長江超標洪水防御預案編制與思考

王 樂，徐 興 亞，李 安 強，張 黎 明，喻 杉

(長江勘測規劃設計研究有限責任公司，湖北 武漢 430010)

1 研究背景

通過70 a的建設，我國防洪工程體系已基本具備防御新中國成立以來實際發生最大洪水的能力，但如果洪水來勢超過現有工程標準，洪水防御就要采取超常措施。因此，為防范化解水旱災害重大風險，有效應對洪水災害領域“黑天鵝”“灰犀?！笔录龊贸瑯撕樗烙目傮w考慮和各項措施，水利部要求所有大江大河和重要支流、有防洪任務的縣級以上城市要編制超標洪水防御預案[1-3]。

根據水利部總體部署，按照“超標洪水不打亂仗，標準內洪水不出意外”的目標要求，結合長江流域洪水防御工作實際，長江水利委員會汛前組織編制了2020年度長江超標洪水防御預案。該預案在系統梳理長江防洪體系現狀的基礎上，研究制定了長江干流超標洪水的防御原則和目標，并對超標洪水防御工作全鏈條作出了全面安排。流域超標洪水具有影響范圍廣、受災程度深、防御難度大等特點，這是首次針對長江超標洪水防御編制專項預案，為2020年長江大洪水防御及時提供了有力的技術支撐，同時可為類似預案編制提供一定的參考。

2 研究方法和研究對象

2.1 研究方法

首先明確預案中超標洪水的定義和內涵，以及預案的防洪保護對象。結合長江流域歷史大洪水及其規律特性，分析研判可能造成的災害范圍和程度，研究制定防御超標洪水的原則。在已有防御洪水方案和洪水調度方案基礎上，通過系統梳理現狀防洪體系建設情況和現狀防洪能力，會同長江流域內省級水利部門編制涵蓋防汛準備、水情監測預報、水利工程調度、工程巡查與防守、搶險救災、轉移安置、信息報送與共享、責任與權限等防御工作全鏈條的長江超標洪水防御預案。研究技術路線如圖1所示[4-6]。

2.2 研究對象

長江是我國第一大河，干流全長6 300余km，流域面積180多萬km2。長江干流宜昌以上為上游，宜昌至湖口為中游，湖口以下為下游。流域面積8萬km2以上的一級支流有雅礱江、岷江、嘉陵江、烏江、湘江、沅江、漢江、贛江8條，重要湖泊有洞庭湖、鄱陽湖等。本次主要針對長江干流超標洪水防御工作開展研究。

3 關鍵問題分析

3.1 定概念

超標洪水指超出現狀防洪工程體系(包括水庫、堤防、蓄滯洪區等在內)設防標準的洪水。當水庫、蓄滯洪區等防洪工程按照規則正常調度運用后，某控制節點仍然超過堤防保證水位，則可視為該節點的超標洪水。

3.2 定節點

防洪控制節點的確定應綜合考慮河道特點、防洪工程現狀以及防洪保護對象等因素，防洪控制節點的水位(或流量)是各河段不同量級洪水的判定標準。

結合長江防洪實際，將長江干流劃分為7個河段開展超標洪水研究，從上至下分別為川渝河段、重慶城區河段、荊江河段、城陵磯河段、武漢河段、湖口河段以及湖口以下河段。

在長江上游干流河段，分別選取李莊站與朱沱站、寸灘站作為川渝河段、重慶城區河段的防洪控制節點。

在長江中下游干流河段，分別選取沙市、城陵磯(蓮花塘)、漢口、湖口、大通站作為荊江河段、城陵磯河段、武漢河段、湖口河段、湖口以下河段的防洪控制節點。長江干流各防洪控制節點概化圖示于圖2。

3.3 定標準

防洪控制節點確定后，結合流域特點，如何選定量級適宜的典型洪水作為超標洪水樣本進行防洪調度推演是難點。本次預案編制中，打破以典型年洪水研究超標洪水應對措施的慣性思維，在準確分析流域現有防洪能力的基礎上，以水位或流量為主要指標，分別確定每一控制節點不同量級的超標洪水標準。

目前，長江干流主要河段現狀防洪能力大致達到：川渝河段依靠堤防總體可防御20 a一遇洪水，瀘州市中心半島局部堤段防洪能力約10 a一遇。重慶城區河段依靠堤防總體可防御50 a一遇洪水，渝中區、南岸區、巴南區局部堤段防洪能力約20 a一遇或不足20 a一遇。荊江河段遇100 a一遇及以下洪水可使沙市水位不超過44.5 m，不需啟用荊江分洪區；遇1 000 a一遇或類似1870年特大洪水，配合荊江地區蓄滯洪區的運用，可控制沙市水位不超過45.0 m，保證荊江河段行洪安全。城陵磯及以下干流河段通過三峽等干支流水庫調蓄，考慮蓄滯洪區理想運用，可防御1954年洪水。

超標洪水是由標準內洪水逐漸發展而成的，對于長江上游干流，以流量為主要指標，川渝河段按防御20 a一遇以下、20～50 a一遇、50 a一遇以上3個量級的洪水考慮，重慶城區河段按防御20 a一遇以下、20～50 a一遇、50～100 a一遇、100 a一遇以上4個量級的洪水考慮，分級制定應對措施。對于長江中下游干流，以水位為主要指標，各河段按控制節點從低于保證水位0.45～2.00 m至超過保證水位(沙市、蓮花塘、漢口、湖口、大通站的保證水位分別為45.00，34.40，29.73，22.50，17.10 m)，逐級制定應對措施。

圖2 長江干流防洪控制節點概化圖Fig.2 Sketch of flood control nodes of Yangtze River

3.4 定目標

2020年6月，習近平總書記對防汛救災工作作出的重要指示中明確強調，要堅持人民至上、生命至上，切實把確保人民生命安全放在第一位落到實處。因此，對于超標洪水防御，“確保人民群眾生命安全”是首要目標。同時要“力保重點”，發生超標洪水時要保障重點地區、重要城市和重要設施防洪安全，最大程度減輕洪災損失。

3.5 定措施

水利工程調度是流域超標洪水防御工作中最重要的環節之一，通過水庫群聯合調度、河道行洪水位控制、洲灘民垸行蓄洪運用、蓄滯洪區分洪運用以及排江泵站限排等多種方式安排好洪水出路，充分發揮防洪體系潛力，保障重要保護對象防洪安全。

按照分段施策、分級防控的原則，在《長江防洪洪水方案》《長江洪水調度方案》以及每年批復的水工程聯合調度運用計劃的基礎上，結合洪水風險圖、典型洪水推演等成果，研究確定了長江干流各控制節點達到或超過不同量級水位或流量時的應對措施。為了提高預案的可操作性，逐個河段繪制了超標洪水防御“作戰圖”(限于篇幅，僅展示荊江河段作戰圖，如圖3所示)，實現掛圖作戰。

3.5.1長江上游

對于長江上游干流，在考慮堤防等防洪工程建設現狀和洪水淹沒風險分析的基礎上，提出川渝河段和重慶城區河段的超標洪水防御措施[5-6]。

(1) 川渝河段。當預報李莊站洪峰流量Q李莊≤51 000 m3/s或朱沱站洪峰流量Q朱沱≤52 600 m3/s(20 a一遇)時，充分利用河道下泄洪水。瀘州市中心半島局部堤段遭遇10～20 a一遇洪水時將面臨淹沒風險，應根據預報預警及時開展受影響區域人員及物資的轉移工作。

當預報51 000 m3/s

當預報Q李莊>57 800 m3/s或Q朱沱>58 600 m3/s時，在確保水庫安全的前提下，充分運用金沙江梯級、雅礱江梯級、大渡河梯級水庫防洪庫容攔蓄洪水，采取必要措施保障宜賓市、瀘州市重點防洪目標安全，盡量減輕災害損失；若梯級水庫防洪庫容完全投入仍無法保障宜賓市、瀘州市重點防洪目標安全時，對宜賓市、瀘州市沿江區域的受影響人員和財物采取應急轉移措施。

圖3 荊江河段超標洪水防御作戰圖Fig.3 Sketch of the prevention measures for exceeding standard flood in Jingjiang Reach

(2) 重慶城區河段。當預報寸灘站Q寸灘≤75 300 m3/s(20 a一遇)時，充分利用河道下泄洪水。渝中區長江濱江路、菜園壩段遭遇10～20 a一遇洪水將面臨淹沒風險，應根據預報預警及時開展受影響區域人員及物資的轉移工作。

當預報75 300 m3/s

當預報83 100 m3/s

當預報Q寸灘>88 700 m3/s時，在確保水庫安全的前提下，充分運用金沙江梯級、雅礱江梯級、岷江梯級、嘉陵江梯級水庫防洪庫容攔蓄洪水，采取必要措施保障重慶市重點防洪目標安全，盡量減輕災害損失；若梯級水庫防洪庫容完全投入仍無法保障重慶市重點防洪目標安全，則對重慶市沿江區域的受影響人員和財物采取應急轉移措施。

3.5.2長江中下游

對于長江中下游干流，在已批復調度方案和典型年洪水防洪調度推演的基礎上，優化提出了各河段的超標洪水防御措施。創新之處主要體現在以下幾個方面[5-6]。

3.5.2.1 控制節點水位分級

(1) 針對荊江河段，以沙市站水位和三峽水庫水位作為基本指標，分級提出了應對不同量級洪水的防御措施。當預報沙市水位將超過44.50 m、三峽水庫水位低于171.00 m時，調度運用三峽水庫和上游水庫群對荊江進行防洪補償調度，適時運用清江梯級水庫錯峰，相機依次運用荊江兩岸干堤間雙退、單退及其他洲灘民垸行蓄洪水，相機限制荊江河段農田澇片泵站對江排澇，控制沙市水位不超過44.50 m。當沙市水位達到45.00 m并預報繼續上漲、三峽水庫水位不超過175.00 m時，充分利用三峽水庫和上游水庫群聯合攔蓄洪水，控制枝城最大流量不超過80 000 m3/s，配合荊江分洪區運用，控制沙市水位不超過45.00 m。若充分運用三峽水庫175.00 m以下防洪庫容和荊江分洪區分洪仍無法控制沙市水位，則依次運用涴市擴大區、虎西備蓄區及人民大垸分蓄洪水，控制沙市水位不超過45.00 m，保證荊江兩岸干堤防洪安全。上述措施都采用后仍不能控制沙市水位上漲，視需要爆破人民大垸中洲子江堤，進一步運用監利河段主泓南側青泥洲、北側新洲垸等措施擴大行洪；若來水繼續增大，爆破洪湖西分塊蓄滯洪區上車灣進洪口門分蓄洪水，防止發生毀滅性災害。

(2) 針對湖口以下干流河段，以大通站水位為基本指標，補充提出了分級應對措施。當大通水位達到17.10 m并預報繼續上漲，相機依次運用河段內長江干堤之間雙退、單退及剩余洲灘民垸行蓄洪水，控制大通水位不超過17.10 m。當大通水位超過17.10 m，適當抬高干流1級及2級堤防運行水位，加強工程巡查、防守、搶險，并采取必要措施，保障重要保護對象防洪安全。

3.5.2.2 三峽水庫調度方式優化

根據最新批復的三峽水庫調度規程：“一般情況下三峽水庫兼顧對城陵磯河段進行防洪補償調度的水位不高于155.00 m，如城陵磯附近地區防汛形勢依然嚴峻，視實時雨情水情工情和來水預報情況，可在保證荊江地區和庫區防洪安全的前提下，加強溪洛渡、向家壩等上游水庫群與三峽水庫聯合調度，進一步減輕城陵磯附近地區防洪壓力，為城陵磯防洪補償調度水位原則上不超過158.00 m”。基于此，針對城陵磯河段，以三峽水庫兼顧對城陵磯河段進行防洪補償的最高水位158.00 m為分界條件，分別提出庫水位達到158.00 m前后的超標洪水防御措施。

3.5.2.3 洲灘民垸和排澇泵站調度

目前，長江中下游干流及洞庭湖、鄱陽湖區共有洲灘民垸900余處，長江中下游沿江澇區直排入江入湖泵站2 629座、設計流量約19 400 m3/s。洲灘民垸行蓄洪運用對保障流域防洪安全至關重要，近年來沿江排澇泵站排澇與長江干流防洪之間的矛盾也愈發明顯。為了充分發揮防洪工程體系的作用，同時提高措施的可操作性，明確如下運用事項：① 明確了各河段洲灘民垸的行蓄洪運用次序，即先用雙退圩垸，再用單退圩垸，最后用剩余洲灘民垸；② 明確了各河段農田澇片泵站限排的時機，將排江泵站納入長江防洪體系統一調度，減輕沿江地區排澇對長江干流防洪的壓力。

3.6 定任務

根據確定的超標洪水防御措施，重點立足水利部門職責，細化各階段超標洪水防御工作任務。具體包括汛前防汛準備，汛中水利工程調度、工程巡查防守，汛后搶險救災、轉移安置以及各階段的水情監測預報、信息報送與共享等超標洪水防御工作全鏈條。除水利工程調度外，主要防御任務應滿足以下要求：

(1) 防汛準備。汛前做好組織準備、預案準備、工程準備、防汛檢查、通信準備、物料準備、防汛演練等各方面的防汛準備工作。

(2) 水情監測預報。水情監測要素、精度和頻次，應滿足超標洪水預報預警和調度決策的需求。必要時，根據需要可加密監測和報汛段次，及時調整預報對象、要素與頻次。根據水情發展，及時發布重要控制斷面相應級別的洪水預警。

(3) 工程巡查防守。工程巡查與防守工作實行各級人民政府行政首長負責制，統一指揮，分級負責。相關水行政主管部門做好工程運用和巡查防守的技術支撐工作，并及時將出險情況、應急處置情況和防守情況向地方人民政府和上級水行政主管部門報告。

(4) 搶險救災。地方各級人民政府組織有關部門和單位，做好應急搶險救援工作和生活保障、衛生防疫、物資供應、治安管理、水毀修復、恢復生產和重建家園等災后救助工作。各級水行政主管部門做好應急搶險技術支撐工作。

(5) 轉移安置。地方各級人民政府組織有關部門和單位，按照批準的轉移安置預案迅速轉移影響范圍內的人員、重要物資以及有毒有害危險品等。

(6) 信息報送與共享。流域水雨情、工情、險情、災情等超標洪水防御相關信息實行分級上報，歸口管理及共享。

4 對超標洪水防御工作的幾點考慮

4.1 超標洪水與標準內洪水防御無縫銜接

超標洪水是由標準內洪水逐漸發展而成的，因此超標洪水防御在防汛準備、水情監測預報、水工程調度、工程巡查防守、搶險救災、轉移安置等環節應做到與標準內洪水防御無縫銜接。當發生標準內洪水時，確保防洪保護區防洪安全。發生超標洪水時，保障重點地區、重要城市和重要設施防洪安全，最大程度減輕洪災損失。

4.2 堅持行政首長負責制，統一指揮，分級負責

依據國家機構改革后的分工，監測預報預警、水工程調度、搶險技術支撐屬于水利部門的職責，而防汛準備、工程巡查防守、搶險救災、轉移安置涉及到水利、應急等多部門的職責，存在職責交叉和分工協作的問題。因此，為了做到權責劃分與現行管理體制相協調，同時依法依規、清晰明確，長江超標洪水防御工作實行各級人民政府“行政首長負責制”，統一指揮，分級負責。地方各級人民政府負責本行政區域內的防汛準備、工程巡查與防守、洲灘民垸和蓄滯洪區運用、搶險救災、轉移安置等工作。各級水行政主管部門負責水情監測預警、水工程調度和應急搶險技術支撐。

4.3 嚴格落實責任體系

預案編制過程中，與流域內相關省級水行政主管部門對接，細化落實了蓄滯洪區與洲灘民垸運用、重要堤防防守、應急搶險與救災的責任體系，確保責任落實到人。預案中涉及的蓄滯洪區與洲灘民垸運用預案、工程巡查防守預案、應急搶險救災預案、轉移安置預案由地方各級水行政主管部門另行組織編制。

5 結論及建議

(1) 超標洪水防御預案的編制，會面對眾多復雜而相互關聯的影響因素。為了提高預案措施的可操作性與針對性，需按照“兩個堅持、三個轉變”新時期防災減災理念的要求，從洪水風險識別、工程安全與潛力評估、洪水監測預報與預警發布、水工程聯合優化調度、多部門應急聯動等各個環節做好調研工作，為預案編制打下堅實的基礎。

(2) 為了加強預案決策的可靠性，需進一步推進洪水地區組成和洪水特性分析、不同地區防洪需求變化分析等基礎工作，深化研究流域水庫群和蓄滯洪區、洲灘民垸、排澇泵站等防洪工程體系在實時調度層面的聯合運用方式，加強人工智能、大數據、云計算等先進技術在水情預報預警、風險研判、調度決策等方面的應用。