滹沱河水庫群優化調度研究與應用分析

河北省黃壁莊水庫事務中心，河北 石家莊 050000

1 滹沱河水庫群現狀與優化調度的必要性

（1）華北地區為全國水資源匱乏區域，人均水資源量僅為世界人均水平的1/5，地下水超采嚴重，河北省形成嚴重漏斗區。20世紀70年代以后，滹沱河流域徑流量呈減少趨勢，下游河道水環境明顯惡化。

（2）在每年汛期的防汛調度中，當水庫水位超過汛限水位時，各水庫不能蓄水，只能棄水，未能充分利用有限水資源。主汛期有較大洪峰時，側重于抓緊下泄.汛期過后，由于水較少導致水庫又蓄不上水，造成來年缺水。目前，隨著科技發展，水文測報技術明顯進步，氣象預報精度和預見期基本能夠對水庫調度提供技術支撐，并對洪峰、洪量、過程線能夠及時準確進行預報。針對滹沱河流域缺水的現狀，在確保各水庫自身安全的前提下，通過統籌協調水庫群進行優化調度，最大限度地利用洪水資源具有非?，F實的意義?？刹捎醚聪匏环旨壙刂?、峰前量法動態控制、預蓄預泄法、梯級水庫汛限庫容總量動態控制等優化調度方法。

（3）近幾年，各地要求水庫加大生態供水的水量，但在農業灌溉、城市生活、工業用水和生態用水的科學統籌運用和最大限度地發揮水庫水資源的效益方面研究仍不夠深入，未能從整個經濟社會發展的整體高度進行水資源的高效配置。

（4）極端天氣頻發，局部暴雨洪水時常發生，水旱災害造成的損失巨大。

（5）河北省、山西省在水情信息互享、聯合調度方面未建立起協作平臺。滹沱河各干支流水庫及河北省、山西省需加強合作，對整個流域水庫群進行科學優化調度，以提高興利調度與防洪保安水平。

2 水庫群優化調度的可行性

（1）滹沱河系的大中型水庫大都已進行除險加固，或為新建，工程質量良好，壩體穩定，防洪標準大為提高，水庫防洪保障能力較強。

（2）近年來，在國家加大水利投入的新形勢下，各大中型水庫大都建設水雨情自動測報、防洪預報調度系統等，如河北省水利廳相繼建成了河北省防汛數據庫查詢系統、山洪災害監測預警運行維護管理系統、河北省水庫洪水預報調度系統，具備優化調度技術條件。

（3）智慧水利的提出與廣泛運用為水庫群優化調度提供了技術支撐和會商平臺。水利部提出建設水利大數據中心，打造“天下水利一張網”目標。河北省水利廳編制完成河北省2019—2022智慧水利行動方案，并啟動智慧河流（滹沱河）試點建設，重要水利工程基本實現數字化管理。應用現代信息技術加強數字水庫、智慧水庫建設，充分挖掘、發揮水利信息資源，能全方面提升滹沱河流域水庫管理水平，科學優化調度，以此達到最好的防洪效益、興利效益的最佳結合點。

3 水庫群優化調度的措施

（1）建設全流域雨水情和洪水預測預報信息體系。由河北省、山西省兩省水利廳水旱災害防御處、調水處、水資源處及各大中型水庫等部門參與，對聯合調度和水源污染應急處置進行視頻會商研定。在“全國水利一張網”的前提下，加大融合力度，充分運用現代信息技術，立足于數據互通共享與技術成果分析，建成以雨洪災害預測預報、水資源管理監控、水環境監測、大壩安全監測、閘門遠程控制為主框架的滹沱河智慧水庫綜合保障體系。河北省、山西省要加強水旱災害防御指揮體系包括汛情在線監測預警系統、防汛綜合業務管理系統、防汛預案智能化管理系統、水庫洪水預報調度系統、流域洪水風險在線分析管理系統、小流域山洪災害預警系統、公眾信息發布共享系統、三維可視化系統、值班管理系統等業務應用方面的業務研討。滹沱河流域內各中大型水庫要重點建設防汛調度會商系統，能夠及時與省廳進行視頻會商，提供準確的雨情、水情、工情信息，向省廳決策指揮調度提供參考。

（2）科學利用雨洪資源。建議由河北省、山西省兩省防辦牽頭，組織應急、水利、氣象等部門對即將發生的較大洪水、抗洪搶險等進行視頻會商，研定應急對策。在調度過程中，要注意統籌兼顧上下游、左右岸問題；要密切關注天氣變化，深入研究水旱災害規律，充分利用水庫雨水情測報系統、洪水調度系統及小尺度降雨預報系統等科技手段，綜合權衡效益、損失和風險，制訂科學合理的調度方案，果斷決策，有效調控洪水。同時，河北省、山西省兩省要加強水庫與堤防、蓄滯洪區運用、水庫自身優化調度、水庫群聯合調度等方面的探索研究，可以利用汛期棄水和雨洪資源進行地下水回灌，對外水系來水少的濕地、湖泊進行補水，充分發揮包括水庫在內的整個水利與防洪工程體系的防洪減災、興利和生態功能。

（3）對大中型水庫群實行汛限水位動態控制，提高水庫蓄滿率。在2002年國家防汛抗旱總指揮部組織開展水庫汛限水位設計和運用的相關研究現在正開展成果的推廣應用。如崗黃梯級水庫汛限水位動態控制課題在2006年正式立項研究，此項工作在不降低水庫防洪標準的前提下根據水庫設計及建成后的調度運行資料，運用當代比較成熟的理論和技術手段，全面分析水庫汛限水位等主要特征值合理性，并依據研究成果提出水庫汛限水位調整和崗黃聯合調度運用方案，從而提高水庫蓄水能力和雨洪利用率，改善區域水資源承載能力，使水庫更好地為下游經濟發展服務。

（4）強化滹沱河水庫群優化調度信息化建設的技術支撐。信息技術飛速發展，對水利信息化建設提供了有利的技術保障。水庫防汛抗洪、水資源監控調度、水環境綜合治理等都急需采用計算機、網絡通信、微電子技術等新技術，對現有的信息化系統進行應用拓展，利用現有衛片、高程數據等，拓展成B/S結構網絡版，提高系統利用率；采用地理信息系統（GIS）在水庫群聯合調度中可直觀、便捷地進行二維或三維展示；對水庫工程建筑物和機電設備進行BIM建模，實現工程內、外部結構直觀展示和技術參數、特征信息查詢；集成現有水文、水質數據庫和計劃建設的大壩安全監測系統數據庫，實現相關數據同平臺查詢展示。另外，要建立無人機巡查系統，平時可定期進行工程巡檢、水政巡查，以此提高工作效率。在極端天氣時，利用無人機（支持惡劣天氣長時間飛行）進行水庫上游入庫口洪水情況、水面漂浮物演進情況、水庫周邊淹沒情況等實時巡查，并實時傳輸到省防汛調度指揮室或水庫的調度指揮大屏，便于進行防汛抗洪決策和指揮調度。

（5）改善庫區水生態環境，確保流域水庫群供水安全。隨著經濟社會發展和人們生活水平的提高，人們對水的需求不僅表現在水量的增加上，而且對水質的要求也越來越高。因此，要重視水資源保護，謹防水污染引發區域供水危機。崗南、黃壁莊水庫自1997年向石家莊市供水以來，在水污染防治和水資源保護方面做了大量卓有成效的工作，水庫水質明顯改善，近年來水庫一直保持在Ⅱ類水質，達到了國家地表水飲用水標準。但是水質狀況與繁重的供水任務相比，庫區水環境形勢還相當嚴峻,在加強水源地水污染應急措施的同時，還要加大力度采取標本兼治的水資源保護措施。另外，還要進行水庫生態環境修復技術研究，如在水庫上游適宜地區建設人工濕地系統，實施庫濱生態林帶建設和上游水土保持綜合治理，利用大自然修復能力，控制面源污染，起到涵養水源、過濾水質、水土保持等綜合生態作用。各水庫可以因地制宜采取水資源保護措施，改善水庫庫區生態環境，確保水庫供水安全。

（6）依托高等院校和科研機構，對滹沱河水庫群優化調度進行課題研究。建議海委及河北省、山西省兩省與水利院校等開展流域水庫群水文特性研究、水庫群防汛抗洪優化調度研究、跨流域調水研究，充分利用省廳處室宏觀決策、大中型水庫專業技術人員實踐經驗、院?？蒲袡C構人才等各方優勢；整合現有的信息化資源，利用現代科技開發滹沱河河系三維地理信息系統，實現流域三維展示、水庫調度動態及水量調配、淹沒情況實景演進；利用高校的科研優勢、現有的數據庫資源，依托智慧水利平臺，建立滹沱河統一高效的水庫群聯合調度指揮系統。在建設中，要提前謀劃確定軟件系統標準接口，建立統一數據庫體系，預留可升級冗余；定期進行技術資料交流與信息發布；充分利用視頻會商系統，進行遠程調度研判會商決策，節省資金，提高效率。

4 結束語

滹沱河水庫群優化調度是一個新課題，防汛抗洪、水資源調配、流域內水污染應急處置等均需要跨省合作，水利部海河水利委員會及河北省、山西省兩省水利、應急部門應積極配合，通過利用滹沱河水庫群深入開展業務融合，提高流域降雨預報精度和洪水預報水平，實現滹沱河流域防汛抗洪的整體性、系統化，滿足防洪保安的要求，實現科學優化調度。城市、河道等生態用水要統一納入流域水庫群統籌調度規劃，在保證城市生活、農業用水基礎上著力修復或改善流域河流健康生命。同時，要加強流域生態建設整體規劃，建立冀晉滹沱河流域跨省水污染應急處置預案，確保水庫供水安全。