2020 年松花江流域骨干水库防洪调度实践与思考

宁方贵，雷德义，苗 雪

（水利部松辽水利委员会，吉林 长春 130021）

1 流域概况

松花江是黑龙江最大支流，是我国七大江河之一，流域面积为 56 万 km2，流经内蒙古、吉林和黑龙江三省（自治区），流域内有松嫩平原、三江平原等粮食主产区和大庆油田、吉林油田等能源基地，沿江两岸有哈尔滨、长春、吉林、松原等防洪重要城市。松花江分为南北两源，北源嫩江发源于大兴安岭支脉伊勒呼里山，自北向南，河长为 1 370 km，南源第二松花江发源于长白山天池，自南向北，河长为 958 km，两江在三岔河汇合后称松花江干流，自西向东于同江口汇入黑龙江干流，河长为 939 km。

松花江流域地处温带大陆性季风气候区，影响流域的天气系统主要为冷涡、气旋、台风等，多年平均降雨量 500 mm 左右，降雨地区分布、年内分配和年际变化差异较大。松花江流域洪水主要由暴雨产生，多发生在 7—9 月。嫩干、松干受河槽调蓄影响，洪水过程多为单峰型洪水，第二松花江洪水陡涨陡落，年内可能出现 2～3 次洪峰，个别年份可能出现 4～5 次洪峰。洪水历时较长，嫩干、二松一般为 40～60 d，松干可达 90 d 以上。

2 防洪工程体系

松花江流域防洪工程体系主要由尼尔基、丰满、白山等大型水库，胖头泡、月亮泡 2 个蓄滞洪区和干支流堤防组成，目前干流堤防已全部达到防洪规划标准，其中：嫩江、第二松花江为 50 年一遇，松花江干流为 20～50 年一遇。

尼尔基水库为嫩江干流上唯一控制性工程，控制流域面积为 6.64 万 km2，占嫩江流域面积 22%，总库容为 86.10 亿 m3，水库承担下游齐齐哈尔城市及两岸农村段堤防防洪任务。丰满水库为第二松花江干流重要控制性工程，控制流域面积为 4.25 万 km2，占第二松花江流域面积 58%，与上游白山水库共同承担下游吉林、松原等城市和两岸堤防防洪安全。尼尔基、丰满、白山 3 座水库合计总库容为 249.99 亿 m3，占松花江流域大型水库总库容的 54%，对保障流域防洪、供水和生态安全具有不可替代的作用。

3 2020 年雨水情特点

2020 年汛期，松花江流域气候异常，流域降雨呈现“降雨偏多、时程分布异常”的明显特点。汛期流域累计降水量为 554.0 mm，较历年同期偏多 35%，列 1961 年以来第 2 位，接近 1998 年（560.0 mm）。从时程分布看，6 月份，受冷涡活动频繁影响，降水量为 115.8 mm，较历年同期偏多 42%；7 月份，受副高强度大、位置偏西影响，阻断了暖湿气流北上，降水量仅为 69.4 mm，较历年同期偏少 53%；进入 8 月份以后，副高整体东退、热带气旋活跃，流域降雨过程开始增多，特别是 8 月下旬— 9 月上旬，8 号台风“巴威”、9 号台风“美莎克”和 10 号台风“海神”在 13 d 内接连进入松辽流域，历史上极为罕见，8 月份降水为 194.3 mm，较历年同期偏多66%；9 月份降水为 159.7 mm，较历年同期偏多 210%。

受降雨影响，松花江流域发生了流域性较大洪水，范围广、时间晚、历时长。流域共有 5 条干流、59 条支流发生超警以上洪水，其中 20 条河流发生超保洪水，嫩江、松花江干流分别发生编号洪水；2020 年洪水于 9 月上旬开始，洪水发生时间较常年推迟 1 个月左右；干流超警时间长达 42 d，直至 10 月17 日，所有江河水位全部降至警戒水位以下。其中，尼尔基水库 9 月 5 日最大入库流量为 5 060 m3/s，重现期为 10 年一遇；丰满水库 9 月 3—10 日最大7 日洪量为 39.7 亿 m3，重现期为 30 年一遇。

4 2020 年水库调度

4.1 尼尔基水库调度

2020 年汛期，尼尔基水库调度过程大致分为5 个阶段：1）7 月 1 日前，结合下游供水控制水库水位不超过 208.00 m，低于汛限水位 5.37 m，提升水库调蓄能力，迎战可能发生的洪水；2）因 7 月降水严重偏少，流域出现旱情，7 月 28 日—8 月 7 日，实施抗旱应急调水，水库加大出流至 350 m3/s；3）8 月份降水明显增多，水库入库流量逐步加大，8 月16 日，水库水位为 211.33 m，低于汛限水位 2.04 m，按照以蓄水为主、兼顾防洪，水库采取大发、满发运行方式，出库流量先后增加至 900，1 100 m3/s，控制水位不超汛限水位；4）迎战台风强降雨，据预报 9 号台风强降雨于 9 月3—5 日影响嫩江流域，9 月 1 日水库水位为 214.00 m，低于后汛期汛限水位2.00 m，考虑为下游支流洪水错峰，水库提前开闸泄洪，水库出流逐级加大至2 000，2 500，3 000，3 500 m3/s，控制水库水位不超过 216.00 m；5）退水段调度，9 月 11 日，最大入库流量已经出现，入库洪水逐渐减小，在控制水库水位不超过 216.00 m 前提下，尽可能为下游拦洪错峰，水库出库流量逐级减至 3 000，2 000，1 500，1 000 m3/s。截至 10 月 19 日，尼尔基水库防洪调度结束。详细调度过程如表 1 所示。

4.2 丰满水库调度

2020 年汛期，丰满水库调度过程大致分为 3 个阶段：1）7 月 1 日前，结合下游供水及工程建设需要，控制水库水位在 253.00 m 左右，提升水库调蓄能力，迎战可能发生的洪水；2）迎战台风强降雨，据预测 9 月上旬 9 号台风“美莎克”、10 号台风“海神”将相继影响松花江流域，9 月 1 日，水库水位为 255.32 m，低于汛限水位 5.18 m，采用大发、满发方式进行预泄，水库出流由 179 m3/s 先后加大至1 600，2 230 m3/s；3）为下游支流洪水错峰，控制第二松花江干流不超警，9 月 7 日，在 10 号台风强降雨发生前，水库出流由 2 230 m3/s 压减至 700 m3/s，9 月 9 日，支流洪水过后，出流加大至 1 600 m3/s，尽快降低水库水位。9 月 18 日，丰满水库防洪调度结束。详细调度过程如表 2 所示。

4.3 水库调度成效

尼尔基水库拦蓄洪水 33.6 亿 m3，最大入库洪峰为 5 060 m3/s，最大出库流量为 3 500 m3/s，削峰率达 30%，降低了嫩江干流齐齐哈尔江段水位 0.44 m，避免了 1.16 万人转移，保护了围堤内 200.00 km2耕地，极大减轻了嫩江干流防洪压力。丰满、白山水库洪水期间联合拦蓄洪水 55.8 亿 m3，削峰率达77.5%，将 30 年一遇的入库洪水削减至不足 5 年一遇，控制第二松花江干流全线不超警，保护了河道内围堤防洪安全，减淹下游 266.67 km2河滩地，避免 1.09 万人员转移。

表 1 尼尔基水库调度过程

表 2 丰满水库调度过程

5 经验与做法

2020 年汛期，水利部松辽水利委员会（以下简称松辽委）始终坚持“人民至上、生命至上”，深入贯彻落实防灾减灾救灾科学理念，积极应对流域汛情，滚动开展预测预报和会商研判，严格执行水库调度方案，精细科学调度骨干水库，确保了流域防洪安全。总结 2020 年水库调度工作，主要有以下6 个方面的经验和做法：

1）依法依规调度是水库防洪调度的根本要求。水库防洪调度直接关系人民生命和财产安全，决策者必须牢固树立责任意识和底线思维。上级部门批复的调度方案是防洪调度的法规性文件，实时洪水调度必须严格遵守，只能在方案限制内寻求优化调度，实现各方利益的最大化，擅自占用防洪库容增加水库经济效益属于违法行为，会增加潜在防洪风险，这也是水利部加强汛限水位执行情况监管的根本所在[1]。2020 年嫩江流域的洪水量级为 10 年一遇，没有达到尼尔基水库承担防洪任务的洪水量级，不能占用防洪库容。调度过程中，始终把汛限水位作为蓄水上限控制目标，拦蓄洪水、削峰错峰都是利用汛限水位以下的库容实现的，水库始终控制在汛限水位以下运行。

2）预报调度是挖潜水库调蓄能力的内在要求。水库防洪调度方案大多是利用历史洪水资料分析调算制定的，不具有预见期，预报调度是依据预报的径流过程确定下泄流量的调度方式，通过预泄预控实现水库防洪作用的最大化，但预报调度要充分考虑预报误差带来的不确定性风险。随着气象、水文监测预测预报能力不断提升，预报调度在国内外大型水库的调度中得到广泛应用[2–4]，2020 年汛期，尼尔基、丰满水库均采用“3 d 预报结论为依据，7 d预报结论为参考”开展预报调度，在台风强降雨发生前，根据预报结论，采取预泄预控等措施，提前利用机组出流大发、满发，提前开闸泄洪，充分发挥水库拦洪、削峰、错峰作用。

3）主汛前合理预留库容是提升水库防洪兴利综合效益的有效做法。汛限水位是协调防洪与兴利的关系，确保水库发挥防洪功能而设定的水位参数指标，由于水库的蓄水能力是不变的，水库调度关键是解决好防洪和兴利之间的矛盾。总结多年的调度实践，依据中长期预测结论，若发生洪水的可能性较大，在不影响水库兴利的前提下，主汛前在水库汛限水位以下合理预留库容是行之有效的做法，不仅增加调蓄洪水能力，也可减少洪水期弃水，增加发电效益[5]。2020 年汛前，多家单位均预测松花江流域将发生流域性大洪水，根据尼尔基水库春灌供水、丰满水库施工要求，主汛前合理降低水库水位，尼尔基水库水位降至 208.00 m，丰满水库水位降至 253.00 m，分别低于汛限水位 5.37 和 7.50 m，两库合计增加可调蓄库容 43 亿 m3，预留库容在应对连续 3 场台风强降雨过程中发挥了重要作用。

4）果断决策是水库防洪调度决策者的必备能力。水库调度往往涉及多方利益，防洪兴利矛盾突出，同时由于预测预报存在误差，具有一定的不确定性风险，在实际调度中，受多方面因素影响，调度决策者难以准确判断，特别是在涉及水库弃水调度时，决策者容易出现犹豫不决，错失良机。在实际调度中，若综合研判已得出水库调整出流的可能性较大，就应立即做出决策，不要等形势完全明朗再决策。在应对 2020 年 9，10 号台风强降雨过程中，通过预判入库水量，尼尔基水库提前 2 d 开闸泄洪，丰满水库提前 1 d 加大至机组满发出流，有效降低了水库风险，赢得了防洪主动权。

5）及时协调是水库防洪调度的必要过程。水库调度涉及工程运用条件、上游库区淹没、下游河道行洪、天气形势变化等多个方面，也涉及上下游、左右岸、跨省区、跨行业等多部门，在汛前准备、汛期实时调度中均要及时协调好多方关系，为水库调度提供保障。每年汛前，松辽委组织省区、水库运行管理单位召开专题会议，掌握水库工程运行情况，批复汛期调度运用计划，汛期实时调度中，每次会商决策、制定调度方案都及时与各方沟通，听取相关省区和电力部门的意见，了解应急突发情况等，尽可能兼顾各方需求。

6）信息系统是科学调度水库的重要支撑。水库调度涉及气象水文预测预报、水库调洪计算、河道洪水演进等多个技术层面问题，需要依据信息系统进行分析计算，提前预判水库调度结果及可能产生的影响，为调度决策者提供参考和依据。随着科学技术的不断发展，信息化在水库调度领域得到了广泛应用[6]，这些年，松辽委防汛相关业务系统在洪水预报、水库调洪、洪水演进等方面也发挥了重要作用，特别是 2020 年防御 3 场台风强降雨关键期，利用信息系统进行洪水预报和水库调洪演算分析，制定水库调度方案，为 2020 年水库调度决策提供了有力支撑。

6 结语

回顾 2020 年水库调度工作，在取得显著成效的同时，也暴露出在体制机制建立、基础工作研究、信息化建设等方面存在的薄弱环节，在今后工作中应不断加强和完善：

1）水库上游淹没补偿问题有待解决。多数水库征地线一般为正常高水位，而水库防洪调度往往需要运用至防洪高水位，目前大多数水库未建立上游库区淹没补偿机制，导致防洪库容运用难度大。建议研究制定水库防洪调度库区淹没赔偿办法，建立健全淹没补偿体制机制，为水库防洪库容使用创造有利条件。

2）河道实际行洪能力难以准确掌握。北方河流河道宽，滩地资源丰富，围垦河道现象严重，阻碍行洪，水位流量关系曲线复杂，实际行洪能力难以准确掌握，对水库调度决策影响大。建议加强河道管理，开展河道行洪能力复核，为水库调度决策提供依据和支撑。

3）现有信息系统亟需升级改造。新形势下对水库调度工作要求越来越高，特别是新技术不断应用，现有信息系统功能不满足水库调度智能化、精细化、联合化等新要求。建议加快推进信息系统升级改造工作，提升水库调度信息化支撑能力。