示

2020 年,太湖局和流域各省市水利(水务)部门坚决贯彻落实习近平总书记防汛救灾重要指示批示,始终坚持人民至上、生命至上,超前谋划、精心组织,加强会商研判,抓实抓细监测预警、预测预报、工程调度等各项工作,确保了流域未死一人、未垮一库、未溃一堤,最大限度减轻了灾害损失。 尽管太湖流域调度工作取得了一定成绩,但也面临一些实际困难和问题。

1.水利工程是调度的重要基础

1991 年大洪水以后,太湖流域初步形成了以治太工程为主体,由上游水库、周边江堤海塘、平原圩闸工程组成的防洪工程体系,这是流域调度的重要基础。 尤其是2016 年特大洪水以来,流域各地进行了大规模的水利工程建设,望虞河两岸除险加固工程、新沟河延伸拓浚工程、平湖塘延伸拓浚工程等先后建成并发挥作用,流域整体外排能力得到进一步提升。2020 年大洪水期间, 利用沿长江、沿杭州湾闸(泵)、船闸及仍处于试运行期间的长山河、南台头泵站全力外排流域洪涝水, 充分挖掘工程潜力,发挥了水利工程防洪效益。 但由于流域规划确定的太浦河后续工程、望虞河后续工程、吴淞江行洪通道工程尚未实施,仅有望虞河和太浦河两条太湖洪水外排骨干河道,相较于上游洪水汇流情况,太湖洪水外排能力仍然明显不足。 例如,2020 年汛期太湖上游最大入湖流量接近3 000 m3/s,而两河最大出湖流量仅1 000 m3/s 左右。 下阶段要加快流域水利工程建设,补齐工程短板,提高工程调控能力。

2.监测预报是调度的重要前提

2020 年,太湖流域管理局水文局联合各省市开展了大量的监测和预报工作,尤其是超标准洪水措施启用后, 每日派出六七十个应急监测组,开展流域重要工程及主要控制线的水文监测工作。 同时,运用多种洪水预报模型仿真模拟流域洪涝水演进过程, 实现太湖及河网代表站未来3天、一周和关键时间点的水情预测预报, 提前10 天准确预报太湖将发生超标准洪水,为流域骨干工程调度提供了坚实的技术支撑。 由于太湖流域河道、水闸、泵站、圩区众多,水文水资源信息自动监控尚未实现全覆盖,特别是环太湖、沿望虞河、沿太浦河、沿长江以及各水利控制线等重要区域河道的自动监测站点较少,覆盖面不够,加之水文监测及工程运行信息共享程度不高,导致水情规律难以及时全面准确掌握,给流域水文预测预报和科学调度增加了难度。 与“智能调度”要求相比,仍有较大差距,尤其是全面感知能力不足,部分信息获取不及时;新技术应用少,智能辅助决策尚处于初级阶段等。 下阶段要紧抓“智慧太湖”建设的契机,利用5G、物联网等新技术,优化已有调度指挥系统,以满足新形势下流域调度工作的新需要。

3.流域骨干工程调度协调难度大

太湖流域洪涝水主要通过河道外排入江入海, 流域地势四周高、中部低,一半以上的平原区地面高程低于汛期洪水位, 洪涝水外排速度缓慢,且受东海潮汐顶托影响,日排水时间仅为13~14 h,洪涝滞蓄时间长。太浦河、望虞河是太湖洪水的主要泄洪通道, 也是下游地区的排涝通道,其调度不仅要统筹流域与区域,还要与下游潮位实施错峰调度。 太浦河行洪与两岸地区排涝矛盾由来已久。2020 年 7 月 16 日, 为缓解杭嘉湖防洪压力,太浦闸在太湖水位达到4.59 m 并继续上涨时将泄水流量压减至300 m3/s,后等杭嘉湖地区水位逐步回落时再逐步加大, 至7 月19 日调整至全力泄水状态。 下阶段要进一步优化流域、区域、城市、圩区各个层次的工程调度方案,提高流域骨干水利工程的错峰调度水平,科学利用流域水面、圩区进行适度调蓄,避免出现圩内外“外紧内松”的不利局面。 此外,人民群众对优质水资源、优美水环境的需求更加迫切,汛期也是太湖蓝藻的高发期,流域骨干河道行洪需统筹考虑下游水源地供水安全、区域水环境安全。

4.流域超标准洪水调度实施难度大

太湖流域经济持续快速发展,城市面积不断扩大,人口、财富高度集中,在这个“淹不起、淹不得”的地区实施超标准洪水调度难度大。 一方面超标准洪水防御措施种类少。 太湖流域没有流域性的蓄滞洪区,上游水库防洪库容有限, 仅靠河湖调蓄和河道外排。另一方面制约超标准洪水调度措施因素多。太湖流域人口城镇化率从 1990 年的 47.2%急剧上升到2018 年的81.4%,大幅度增加的城镇常住人口和流动人口,给流域超标准洪水防御工作带来了巨大挑战。 例如,《太湖流域综合治理总体规划方案(1987 年)》虽然明确将东太湖88 m口门作为太湖超标准洪水行洪通道,但东太湖下游区域经济快速发展,东太湖以东、运河以西区域已成为吴江新城区,其行洪效果明显受限。 太湖流域寸土寸金,不可能仅靠工程措施来防御超标准洪水,采取洪水风险管理是太湖流域不断适应新情况、新形势的必然选择。 下阶段要加强风险控制、 利益补偿等方面的基础研究,进一步提高流域洪水管理水平、不断健全流域调度协商机制。

四、结 语

太湖流域位于长三角经济发展的核心区域,防洪、供水、水生态、水环境安全保障都与调度工作密切相关。 由于上下游、省际、行业间需求不尽一致,其调度目标相互交织,甚至存在矛盾。太湖流域是典型平原河网地区,太湖防洪、调水控制水位相差不超过20 cm, 可调控余地非常小;加上水文气象中长期预报精准度有待进一步提高,流域调度工作任重道远。

下阶段,太湖局将继续认真贯彻落实“两个坚持、三个转变”防灾减灾新理念, 强化风险管理和底线思维,扎实做好流域骨干水利工程调度工作,强化对重要水库、闸泵工程的调度监管, 进一步提高调度精细化、智能化水平,全面提升流域水安全保障能力,为长江经济带、长三角一体化发展等国家战略实施提供坚实的水利基础支撑。

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