滹沱河水库群优化调度研究与应用分析

河北省黄壁庄水库事务中心，河北 石家庄 050000

1 滹沱河水库群现状与优化调度的必要性

（1）华北地区为全国水资源匮乏区域，人均水资源量仅为世界人均水平的1/5，地下水超采严重，河北省形成严重漏斗区。20世纪70年代以后，滹沱河流域径流量呈减少趋势，下游河道水环境明显恶化。

（2）在每年汛期的防汛调度中，当水库水位超过汛限水位时，各水库不能蓄水，只能弃水，未能充分利用有限水资源。主汛期有较大洪峰时，侧重于抓紧下泄.汛期过后，由于水较少导致水库又蓄不上水，造成来年缺水。目前，随着科技发展，水文测报技术明显进步，气象预报精度和预见期基本能够对水库调度提供技术支撑，并对洪峰、洪量、过程线能够及时准确进行预报。针对滹沱河流域缺水的现状，在确保各水库自身安全的前提下，通过统筹协调水库群进行优化调度，最大限度地利用洪水资源具有非常现实的意义。可采用汛限水位分级控制、峰前量法动态控制、预蓄预泄法、梯级水库汛限库容总量动态控制等优化调度方法。

（3）近几年，各地要求水库加大生态供水的水量，但在农业灌溉、城市生活、工业用水和生态用水的科学统筹运用和最大限度地发挥水库水资源的效益方面研究仍不够深入，未能从整个经济社会发展的整体高度进行水资源的高效配置。

（4）极端天气频发，局部暴雨洪水时常发生，水旱灾害造成的损失巨大。

（5）河北省、山西省在水情信息互享、联合调度方面未建立起协作平台。滹沱河各干支流水库及河北省、山西省需加强合作，对整个流域水库群进行科学优化调度，以提高兴利调度与防洪保安水平。

2 水库群优化调度的可行性

（1）滹沱河系的大中型水库大都已进行除险加固，或为新建，工程质量良好，坝体稳定，防洪标准大为提高，水库防洪保障能力较强。

（2）近年来，在国家加大水利投入的新形势下，各大中型水库大都建设水雨情自动测报、防洪预报调度系统等，如河北省水利厅相继建成了河北省防汛数据库查询系统、山洪灾害监测预警运行维护管理系统、河北省水库洪水预报调度系统，具备优化调度技术条件。

（3）智慧水利的提出与广泛运用为水库群优化调度提供了技术支撑和会商平台。水利部提出建设水利大数据中心，打造“天下水利一张网”目标。河北省水利厅编制完成河北省2019—2022智慧水利行动方案，并启动智慧河流（滹沱河）试点建设，重要水利工程基本实现数字化管理。应用现代信息技术加强数字水库、智慧水库建设，充分挖掘、发挥水利信息资源，能全方面提升滹沱河流域水库管理水平，科学优化调度，以此达到最好的防洪效益、兴利效益的最佳结合点。

3 水库群优化调度的措施

（1）建设全流域雨水情和洪水预测预报信息体系。由河北省、山西省两省水利厅水旱灾害防御处、调水处、水资源处及各大中型水库等部门参与，对联合调度和水源污染应急处置进行视频会商研定。在“全国水利一张网”的前提下，加大融合力度，充分运用现代信息技术，立足于数据互通共享与技术成果分析，建成以雨洪灾害预测预报、水资源管理监控、水环境监测、大坝安全监测、闸门远程控制为主框架的滹沱河智慧水库综合保障体系。河北省、山西省要加强水旱灾害防御指挥体系包括汛情在线监测预警系统、防汛综合业务管理系统、防汛预案智能化管理系统、水库洪水预报调度系统、流域洪水风险在线分析管理系统、小流域山洪灾害预警系统、公众信息发布共享系统、三维可视化系统、值班管理系统等业务应用方面的业务研讨。滹沱河流域内各中大型水库要重点建设防汛调度会商系统，能够及时与省厅进行视频会商，提供准确的雨情、水情、工情信息，向省厅决策指挥调度提供参考。

（2）科学利用雨洪资源。建议由河北省、山西省两省防办牵头，组织应急、水利、气象等部门对即将发生的较大洪水、抗洪抢险等进行视频会商，研定应急对策。在调度过程中，要注意统筹兼顾上下游、左右岸问题；要密切关注天气变化，深入研究水旱灾害规律，充分利用水库雨水情测报系统、洪水调度系统及小尺度降雨预报系统等科技手段，综合权衡效益、损失和风险，制订科学合理的调度方案，果断决策，有效调控洪水。同时，河北省、山西省两省要加强水库与堤防、蓄滞洪区运用、水库自身优化调度、水库群联合调度等方面的探索研究，可以利用汛期弃水和雨洪资源进行地下水回灌，对外水系来水少的湿地、湖泊进行补水，充分发挥包括水库在内的整个水利与防洪工程体系的防洪减灾、兴利和生态功能。

（3）对大中型水库群实行汛限水位动态控制，提高水库蓄满率。在2002年国家防汛抗旱总指挥部组织开展水库汛限水位设计和运用的相关研究现在正开展成果的推广应用。如岗黄梯级水库汛限水位动态控制课题在2006年正式立项研究，此项工作在不降低水库防洪标准的前提下根据水库设计及建成后的调度运行资料，运用当代比较成熟的理论和技术手段，全面分析水库汛限水位等主要特征值合理性，并依据研究成果提出水库汛限水位调整和岗黄联合调度运用方案，从而提高水库蓄水能力和雨洪利用率，改善区域水资源承载能力，使水库更好地为下游经济发展服务。

（4）强化滹沱河水库群优化调度信息化建设的技术支撑。信息技术飞速发展，对水利信息化建设提供了有利的技术保障。水库防汛抗洪、水资源监控调度、水环境综合治理等都急需采用计算机、网络通信、微电子技术等新技术，对现有的信息化系统进行应用拓展，利用现有卫片、高程数据等，拓展成B/S结构网络版，提高系统利用率；采用地理信息系统（GIS）在水库群联合调度中可直观、便捷地进行二维或三维展示；对水库工程建筑物和机电设备进行BIM建模，实现工程内、外部结构直观展示和技术参数、特征信息查询；集成现有水文、水质数据库和计划建设的大坝安全监测系统数据库，实现相关数据同平台查询展示。另外，要建立无人机巡查系统，平时可定期进行工程巡检、水政巡查，以此提高工作效率。在极端天气时，利用无人机（支持恶劣天气长时间飞行）进行水库上游入库口洪水情况、水面漂浮物演进情况、水库周边淹没情况等实时巡查，并实时传输到省防汛调度指挥室或水库的调度指挥大屏，便于进行防汛抗洪决策和指挥调度。

（5）改善库区水生态环境，确保流域水库群供水安全。随着经济社会发展和人们生活水平的提高，人们对水的需求不仅表现在水量的增加上，而且对水质的要求也越来越高。因此，要重视水资源保护，谨防水污染引发区域供水危机。岗南、黄壁庄水库自1997年向石家庄市供水以来，在水污染防治和水资源保护方面做了大量卓有成效的工作，水库水质明显改善，近年来水库一直保持在Ⅱ类水质，达到了国家地表水饮用水标准。但是水质状况与繁重的供水任务相比，库区水环境形势还相当严峻,在加强水源地水污染应急措施的同时，还要加大力度采取标本兼治的水资源保护措施。另外，还要进行水库生态环境修复技术研究，如在水库上游适宜地区建设人工湿地系统，实施库滨生态林带建设和上游水土保持综合治理，利用大自然修复能力，控制面源污染，起到涵养水源、过滤水质、水土保持等综合生态作用。各水库可以因地制宜采取水资源保护措施，改善水库库区生态环境，确保水库供水安全。

（6）依托高等院校和科研机构，对滹沱河水库群优化调度进行课题研究。建议海委及河北省、山西省两省与水利院校等开展流域水库群水文特性研究、水库群防汛抗洪优化调度研究、跨流域调水研究，充分利用省厅处室宏观决策、大中型水库专业技术人员实践经验、院校科研机构人才等各方优势；整合现有的信息化资源，利用现代科技开发滹沱河河系三维地理信息系统，实现流域三维展示、水库调度动态及水量调配、淹没情况实景演进；利用高校的科研优势、现有的数据库资源，依托智慧水利平台，建立滹沱河统一高效的水库群联合调度指挥系统。在建设中，要提前谋划确定软件系统标准接口，建立统一数据库体系，预留可升级冗余；定期进行技术资料交流与信息发布；充分利用视频会商系统，进行远程调度研判会商决策，节省资金，提高效率。

4 结束语

滹沱河水库群优化调度是一个新课题，防汛抗洪、水资源调配、流域内水污染应急处置等均需要跨省合作，水利部海河水利委员会及河北省、山西省两省水利、应急部门应积极配合，通过利用滹沱河水库群深入开展业务融合，提高流域降雨预报精度和洪水预报水平，实现滹沱河流域防汛抗洪的整体性、系统化，满足防洪保安的要求，实现科学优化调度。城市、河道等生态用水要统一纳入流域水库群统筹调度规划，在保证城市生活、农业用水基础上着力修复或改善流域河流健康生命。同时，要加强流域生态建设整体规划，建立冀晋滹沱河流域跨省水污染应急处置预案，确保水库供水安全。