钱塘江流域超标准洪水防御中几个关键问题

朱法君

（浙江省发展规划研究中心，310009，杭州）

流域超标准洪水具有影响范围广、受灾程度深、防御难度大等特点，随着各级政府和社会各界对自然灾害防御风险意识的不断增强，流域超标准洪水的防御备受关注。 为有效应对洪水灾害领域“黑天鹅”和“灰犀牛”事件，水利部制定了《2020 年度超标洪水防御工作方案》， 要求针对大江大河、重要支流（河流）和防洪城市（含县级），编制（修订）完成超标洪水（超过江河湖库设防标准的洪水）防御预案，为有效应对超标洪水提供支撑。 笔者根据多年来参与浙江省各流域洪水预案制订和防洪调度的实践，以钱塘江为例，对流域超标准洪水防御及防御预案编制的几个关键问题进行了思考。

一、超标准洪水的选定

钱塘江流域面积达55 491 km2，其中杭州之江水文站以上41 841 km2。域内有大中城市、城镇、乡村、农田和基础设施等多元保护对象；有比较完整的工程体系， 流域上游建有新安江、湖南镇等水库群，干流和各主要支流沿江基本建有10 年一遇~100 年一遇不等的堤防体系；有密度较高的雨量站和必要的水文站网布设。

预案编制中，遇到的第一个难题是什么量级的洪水才是本流域超标准洪水？ 该选取哪种雨型、哪一场洪水作为防御的超标准洪水 “模板”？在工程设计及调度中， 习惯将超过设计标准的洪水（水位、流量参数）视为超标准洪水，从工程安全出发，概念十分清晰；但在流域防洪中，由于保护对象繁多、重要程度不同，防御标准存在较大差别， 各类工程设防标准同样存在较大差异。 因此，如何结合流域特点选定一场量级适宜的超标洪水“样本”，以便进行模拟推演并用于实际调度， 具有重要现实意义。

1.准确分析流域现有防洪能力

流域现有防洪能力可针对最有代表性的防洪保护对象（城市、重要堤段、重要基础设施），通过工程能力评价或历史洪水检验合理确定。 在钱塘江流域，将流域中游衢江与金华江交汇处的兰溪作为代表站，分析现有防洪能力。 2017 年钱塘江梅雨洪水，兰溪出现32.04 m 高水位， 相应洪峰14 500 m3/s， 为新中国成立后第二大洪水。 洪水中除兰溪某一农防工程发生垮塌决堤外，流域内其他工程和保护区没有出现重大险情。 结合对流域现有堤防体系防御能力的综合研判，确定钱塘江流域目前防御能力基本达到20 年一遇， 超过此标准的洪水即为超标准洪水。

2.选取一场历史大洪水作为样本

对照流域现有防洪能力，对流域发生过的历史大洪水进行统计分析，选取一场典型洪水作为防御的超标准洪水。 选取的超标洪水应当具有以下特点：一是量级适宜。一般宜选取越过现有防御能力1~2 个档次的洪水作为防御的超标洪水。 二是有较完整的水文记录。特大洪水发生的时间距当前越近越好，降雨资料和水文记录比较完备，一般以新中国成立后发生的历史最大洪水作为超标洪水。 三是发生过较大的险情和灾情。据此我们选取1955 年洪水作为钱塘江流域的超标准洪水，有以下几方面的分析：

①新中国成立以来最大历史洪水。 钱塘江流域历史上发生过5 次类似同量级的大洪水，分别为1362 年、1416 年、1539 年、1744 年、1955 年，平均124 年/次。 其中，1955 年6 月17—22 日发生的特大洪水为新中国成立后最大，相应兰溪流量19 500 m3/s，水位33.49 m， 为100 年一遇特大洪水。因当时尚无新安江水库， 故兰江、新安江汇合后的芦茨埠 （现富春江坝址）出现了历史最大流量29 000 m3/s，整场洪水洪量约107 亿m3。

②目前钱塘江流域虽然建设了大批水库工程，但再遇1955 年洪水仍然会造成重大风险。新安江水库建成后，新安江原13 000 m3/s 的洪峰会因蓄洪和错峰有效避开与兰江洪水的叠加，芦茨埠以下洪峰会大幅度减小，按照乐观预判， 可稳定在20 000 m3/s 以内。 兰溪上游目前虽然建设了湖南镇、白水坑、横锦等一批大中型水库工程， 实际控制面积约5 000 km2，对台风雨和梅雨的前期洪水会有比较大的削减作用，但对梅雨后期作用会减弱甚至于无显著作用。 特别是梅雨期持续长历时降雨， 如1955 年、2017年多为“双峰”或“多峰”，且兰溪洪峰多出现在第二峰或后期，此时由于水库调节蓄洪作用已经有限，对洪峰要素不会产生重大作用变化。

③选取100 年一遇的超标洪水，可全面覆盖流域各类防洪保护对象的设防范围，从而可为制订相应预案提供全过程、全方位的考量。 对应流域各防洪保护对象10 年、20 年、50年、100 年 一 遇 的 设 防 能 力，1955 年型洪水过程覆盖了各频率、各量级的洪水要素，可根据推演的结果制订各类工程调度的原则，预判流域的防洪形势，提出洪水过程中各个阶段的应对策略和措施。

经研判分析，兰溪和兰江河段仍然是防御重点，最不利情况是上游两大支流的叠加。 1955 年洪水，上游衢州站洪水约为25 年一遇， 但衢江区间和金华江均出现基本同频的洪水组合， 叠加至兰溪出现了19 500 m3/s的最大洪峰和33.49 m 的历史高水位；2017 年洪水兰溪约为20 年一遇，上游衢江、 金华江分别约为10 年一遇，但由于洪峰基本同步到达，兰溪出现了新中国成立后的第二大洪峰14 500 m3/s 和第二高水位32.04 m。

二、现状工况下的洪水推演

选定超标准洪水后，需根据历史洪水要素进行现状工况下的洪水推演。 对于中小流域，洪水均为本地降雨产汇流形成，故最能真实反映洪水量级的是流域降雨。 如果能采用降雨过程进行流域洪水演算，均宜优先考虑。 但由于历史大洪水发生时间往往较久远， 雨量成果难以全面收集，很多流域的超标洪水只能选用代表站的洪水过程进行研判，个别流域甚至只能根据洪峰流量、最高水位等少数参数进行比对， 缺少洪水演进过程。这类情况宜选取最近发生的较大洪水过程进行推演。 在实际应对超标准洪水过程中，要根据洪水演变作出决策判断，因此必须有全过程的模拟。

降雨洪水参数和过程确定后，必须对应到流域目前的工程情况进行相应的调度和防御。 如果以降雨过程作为推演，则可逐次得出流域各控制站的水位、流量过程，从而分析研判防洪形势，制订应对措施；如以流量过程进行推演，则可得出各代表站的水位变化过程，对洪水的淹没范围和程度作出判断；如果仅以最高水位作为比照， 则只能对洪水风险作出判断，无法对过程中的应对决策进行科学模拟。

目前全国各地正在积极提升流域洪水智慧预报水平，建立各类预报模型进行实时模拟。 建议针对中小流域特点，选用大量布设、快速传送的雨量站成果进行产汇流模拟， 从而进行洪水演算，预报中下游地区重要江段、重要防洪对象的各类洪水参数， 进而提供超前预警。其特点是精准度高，预报跨度大， 留给指挥系统决策应对的时间更加充分，宜作为首选方式。

三、客观看待水库在应对特大洪水中的作用

相比1955 年， 钱塘江流域目前建有一大批水利工程，尤其以水库工程对洪水影响为大。 其中新安江水库控制流域面积10 409 km2， 占新安江流域面积的89.2%， 为流域调度创造了不可替代的条件，洪水前期可实现与兰江洪水错峰。 因其为多年调节水库，如果前期库水位较低，可基本做到坝址以上洪水全部消纳。 即使后期需要泄洪， 往往也是兰江洪水过后。新安江水库建成后，分别在1983 年、1994 年、1995 年、1996 年 和1999 年发生了5 次暴雨导致的泄洪， 其中1996 年泄洪由台风暴雨造成。 1999年梅雨洪水水库开启8 孔泄洪，泄洪流量超过7 000 m3/s。

兰溪洪水一般以衢江洪水为主导，上游衢江和金华江控制面积合计17 936 km2。衢江上游江山江流域面积1 950 km2，白水坑、碗窑两库控制面积612 km2；常山港1 068 km2，目前无控制性枢纽工程； 乌溪江2 602 km2，湖南镇、 黄坛口控制面积2 338 km2；灵山港720 km2，沐尘水库控制397 km2。这几座有防洪功能的水库总控制面积为3 347 km2， 可有效参与洪水调度。 但由于流域水库工程多以水资源利用为主要开发目标，防洪库容总体较小。

在特大洪水防御中， 特别是以“梅雨”洪水为主的钱塘江，要客观看待水库的削峰作用。 流域内水库工程均以水资源调节利用为主要功能，往往经过入汛后的历次降雨， 到6 月中下旬就会接近或达到汛限水位。 如果遭遇类似于1955 年型的梅雨洪水，在长历时降雨前期因下游防洪需要，水库必然蓄水拦洪，库水位上涨较快，迅速接近水库设计水位， 当下游真正出现洪峰、形势危急时可能已无能为力，这就是防汛调度中最纠结的问题。

流域特大洪水对水库的调度是最大考验， 也可能会成为舆论的焦点。 理想中的水库防洪调度，应在洪水前期加大泄量，腾出库容；当下游即将出现洪峰时，尽可能多地消纳入库洪量，减轻对下游的叠加作用。 但实际操作中难以实现， 特别是针对“双峰”“多峰”的钱塘江梅雨洪水。 由于无法精准预报整场降雨过程，调度中只能根据水库自身调度原则，“走一步看一步”。 在特大洪水中，实际上水库“削洪量”作用也许会超过“削洪峰”作用。

因此在超标洪水防御中，确保流域内水库自身安全是最重要的原则。当流域遭遇超标洪水时，水库同样在经受考验。 绝不允许出现因下游防洪需要而强制要求上游水库超越设计安全超蓄洪水，从而危及水库安全造成垮坝风险的情况。 由于水库能力限制，防御超标洪水应将水库作为最重要的防护对象看待，实际调度中在确保自身安全的前提下，尽可能地为下游洪水削峰错峰。

四、堤防体系的“保”与“舍”

遭遇超标准洪水，随洪水持续上涨一般会经历以下过程：一是前期堤防正常挡水； 二是接近设计标准时，大部分堤防仍能挡水，但部分可能出现险情； 三是达到或超过设计标准，大量堤防面临风险，部分出险；四是部分堤防溃决进水；五是堤防陆续溃决，保护区进水滞洪；六是洪水位基本稳定，直至洪水消退。

这一过程中，作为洪水调度和水利工程抢险指挥的责任部门，如何做出正确的判断，发出正确的指令？ 由于洪水演进过程不确定因素很多，现有预报预测方法和手段无法实现精准，既要考虑尽最大可能降低洪水造成的灾害，又要兼顾保护区群众的情绪和社会影响，在“取”与“舍”之间做出正确判断。

部分技术人员认为，流域遭遇超标准洪水必然导致大批堤防溃决滞洪， 所以在编制预案中经常会看到“弃守”或“主动放弃”等措施。 这看似科学，但现实中难以把握。 制订预案是在知晓流域全过程降雨洪水的情况下作出判断； 但在实际洪水调度中， 却无法准确预知未发生的事件，难以做出“弃守”的选择。 因此，对发生多大洪水会出现怎样的险情与灾情，应做到心中有数；在堤防险情处置上，应立足当前，及时组织抢险。

因此建议：一是“抢早、抢好”不能放弃。 整个防御过程中要做好防御特大洪水的准备；面对逐步出现的险情要立足于当前，一旦出现险情仍应积极组织力量抢险。 二是发生险情后，实施抢险的过程同步做好人员撤离。 三是结合预报成果，对实施抢险有重大难度的工程，随时做好主动放弃的准备，以保证抢险人员和保护区群众生命安全，同时确保将有限的抢险力量用到最需要的地方。 四是力保重点。 城市堤防是保护的重中之重，物资和人员调配要重点予以保障。 在钱塘江流域超标洪水预案中，将保障兰溪城区不决堤进水作为目标，必要时可弃守上下游农防。 但弃守的方式不建议主动破堤， 应以自然溃决为好。 五是特大洪水中的人员转移方案由应急部门为主制订并组织实施。 当保护区堤防接近设计水位时，人员必须全部撤离至安全区域。