大藤峡水利枢纽“22·6”洪水防洪调度与效果分析

吴乐平，黄光胆，侯贵兵，王保华，王玉虎

（1.中水珠江规划勘测设计有限公司，510000，广州；2.广西大藤峡水利枢纽开发有限责任公司，530000，南宁）

2022年5月 下旬 至7月上 旬，珠江流域连续发生7次编号洪水（西江4次，北江3次），编号洪水数量为新中国成立以来最多。其中“22·6”洪水期间，西江第4号洪水与北江第2号特大洪水同时发生，严重威胁流域防洪安全。

大藤峡水利枢纽作为珠江流域防洪控制性工程，目前仍在建设中，无法完全发挥设计防洪作用。面对流域严峻防洪形势，结合水情预报准确研判大藤峡水库调度时机和方式，充分发挥大藤峡水库现有防洪削峰作用，对于保障珠江流域特别是下游粤港澳大湾区防洪安全具有重要意义。

一、工程概况

大藤峡水利枢纽工程地处广西壮族自治区桂平市，控制流域面积19.86万km2，约占西江流域面积的56.4%，为大（1）型Ⅰ等工程。水库正常蓄水位61.0 m，汛期限制水位（死水位）47.6 m，汛期5年一遇洪水临时降低水位至44.0 m。水库总库容32.77亿m3，防洪库容15.00亿m3，防洪库容完全设置于正常蓄水位以下。

大藤峡水利枢纽工程建设至2022年6月，已通过52 m一期蓄水验收。截至“22·6”特大洪水前，大藤峡水利枢纽船闸及副坝工程、左岸厂房及泄水坝段工程、坝下交通桥工程、库区防护工程等一期工程的主体工程基本建设完成，已投入初期运行，右岸泄水闸、右岸厂房、右岸挡水坝段等二期工程尚在施工过程中。根据2022年批复的大藤峡水库汛期运行调度计划，主汛期（6月1日至8月31日）水库汛限水位为47.6 m。当预报24小时后，上游迁江、柳州、对亭三站合成流量大于20 000 m3/s，或武宣站流量大于20 000 m3/s，大藤峡水库逐步加大泄量降低运行水位至44 m，直至按泄流能力敞泄，调度规则见表1。

表1 2022年大藤峡主汛期（6月1日—8月31日）调度规则表

二、大藤峡水库动库调洪模型

大藤峡水库属于河道型水库，水库水面宽度较小，回水长度较长，库区比降较大，水库水面并非趋于水平面，动库容影响明显。大量研究表明河道型水库与湖泊型水库在洪水实时预报调度及调洪演算中存在明显差异。因此，采用动库调洪模型对大藤峡水库调度效果进行分析。

大藤峡库区主要河流有红水河、柳江、洛清江及黔江，汊口有洛清江口和三江口。库区内有迁江、柳州、对亭、武宣、大藤峡等水文（位）站。根据库区河道特性及计算需要，将库区分为5个直河段，具体位置见图1，共截取113个河道横断面。

图1 大藤峡库区河段示意图

大藤峡库区无控区间面积占大藤峡坝址以上集水面积的8.6%。无控区间分散入库洪水处理，首先按自然地理因素、暴雨洪水特性和分块内产流、汇流均匀性以及小流域完整性原则，将大藤峡入库站迁江、柳州、对亭至坝址断面大藤峡之间的区间划分为17个小流域单元。按照如下方法推求各单元的入库洪水：先计算出区间集中入库洪水，再将区间集中入库洪水过程按各单元面积权重分配，通过集中出流方式分配至相邻河道断面中。

由于库区地形比较复杂，连续方程中相邻断面之间小河段的槽蓄容积计算值与河道的实际槽蓄量存在一定误差。为减少这一误差对计算结果的影响，对模型中各河段槽蓄能力进行修正处理，按实测地形图量算各小河段在不同高程下的容积，求出各河段的库容修正系数。

采用相关报告成果，选取1994年、1996年、1998年大洪水率定模型糙率，模型上边界为迁江、柳州、对亭实测流量过程，下边界为大藤峡坝址水位-流量关系，选取与1994年型洪水较为相似的1949年型洪水对模型进行验证，其中库区内武宣站误差统计见表2。结果表明，大藤峡库区河段糙率在0.02～0.078，与报告成果基本一致，80%的断面误差在±10 cm以内，模型精度较高。

表2 武宣站率定验证成果统计表

三、“22·6”特大洪水大藤峡防洪调度与效果分析

1.“22·6”特大洪水特点

2022年珠江流域连续出现多次强降雨天气，且历时长、强度大、范围广。6月15日前，流域内已累计发生4次编号洪水，其中，西江发生3次编号洪水，北江发生1次编号洪水。6月15—21日珠江流域出现新一轮强降雨，主要集中在西江中下游柳江、桂江以及北江。其中柳江中游、桂江上游累积达250～400 mm，北江中上游250～400 mm，中游干流、连江、滃江、潖江等累积降雨超过400 mm。受强降雨影响，6月19日8时，西江梧州站水位复涨至20.95 m，流量复涨至34 500 m3/s；12时，北江干流石角水文站流量涨至12 000 m3/s，依据《全国主要江河洪水编号规定》，西江、北江相继出现2022年第4号洪水和第2号洪水，即“22·6”特大洪水。

本次洪水中，西江为中下游型洪水，洪水量级接近5年一遇，主要承担流域防洪任务的龙滩水库位于西江上游，防洪作用有限；北江属于全流域型洪水，洪水量级超100年一遇。同时，预报西江、北江两江洪水遭遇。从洪水组成来看，属于偏不利洪水组成。

2.防洪调度过程

本场洪水经历了三个阶段，即洪水初级（预测西江来水大）、洪水中期（西江预测来水减小，北江预测来水增大）、洪水后期（西江、北江退水期）。考虑本场次洪水发展过程、洪水组成、流域已建骨干水库工程分布情况以及大藤峡水利枢纽工程建设情况，为有效发挥水库拦锋、削峰、错峰作用，大藤峡水库将视下游梧州站流量及北江洪水过程进行拦蓄调度，水库拦蓄洪水后推迟腾库，尽可能错开北江洪峰，为北江洪水宣泄提供时间和空间。

洪水初期（6月16—18日），根据水情预报，西江来水较大，大藤峡水库在6月17日之前预泄至44 m，为后期拦蓄西江洪水做好准备。

洪水中期（6月19—21日），流域防汛形势发生变化，西江来水减小，但北江来水不断增大，北江流域防汛形势严峻。大藤峡水库此阶段主要任务为视北江来水过程拦蓄西江洪水，尽可能错开北江洪峰，为北江洪水宣泄提供空间和时间。具体调度思路为大藤峡水库根据西江、北江来水过程对调度方案进行动态调整优化：6月19日，大藤峡水库按出入库平衡运行，库水位基本维持44 m左右；6月20日，西江、北江洪水逐渐增大，大藤峡水库15时 起 按照15 000～15 800 m3/s控 制出库，至当日20时库水位升高至44.53 m；6月21日，西江、北江洪水持续增大，大藤峡继续控泄拦蓄西江洪水，至当日20时库水位升高至46.64 m；6月22日，西江、北江洪水进一步增大，西江洪水达到峰值，大藤峡进一步控泄，至当日20时库水位升高至50.31 m；6月23日北江 洪水达 到峰值，大藤峡持续控泄拦蓄，直至回蓄至52 m后保持该水位运行。

洪水后期（6月23日），西江、北江处于退水期，大藤峡完成拦洪削峰任务，后期逐步将库水位降至汛限水位以下运行。

3.调度效果分析

（1）大藤峡调洪效果分析

目前，大藤峡水库尚处于施工建设期，一般情况下不考虑纳入流域防洪工程体系，“22·6”特大洪水期间，大藤峡水库作为应急防洪工程加入流域统一调度，利用44～52 m水位之间的库容，尽可能拦蓄西江洪水，为北江洪水宣泄腾出时间，避免北江洪峰与西江洪峰正面遭遇，为保障流域防洪安全作出了突出贡献。为分析大藤峡水库在此次洪水中的防洪效果，将大藤峡水库不参与拦洪调度（即主汛期水库视上游来水情况预泄至47.6 m或44 m运行，直至按泄流能力敞泄）和此次洪水过程中的优化调度两种调度情况进行分析比较，采用上述动库调洪模型对“22·6”特大洪水进行计算，大藤峡出、入库流量及坝前水位过程见图2。

由图2可知，相较优化调度，不参与拦洪调度情况下大藤峡预泄时间将推迟一天左右，水库从6月18日开始预泄，6月19日预泄至44 m，此后处于敞泄状态，按出、入库平衡运行；优化调度情况，水库6月17日提前一天预泄腾库，6月20日至23日启用44 m至52 m之间库容拦蓄西江洪水错北江洪峰，经计算大藤峡削减洪峰流量3 500 m3/s，削峰率约为14%。

图2 大藤峡不参与拦洪调度和优化调度情况下流量、水位过程

分析可知，大藤峡动库容影响范围主要在柳江Ⅱ河段、红水河以及黔江河段，与湖泊型水库水面趋近于平面不同，大藤峡库区水面比降较大，动库容影响显著，经动库模型计算，“22·6”特大洪水期间大藤峡拦蓄洪水量约4亿m3。通过坝前水位差查算静库容，44 m至52 m运行水位之间库容约7亿m3，两种不同计算方法得出的结果相差较大。

（2）对下游防洪效果分析

构建珠江三角洲一维水动力学模型分析大藤峡调度对下游防洪效果，模型上游边界为西江梧州站、北江石角站、东江博罗站，流溪河老鸦岗站和潭江石咀站，下游潮位边界为广州出海水道大虎站、蕉门水道南沙站、洪奇沥水道万顷沙西站、横门水道横门站、崖门水道黄冲站、虎跳门水道西炮台站、鸡啼门水道黄金站、磨刀门水道出口以及前山河流域附近十字门水道出口和澳门内港站，其中磨刀门水道出口、澳门水道出口分别采用三灶、内港及其潮位过程，十字门水道出口潮位过程用三灶和内港潮位过程按距离内插，共概化河道97条，断面2 210个。其中，西江梧州站洪水过程采用马斯京根洪水演进方法，根据大藤峡出库流量计算得出，其余边界均采用实测资料。

大藤峡水库按不参与拦洪调度情况调度和优化调度两种情况，梧州站洪峰流量分别为37 300 m3/s和34 600 m3/s，与不参与拦洪调度情况相比，优化调度后梧州站降低水位0.83 m，削减洪峰流量2 700 m3/s，削峰率为7%；降低珠江三角洲西干流水位0.40 m，北干流水位0.33 m。西江洪水演进至西滘口的峰现时间比北江洪水传播至北滘口峰现时间晚38 h，避免了西江、北江洪水正面遭遇。

四、总结与思考

“22·6”特大洪水期间西江、北江洪水同期发生，其中北江2号洪水超100年一遇，为有实测记录以来最大值。在建大藤峡水库结合水情预报动态调整调度方式、时机和控泄流量，与上游龙滩等控制性工程联合调度，发挥了重要的拦洪错峰作用。

1.加强气象水文预测预报

水情预报是调度决策的先导，洪水预报精度直接影响水库运行方式。当前气象水文预报尚存在较多不确定性，对于3 d及以上洪水预报存在精度不足等问题。在水库调度决策过程中，需综合考虑长、中、短期预报成果，不断滚动更新预报，统筹实施水库调度。在大洪水开始阶段，结合长期预报从出峰时间、洪峰量级等方面充分考虑预报的不确定性，要宁信其有，宁信其大，做细做实各项防御措施；在洪水发展过程中，结合中长期预报和短期预报，滚动优化调度方式，精准研判调度时机和控泄流量，用好有限的防洪库容。从本次洪水防御累积的经验来看，河道型水库防洪库容有限，入库洪水预报精度直接影响水库在洪水不同发展阶段库容的分配与使用。大藤峡水库库区地形复杂，库区内有17块无控区间分散入流，占大藤峡坝址以上集水面积的8.6%，无控区间洪水入汇直接影响入库洪水预报精度，进而影响水库调度运行方式和库容分配使用。建议进一步加强流域及大藤峡库区气象水文预测预报，优化预报方案参数，开展库区无控区间暴雨洪水产汇流研究，及时做好滚动预报，提高洪水预报精度。

2.重视河道型水库动库容影响

河道型水库制定调度方式时，应充分考虑动库容效应。相关研究表明，河道型水库涨水阶段，入库流量不断增大，受制于库区河道过流能力，部分洪水作为动库容滞留在库尾以及库中段，动库容对水库调洪起到正面效应；退水阶段，入库流量逐渐减小，原先滞留在库尾以及库中段的动库容逐渐向坝前移动，导致坝前水位逐渐增高，动库容对水库调洪起到负面效应。总体而言，动库调洪计算坝前水位相较静库调洪计算结果高，动库容对水库调洪的影响是负面的。

另一方面，河道型水库开始蓄洪时初始流量、比降以及动库容较大，在蓄洪壅水高度相同的情况下，可利用蓄洪的动库容小于静库容。“22·6”洪水期间，大藤峡按照44～52 m之间水位查算静库容约7亿m3，但是按照实际调洪效果计算，仅拦蓄4亿m3洪水。因此河道型水库在洪水防御期间可结合入库洪水预报逐渐加大控泄幅度，结合水情预报动态调整水库调度方式，将有限的防洪库容用在刀刃上，精准削减洪峰。