杜勇,陳學秋
(水利部珠江水利委員會水文局,510611,廣州)
2022年5月 下旬 至7月上 旬,受連續(xù)性強降雨影響,珠江流域西江和北江共發(fā)生7次編號洪水,數(shù)量列新中國成立以來第一位。北江2號洪水發(fā)展為僅次于1915年的特大洪水,洪水還原后北江石角站洪峰流量超20 000 m3/s。西江和北江洪水歷時之長、編號之多、量級之大,歷史罕見。
2020年以來赤道東太平洋連續(xù)發(fā)生兩次拉尼娜事件,引發(fā)大氣環(huán)流異常,導致珠江流域汛期降雨不確定性增加。2022年南海夏季風爆發(fā)時間較常年同期偏早1候,暖濕氣流源源不斷向珠江流域輸送,為持續(xù)性強降雨天氣提供充足水汽。拉尼娜事件持續(xù)和南海夏季風偏早是珠江“22·6”特大洪水的重要氣候背景。
2022年5月下旬至6月中旬,亞歐中高緯500 hPa高度場整體呈現(xiàn)兩槽兩脊環(huán)流分布形勢,亞歐中高緯環(huán)流經(jīng)向度大導致冷空氣接踵南下;西北太平洋副熱帶高壓位置偏西且較為穩(wěn)定,珠江流域處于副熱帶高壓西北側西南流場,致使冷暖空氣在珠江流域上空頻繁交匯形成持續(xù)性強降雨天氣。
特大洪水期間,珠江流域共發(fā)生11次強降雨過程,其中5月下旬3場,6月上旬2場、中旬3場、下旬1場,7月上旬2場,全流域累積面雨量622.4 mm,較常年同期偏多4成,其中西江和北江累積降雨較常年同期分別偏多3成和1.2倍,分列1961年有資料以來同期第四位和第一位。
受5月25—30日降雨影響,西江上游干流紅水河、中游干流黔江和潯江、中游支流柳江均出現(xiàn)明顯洪水過程。西江上游龍灘水庫5月30日11時入庫流量漲至10 900 m3/s,形成西江2022年第1號洪水。西江梧州站6月2日6時15分出現(xiàn)洪峰流量26 000 m3/s,次洪水量188.6億m3,其中干流遷江站水量45.8億m3,支流柳江柳州站水量45.9億m3。因是汛期第一場洪水,西江上游龍灘水庫攔蓄洪水,避免紅水河洪水與柳江洪水遭遇,中下游干流洪峰主要由柳江洪水傳播疊加區(qū)間洪水形成,經(jīng)過天生橋一級、光照、龍灘、百色等西江中上游水庫群聯(lián)合調(diào)度,削減梧州站洪峰流量4 800 m3/s,成功避免了西江干流發(fā)生超警洪水。
受6月2—9日降雨影響,西江中游黔江和潯江,中游支流柳江、桂江、蒙江出現(xiàn)明顯洪水過程。黔江武宣站6日17時流 量漲 至25 200 m3/s,形 成西江2022年第2號洪水。經(jīng)過天生橋一級、光照、龍灘、巖灘、百色、落久等水庫聯(lián)合控泄運用,西江梧州站8日8時30分出現(xiàn)洪峰流量33 800 m3/s,次洪水量147.0億m3,其中干流紅水河遷江站水量29.1億m3,支流柳江柳州站水量53.4億m3,支流桂江京南站水量20.4億m3。本次洪水主要來源于西江中游柳江和桂江,支流洪水快速匯集,抬高中下游干流底水,梧州站出現(xiàn)2022年首次超警洪水。
受6月10—14日降雨影響,西江干流紅水河、黔江和潯江,支流郁江、桂江、蒙江;北江上游支流武江、中游支流連江和干流中下游河段出現(xiàn)明顯洪水過程。西江梧州站6月12日20時水位漲至18.52 m,形成西江2022年第3號洪水;北江石角站14日11時30分流量漲至12 000 m3/s,形成北江2022年第1號洪水。珠江2022年第一次流域性洪水形成。
天生橋一級、光照、龍灘、巖灘、百色水庫聯(lián)合控泄調(diào)度,西江梧州站15日3時25分出現(xiàn)洪峰流量39 200 m3/s,次洪水量173.8億m3,洪水主要來源于西江中下游,干流紅水河遷江站水量40.5億m3,支流柳江柳州站和桂江京南站的水量分別為25.1億m3和27.6億m3。
飛來峽水利樞紐預泄削峰調(diào)度,北江石角站15日18時出現(xiàn)洪峰流量14 400 m3/s,次洪水量61.5億m3,洪水主要來源于中游,中游支流連江高道(昂壩)站水量15.8億m3,干流飛來峽水庫至石角站區(qū)間水量13.8億m3。
受6月15—21日降雨影響,西江中游干流黔江和潯江,中游支流郁江、桂江、蒙江出現(xiàn)明顯洪水過程;北江上游湞江、中游支流連江和干流中下游河段出現(xiàn)特大洪水過程。西江梧州站6月19日8時水位復漲至20.95 m,形成西江2022年第4號洪水;北江石角站19日12時流量漲至12 000 m3/s,形成北江2022年第2號洪水,珠江2022年第二次流域性洪水形成。
本次洪水,西江首次實現(xiàn)干支流5大庫群24座水庫聯(lián)合防洪調(diào)度,削減梧州站洪峰流量6 000 m3/s以上。6月23日16時25分梧州站出現(xiàn)洪峰流量34 000 m3/s,次洪水量288.0億m3,其中干流紅水河遷江站水量52.2億m3,支流柳江柳州站和桂江京南站水量分別為79.3億m3和66.9億m3,洪水主要來源于中下游,造成西江下游河段長時間持續(xù)高水位。
湞江新韶站6月21日16時出現(xiàn)洪峰流量6 120 m3/s,重現(xiàn)期接近100年一遇,初步判斷為1949年以來最大洪水;支流連江高道(昂壩)站22日18時出現(xiàn)洪峰流量8 650 m3/s,重現(xiàn)期超100年一遇,為1954年建站以來第二大;干流英德站22日14時出現(xiàn)洪峰水位35.97 m,為歷史實測最高水位;干流飛來峽水利樞紐22日23時出現(xiàn)入庫洪峰流量19 900 m3/s,重現(xiàn)期超100年一遇,為1915年之后最大入庫流量。經(jīng)飛來峽水利樞紐和潖江蓄滯洪區(qū)聯(lián)合調(diào)度后,北江石角站22日11時出現(xiàn)最大流量18 500 m3/s,為1924年建站以來的實測最大洪水。本次洪水石角站的次洪水量119.3億m3,洪水主要來源于上中游,上游干流湞江新韶站水量19.0億m3,中游支流連江高道(昂壩)站水量39.1億m3,韶關站至飛來峽水利樞紐干流區(qū)間水量25.6億m3。
北江前兩場編號洪水均由鋒面雨導致,而3號洪水由臺風雨形成。7月1—7日,受第3號臺風“暹芭”帶來的降雨影響,北江中游支流連江、滃江,干流中下游河段出現(xiàn)明顯洪水過程。北江石角站5日7時35分實測流量12 000 m3/s,形 成2022年 第3號 洪水。石角站6日22時出現(xiàn)洪峰流量14 000 m3/s,次洪水量81.4億m3,其中連江高道站水量32.4億m3,占39.7%。
5月下旬至7月上旬,珠江流域發(fā)生連續(xù)性強降雨,歷時長、強度大,影響范圍廣,雨區(qū)重疊度高,西江和北江發(fā)生7次編號洪水,列新中國成立以來第一位,西江發(fā)生4次編號洪水,列新中國成立以來第二位。珠江水利委員會(以下簡稱珠江委)在國家防汛抗旱總指揮部、水利部統(tǒng)一指揮下,精細調(diào)度干支流主要水庫,在確保水庫安全前提下,成功將7場編號洪水特別是北江特大洪水的洪水量級壓減至主要堤防的防洪標準內(nèi),確保了西江、北江干堤安全,確保了粵港澳大灣區(qū)等重點保護目標安全。
在此次洪水防御期間,洪水預報作為防汛決策重要依據(jù),發(fā)揮了關鍵的基礎支撐作用。珠江委水文部門遵循“降雨—產(chǎn)流—匯流—演進”工作鏈條,緊密追蹤天氣形勢發(fā)展,密切監(jiān)視流域雨水情變化,強化會商研判,滾動分析預報,較為準確地預報了各場洪水過程。在防汛關鍵期,尤其是第二次流域性洪水期間,洪水峰高量大,河道長時間處于高水位,多座水庫處于高水位運行,對洪水預報的預見期和預報精度提出了超常規(guī)要求。
洪水防御期間,珠江委錨定“人員不傷亡、水庫不垮壩、重要堤防不決口、重要基礎設施不受沖擊”的目標,精細精準調(diào)度干支流水庫,控制壓減洪水量級至主要堤防防洪標準內(nèi)。特別是在預判西江4號洪水和北江2號洪水可能同時出現(xiàn),可能形成西江和北江洪峰遭遇出現(xiàn)流域性大洪水,且西江洪水主要發(fā)生在中下游的惡劣形勢下,以及西江中下游河道高水位運行已持續(xù)較長時間、北江潖江蓄滯洪區(qū)仍在建尚未啟用過、飛來峽庫區(qū)英德防洪片常住人口30萬人高水位調(diào)度運用受到制約、北江大堤建成后尚未經(jīng)歷50年一遇以上洪水考驗等困難,防汛到了最為艱難也最為兇險的階段。在嚴峻的防汛形勢下,洪水預報的每一個判斷、每一個數(shù)據(jù)都會影響到防洪調(diào)度的成敗。
西江防洪調(diào)度的控制目標斷面是下游梧州站,中游大藤峽水庫承擔著重要的攔洪削峰任務。大藤峽水庫至控制目標斷面洪水傳播時間約1.5天,因此2天預見期洪水預報可以滿足對大藤峽水庫的精細調(diào)度要求。北江防洪調(diào)度的控制目標是下游北江大堤,飛來峽至北江大堤洪水傳播時間近1天,因此1天預見期洪水預報可以滿足對飛來峽水庫的精細調(diào)度要求。由于洪水期間流域天氣形勢復雜多變,氣象預報降雨強度及落區(qū)不斷變化,洪水量級和峰現(xiàn)時間存在較大的不確定性,珠江委水文部門充分考慮降雨預報的不確定性,并以防洪調(diào)度需求為導向,針對西江和北江防洪工程體系特點,制定了西江“2天短期洪水預報+3~7天中長期洪水預測”和北江“1天短期洪水預報+2~7天中長期洪水預測”工作模式。中長期洪水預測結果可用于預判流域防汛形勢,提早調(diào)度龍灘、百色等西江上游大型水庫群全力攔洪,提前預泄騰空巖灘、大藤峽等梯級水庫庫容做好調(diào)度運用準備,短期洪水預報結果可用于精準研判水庫調(diào)度時機和控泄流量,用好有限的防洪庫容。
在洪水防御過程中,根據(jù)降雨和洪水實際發(fā)生情況,加強流域產(chǎn)匯流條件分析,及時調(diào)整預報模型參數(shù),并充分發(fā)揮預報員豐富經(jīng)驗,強化人工干預校正預報成果,加密滾動制作發(fā)布未來7天珠江流域干支流重要控制斷面洪水預測預報,同時根據(jù)水庫調(diào)度方案實時演算預報武宣、梧州、飛來峽、石角等站可能出現(xiàn)的流量過程,提前6~7天發(fā)布西江、北江將可能出現(xiàn)較大洪水過程趨勢預測,提前1~2天準確預報北江干流飛來峽水利樞紐入庫洪峰和西江干流武宣站、梧州站洪峰流量,為西江和北江錯峰調(diào)度提供了有力的預測預報技術支撐。在北江2號洪水中提前16小時預報飛來峽水利樞紐將于6月22日晚出現(xiàn)19 900 m3/s的洪峰流量,實況為22日23時出現(xiàn)入庫洪峰流量19 900 m3/s,洪峰流量預報值與實際值完全一致。在西江4號洪水中提前1天預報梧州站將于6月23日上午出現(xiàn)洪峰流量36 700 m3/s,實況為23日16時25分洪峰流量34 000 m3/s,洪峰流量預報誤差7.9%;在西江3號洪水中提前近2天預報梧州站將于6月15日凌晨出現(xiàn)洪峰流量39 500 m3/s,實況為15日3時25分洪峰流量39 200 m3/s,洪峰流量預報誤差小于1%。
在防御珠江“22·6”特大洪水期間,按照《水文情報預報規(guī)范》(GB/T 22482—2008)對有關預報進行評定,洪水趨勢預報和編號洪水出現(xiàn)時間預測準確,西江梧州站、北江石角站等流域重要控制斷面的預報誤差均在10%以內(nèi)。其中,西江第3號洪水期間,梧州站48小時預見期洪峰流量預報誤差僅為0.77%;北江第2號洪水和第3號洪水期間,飛來峽水利樞紐入庫洪峰誤差小于2%。盡管總體預報精度較好,有力支撐了流域水工程防洪聯(lián)合調(diào)度工作的開展,但在超常規(guī)需要下,現(xiàn)有預報能力仍存在不足,受降雨預報不確定性影響,部分中長期洪水預測誤差較為明顯。例如在西江第4號洪水期間,6月15—17日降雨預報顯示6月17—20日柳江、桂江一帶將有暴雨到大暴雨過程,實際降雨中心落區(qū)偏東偏北,主要集中在桂江上中游一帶。降雨中心落區(qū)變化導致洪水組成也隨之發(fā)生變化,西江洪水由原來預報以柳江、桂江洪水為主,轉變?yōu)閷嶋H以桂江洪水為主。珠江委水文部門根據(jù)降雨預報調(diào)整和流域雨水情實況不斷跟蹤滾動預報,短期洪水預報精度明顯提高,主要控制斷面預報誤差均能控制在10%以內(nèi)。
珠江“22·6”特大洪水暴雨強度大,洪水次數(shù)多、歷時長,北江發(fā)生超100年一遇特大洪水,在珠江流域洪水史上極為罕見。洪水預測預報在本次特大洪水防御中發(fā)揮了至關重要的作用,是開展流域防洪部署的前提和基礎。通過對洪水預報工作總結和思考,可為今后類似洪水預報及洪水防御工作積累經(jīng)驗借鑒。
超前重大暴雨洪水過程趨勢預測,能夠為洪水防御敲響警鐘。后期密切跟蹤暴雨洪水發(fā)展變化,滾動預測預報盡早識別洪水量級為及時啟動防汛應急響應提供參考。造峰雨落地后,洪水定量準確預報為水工程調(diào)度決策提供依據(jù)。通過實時分析降雨及其產(chǎn)流情況,動態(tài)調(diào)整模型參數(shù)可以有效提高洪水預報精度,有利于水工程精細化調(diào)度。
在洪水防御過程中,珠江委水文局充分發(fā)揮流域水文管理部門職能作用,加強與廣西、廣東和水利部水文部門聯(lián)合會商,加強相關部門信息共享,實時掌握洪水狀況和水工程調(diào)度情況,有利于更加全面高效做好洪水預報。
本次特大洪水防御期間洪水預報精度總體較好,但也暴露出一些問題,尤其是降雨預報不確定性、人類活動影響、流域下墊面改變等因素對洪水預報影響較大。目前珠江流域在洪水預報的預見期和精度以及預報調(diào)度一體化等方面還不能完全滿足流域防汛工作要求,需要加快數(shù)字孿生流域、智慧珠江工程建設,提升流域數(shù)字化、智能化水平;完善河系預報方案模型;加強全球氣候變化對流域雨水情影響研究,開展基于氣候變化下的珠江流域水文預報關鍵技術研究,進一步提升預報精度、延長預見期,全面提升珠江流域洪水預測預報能力。