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李晓宇，赵龙，舒灵君.2020年黄河骨干水库防洪调度案例分析及初步认识[J].中国防汛抗旱，2021，31（1）：15-18.

作者与单位

李晓宇1  赵龙1  舒灵君2

1.黄河水利委员会水旱灾害防御局

2.黄河水利委员会信息中心

摘要与关键词

选取黄河干流骨干水库应对2020年汛期编号洪水的典型防洪调度案例，回顾调度过程，分析调度效益。龙羊峡水库、刘家峡水库联合调度2020年黄河第1号洪水，削峰率13.7%，拦蓄洪量34.1%；小浪底水库调度2020年黄河第3号洪水，削峰率30.8%，拦蓄洪量46.8%。分析结果表明，加强水文监测预报、提高下游河道过洪能力、研究全河统一调度模式、推进关键性控制工程建设是提高水库防洪调度效益的关键环节。

关键词：防洪调度；骨干水库；调度效益；调度案例；黄河

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引  言

2020年汛期，黄河流域降雨较常年明显偏多，多地出现强降雨。受其影响，黄河干流发生了30年未见的流域性洪水，干流先后出现6次编号洪水，历史罕见。在洪水应对过程中，黄河干支流水库发挥了巨大的防洪效益，特别是龙羊峡、刘家峡、小浪底等骨干水库，通过防洪调度起到了较好的拦洪削峰作用，避免或减轻了水库下游地区的防洪压力和灾害损失。

本文选取2020年汛期黄河骨干水库应对编号洪水的典型防洪调度案例，回顾调度过程，结合笔者参与的多次水库防洪调度实地调研的相关成果，分析水库防洪调度中取得的经验及遇到的瓶颈，思考提高综合调度效益的途径，总结初步认识，为今后的工作提供借鉴。

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水库调度基本情况

黄河防洪骨干水库通常指龙羊峡、刘家峡、万家寨、三门峡、小浪底5座干流大型水库及陆浑、故县、河口村3座支流大型水库（干流海勃湾水库为防凌骨干水库，本文不统计在内），现状8座骨干水库总库容550.2亿立方米，防洪库容合计153.2亿立方米，分别占黄河多年平均天然径流量534.8亿立方米的102.9%和28.6%，在黄河防洪调度中发挥着举足轻重的作用。

1.1调度总体思路

8座骨干水库中，洪水调节能力最为显著的是上游龙羊峡、刘家峡水库联合调度和中游小浪底水库调度，也是近年来黄河“一高一低”调度思路的“主角”。所谓“一高一低”调度思路，即上游龙羊峡、刘家峡水库在保证防洪安全、严格遵守汛限水位要求的前提下，发挥拦洪削峰作用，尽可能多拦蓄洪水，维持相对高水位，为春旱储备水源；中游小浪底水库低水位运行，留出足够防洪库容，确保防洪安全，减少下游洪水漫滩概率，兼顾水库河道冲淤，塑造稳定的中水河槽。

本文选取龙羊峡、刘家峡水库联合调度应对2020年第1号洪水及小浪底水库调度应对2020年第3号洪水作为典型案例，回顾调度过程，分析调度效益。

1.2水库特征值

龙羊峡水库位于黄河河源区出口处，正常蓄水位2600.00米，相应库容242.9亿立方米，当前汛限水位为2592.00米，相应库容210.6亿立方米，防洪库容32.3亿立方米（2017年实测），为多年调节水库。刘家峡水库位于龙羊峡水库下游333千米处，正常蓄水位为1735.00米，相应库容39.9亿立方米，当前汛限水位1727.00米，相应库容29.8亿立方米，防洪库容10.2亿立方米（2018年实测），为不完全年调节水库。龙羊峡水库与刘家峡水库联合运用，承担防洪、防凌、发电、灌溉等综合任务。

小浪底水库位于黄河中游下段，正常蓄水位275.00米，相应库容94.7亿立方米，当前汛限水位为235.00米，相应库容15.3亿立方米，防洪库容79.4亿立方米（2019年实测），为多年调节水库。开发任务是以防洪、防凌、减淤为主，兼顾供水、灌溉、发电。2018年以来，汛前腾库迎汛常将库水位降至210.00米以下，库水位210.00米对应库容0.9亿立方米。小浪底水库上游129千米为三门峡水库，两库首尾相连。由于三门峡水库泥沙淤积严重，目前防洪库容很小，大洪水期间通常为敞泄运用，本文不考虑三门峡水库的调节作用。

上游龙羊峡、刘家峡水库联合调度，以龙羊峡水库上游的唐乃亥水文站作为入库流量控制站，以刘家峡水库下游的小川水文站作为出库流量控制站。中游不考虑三门峡水库调节作用，以三门峡水库上游的潼关水文站作为小浪底水库入库流量控制站，以小浪底水库下游的小浪底水文站作为出库流量控制站。

1.3水情监测预报

黄河水雨情监测主要依托流域水文站网，同时共享部分省（自治区）的气象、水文站点，能够基本控制流域降水时空分布和洪水演进过程。截至2019年，水利部黄河水利委员会（以下简称黄委）所属水文站114处，水位站35处，水库专用站5处，水库专业水沙因子实验站2处，各类雨量站2788处。各骨干水库汇流范围内的降雨通过雨量站网监测，出入库均设有水文站以控制出入库流量过程，库区内设有专用监测站或监测断面监控水库水位、蓄水量、水库淤积、闸门启闭等，可基本把握产流、汇流、演进的全过程。相关水情信息在“黄河水情信息查询及会商系统”等网络平台汇集处理、实时更新。

水情预报系统由气象、洪水两部分组成：气象预报通过实况分析、经验预报、统计预报、数学模型预报等方式进行，近年来引进、开发了AREM（AdvancedRegionalEtaModel）、中尺度模式（MM5）、WRF（WeatherResearchandForecasting）等预报模型；洪水预报依托国家防汛抗旱指挥系统一期、二期项目，累计建设了72个站93套洪水预报方案。骨干水库的入库洪水过程的预报采用了霍顿、新安江、河道演进、蓄率中线等20套产汇流模型，预见期7天内的预报精度较高，预见期15天的预报具有较好的参考价值。

1.4调度决策流程

骨干水库的调度决策配备了技术力量强、分工明确的专业团队，编制了调度规程，开发了调度软件系统。具体决策流程为：技术支撑团队提出15天、7天、3天、1天滚动雨水情预报成果，参照调度规程，提出多种情景下的调度参考方案，并通过软件系统进行演算，得出各种情景下的详细调度过程和出入库过程；调度决策团队与技术支撑团队共同会商，对各情景下的调度方案进行分析论证和优化修正，确定最优方案，并将调度指令下达各个水库；水库防洪调度运用期间，根据雨水情、河道汛情、水库工情等发展变化，对调度方案进行实时滚动和优化调整。

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水库防洪调度典型案例

2.1 龙羊峡、刘家峡水库联合调度2020年黄河第1号洪水

2020年6月，黄河源区持续降雨，干流唐乃亥站6月15日起涨，19日8时12分流量达到2500立方米每秒，形成2020年黄河第1号洪水，6月21日14时30分洪峰流量2780立方米每秒，此后2000立方米每秒以上大流量持续至7月2日，到7月9日洪水基本消退。本次洪水历时14天，峰形矮胖，洪峰较小，洪量较大，洪水总量为44.8亿立方米。

黄河水文部门于6月1日起对全河雨水情进行7天滚动预报，6月17日的预报结果表明，唐乃亥站流量将于6月20日左右达到2500立方米每秒。黄河防汛抗旱总指挥部（以下简称黄河防总）于18日组织召开防汛会商会，研究确定了水库调度方案。相关水库提前预留了一定的防洪库容，做好了防洪调度的准备。

2020年黄河第1号洪水起涨之初，龙羊峡库水位2590.00米，低于汛限水位2.00米。随着入库流量不断增大，6月19日10时水库下泄流量由1300立方米每秒增大到1800立方米每秒，直至洪峰入库。经统计，自洪水起涨至洪峰入库期间，龙羊峡水库共拦蓄洪量6.5亿立方米。洪峰入库后，为减缓库水位上涨速度，分别于6月24日18时、25日18时加大下泄流量至2200立方米每秒、2400立方米每秒。6月26—27日，因龙羊峡—兰州区间大范围降雨，区间加水量较大，为减轻下游防洪压力，自27日20时将下泄流量减小至1500立方米每秒。6月末，根据气象水文预报，河源区降雨渐歇，来水流量持续减小，龙羊峡水库开始退水期调度，自6月30日14时起加大下泄流量至2400立方米每秒，7月4日14时进一步加大至2600立方米每秒，于7月6日8时库水位回落至汛限水位2592.00米以下（图1）。

刘家峡水库与龙羊峡水库密切配合，洪水起涨之初按1800立方米每秒泄流。随着龙羊峡水库不断加大泄量，刘家峡水库下泄流量于6月25日8时增至2400立方米每秒。此后，为减轻兰州河段防洪压力，6月27日18时减小下泄流量至1800立方米每秒，待洪峰演进入库后，又分别于6月30日14时、7月1日14时增大下泄流量至2200立方米每秒、2400立方米每秒。

经统计，2020年黄河第1号洪水经龙羊峡、刘家峡水库联合调度后，洪峰流量由龙羊峡入库2780立方米每秒削减至刘家峡出库2400立方米每秒，削峰率为13.7%，洪水期间累计拦蓄洪量15.26亿立方米，占洪水总量34.1%。

2.2 小浪底水库调度2020年黄河第3号洪水

8月4—5日，黄河中游山陕区间南部及泾渭河、北洛河上中游地区出现强降雨过程。受此降雨影响，黄河干流流量超过4000立方米每秒，干流洪水与泾渭河、北洛河及未控区来水汇合后，潼关站6日23时54分洪峰流量5060立方米每秒，形成了2020年黄河第3号洪水。潼关站洪水8月6日8时起涨，至9日6时基本退水，历时71小时，峰形尖瘦，洪水总量为8.61亿立方米。

黄河水文部门8月3日的预报结果表明，黄河中游8月4—7日将出现大范围降雨过程，干流流量将超过5000立方米每秒。黄河防总收到预报结果后，随即通知小浪底水库做好迎战大洪水的防洪调度准备，并于8月3—6日滚动召开6次防汛会商会议，根据实时水情不断优化调度方案。

按照“一高一低”的调度思路，小浪底水库于6月下旬开始腾库迎汛，至7月下旬将库水位降至205.00米左右，利用上游来水冲沙排沙。2020年黄河第3号洪水形成时，小浪底水库几乎是“空库”运行，有很大的调度空间。水库于8月6日20时、7日11时、7日20时分别按1000立方米每秒、1500立方米每秒、2000立方米每秒下泄，拦蓄了大量洪水，库水位仅上涨至225.00米左右，仍低于汛限水位10.00米。洪水消退后，为腾空库容迎接后续来水，又分别于8月12日8时、13日12时按照2700立方米每秒、3500立方米每秒下泄。2020年黄河第3号洪水期间，三门峡水库按照敞泄应用。

经统计，2020年黄河第3号洪水经小浪底水库调度后，洪峰流量由入库5060立方米每秒削减至出库3500立方米每秒，削峰率为30.8%，洪水期间累积拦蓄洪量4.03亿立方米，占洪水总量的46.8%。2020年黄河第3号洪水小浪底水库防洪调度过程如图2所示。

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案例分析与初步认识

3.1  水文监测预报是水库调度决策的基础支撑

上文案例中，各骨干水库均发挥了较好的削峰、错峰、拦洪效益，这得益于合理、科学的调度决策。实时雨水情监测及7日内滚动水文预报无疑是调度决策的基础支撑，其为决策者预留了较为充足的时间，并实时监控洪水发展变化过程，使决策者能够在洪水到来之前进行充分的模拟研判、分析论证，权衡各方利弊和风险，得到复杂状况下的“最优解”。

然而，笔者结合相关调研认为，黄河流域仅骨干水库和部分重点大型水库具备完善的水文监测预报支撑，多数具有防洪任务的水库尚未建立水库专用的水雨情监测预报系统。水库控制范围内的雨情信息依靠当地水文、气象部门共享，对水库防洪的针对性不足；水库出库流量过程通过泄流曲线推求，入库流量过程通过出库流量与水库蓄变量反算，不具备时效性，更谈不上开展入库洪水预报工作。目前，水文监测预报工作越来越引起水利部门及水库管理单位的重视，期待未来随着相关投入的不断加大，其对调度决策的支撑作用逐步得到更好的发挥。

3.2  河道过洪能力是水库调度的瓶颈

根据国务院批复的《黄河防御洪水方案》，刘家峡水库遭遇10年一遇和100年一遇洪水的最大出库流量分别为3500立方米每秒和4290立方米每秒，小浪底水库遭遇100年一遇以下洪水时控制花园口最大流量为10000立方米每秒。根据近年来实地调研结果，刘家峡水库下游部分河段的过洪能力不足3500立方米每秒，黄河下游“卡口”河段的主流过洪能力仅4300立方米每秒左右。在2018—2020年的防洪调度中，充分考虑了水库下游河道过洪能力，控制刘家峡水库最大下泄流量为3100立方米每秒，小浪底水库最大下泄流量为4000立方米每秒。若遭遇更大量级的洪水，这些河段势必出现洪水淹没损失的风险，进而导致水库防洪调度的“空间不足”，决策者必须在全局安全和局部损失之间进行权衡。

水利部于2020年汛前组织开展了黄河水工程防洪能力排查工作，根据最新排查结果，刘家峡水库下游河段过洪能力有了一定的提升。黄委也于2020年汛前借助小浪底水库腾空迎汛的有利时机，开展了防御大洪水实战演练，小浪底水库塑造5000立方米每秒量级的长历时大流量过程，冲刷下游河床，使黄河下游“卡口”河段的主流过洪能力相应提高到5000立方米每秒量级。河道过洪能力的提高，有效地打开了水库的防洪调度空间，使调度更加游刃有余。

3.3  全河统一调度是提高综合效益的途径

黄河“一高一低”的调度思路，既充分考虑了防洪安全，又符合洪水资源化利用的需求，是全河统一调度的重要创新。然而，“一高一低”调度思路是对水库发挥功能的侧重点进行了划分，使上游水库更侧重于蓄水，中游水库更侧重于预留防洪库容，在时间上也往往以年调节为尺度。就场次洪水尺度而言，黄河上游和中下游的预报、调度系统依旧相对独立，缺乏彼此的衔接，龙羊峡、刘家峡联合调度的终点为其下游兰州断面的防洪效益，而三门峡、小浪底水库调度的起点则为龙门、潼关等水文站的洪水过程。

为进一步提高调度的综合效益，应加强全河骨干水库防洪联合调度运用方式研究，建设全流域水工程防灾联合调度系统，实现全河干支流重要控制性水库统一调度，不断提高防洪、减淤、抗旱、生态、水资源利用等综合效益。

3.4  关键性控制工程建设是黄河长治久安的保障

目前，黄河中游干流骨干水库仅有万家寨、三门峡、小浪底3座水库。万家寨水库防洪库容仅2亿立方米左右；三门峡水库淤积严重，库水位315.00米以下防洪库容仅3.45亿立方米（315.00米以上将涉及淹没区人员转移，近年来通常在315.00米以下运行）；仅小浪底水库发挥关键性控制作用。然而，小浪底水库建成至今，已淤积泥沙32.86亿立方米，按照水库规划设计，未来还将淤积42.63亿立方米，调度能力正在逐步减小。

近年来，黄河中游水土保持取得的显著的成效，泥沙淤积得到了一定程度的缓解。但是，黄土高原地区产沙的客观规律没有改变。未来随着泥沙逐步淤积，黄河中游的防洪调度和水沙调控空间将日益减小。为调控中游洪水泥沙，应尽快开工建设古贤水利枢纽等关键性控制工程，不断完善防洪减灾和水沙调控体系，增加洪水调控能力，增强调水调沙动力，有效延长水库拦沙运用年限，减轻下游河道淤积，维持下游主槽过流能力，提升洪水防御的能力。

参考文献

[1]水利部黄河水利委员会水旱灾害防御局.2020年黄河防汛抗旱工作总结[R].2020.

[2]水利部黄河水利委员会.2020年黄河骨干水库汛期调度运用计划[R].2020.

[3]张学成，潘启民.黄河流域水资源调查评价[M].郑州：黄河水利出版社，2006.

[4]水利部黄河水利委员会.2020年黄河洪水调度方案[R].2020.

来源：《中国防汛抗旱》2021.1期