嘉陵江2020年洪水調度實踐與啟示

李 肖 男，饒 光 輝，何 小 聰，李 文 俊，管 益 平

(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

作為長江上游左岸的主要支流，嘉陵江發源于秦嶺南麓，流經陜、甘、川、渝四省(市)，于重慶匯入長江。按流域地形及河道特征，廣元以上為上游，河段內主要支流西漢水、白龍江先后從右岸匯入；廣元至合川為中游，承接東河、西河兩大支流入匯；合川至河口為下游，渠江、涪江分別從左、右岸匯入，形成扇形向心水系。作為流域防洪的重點區域，嘉陵江中下游水系發育，干支流洪水容易集中遭遇，加之受頂托影響，泄洪不暢，洪水災害嚴重[1]。

經過幾十年的防洪體系建設，嘉陵江流域逐步形成以沿江城區堤防和護岸為基礎，干流亭子口、草街等水庫為骨干，支流水庫相配合和河道整治等工程措施及非工程措施構成的總體防洪體系[1]。根據《嘉陵江流域綜合規劃》及有關區域規劃，嘉陵江流域防洪保護對象中，重慶市主城區及沿江鐵路防洪標準為100 a一遇[2]；地級城市、重要縣級城鎮及沿江國道防洪標準為50 a一遇；其他縣級城鎮防洪標準為20～30 a一遇；沿江鄉鎮、相對集中居民區及大片農田保護區防洪標準為10～20 a一遇。

2020年8月，嘉陵江支流涪江、干流武勝以上河段持續發生強降雨，受此影響，嘉陵江中下游發生典型復式多峰洪水，8月中旬連續發生2次編號洪水，流域多個水文站點出現超警戒、超保證洪水。

在2次編號洪水防御及配合三峽水庫為長江中下游防洪過程中，水利部、水利部長江水利委員會協同四川、重慶等地水行政主管部門科學調度亭子口、寶珠寺、武都、草街、升鐘等梯級水庫群，通過預泄騰庫、攔洪削峰、滯洪錯峰等方式有效攔蓄和調節嘉陵江流域洪水，充分發揮水庫攔洪削峰錯峰作用，大大減輕了下游防洪壓力，為嘉陵江本流域防洪和配合三峽水庫對長江中下游防洪發揮了關鍵作用。

本文系統回顧了嘉陵江2020年8月2次編號洪水期間的洪水發展過程和水庫群調度安排，結合防洪暴露的問題，提出了進一步提升流域防洪能力的梯級水庫群聯合調度建議和綜合措施。

2 2020年嘉陵江洪水特性

嘉陵江洪水主要由暴雨形成，屬陡漲陡落型洪水。從洪水地區組成來看[1]，嘉陵江上游洪水多來源于支流白龍江及新店子至亭子口區間的暴雨區；中游洪水多來源于大巴山暴雨區的東河和川西暴雨區的西河，東河洪峰流量常大于西河洪峰流量；下游由于渠江和涪江上游亦分別位于大巴山暴雨區和川西暴雨區，且易與干流洪水遭遇，形成典型致災洪水。

2020年8月中旬，嘉陵江流域發生持續性強降雨，8月12～16日，連續形成2次編號洪水。洪水主要特性為：洪水首先在涪江形成，地區組成主要以涪江為主、干流武勝以上來水較大；第1號洪水陡漲陡落，洪水主要影響涪江下游局部河段；第2號洪水持續時間長、洪水量級大，下游多個站點出現年度洪峰流量和最高水位。圖1為嘉陵江中下游典型站點2020年8月的水位、流量過程。

2.1 嘉陵江2020年第1號洪水

如圖1所示，8月12日，受強降雨影響，涪江小河壩站出現明顯漲水過程，流量由12日0∶00的2 700 m3/s快速上漲至11：00的9 650 m3/s，洪水水位在12日12∶00超過警戒水位238.00 m,“嘉陵江2020年第1號洪水”在支流涪江形成。

8月13日16∶00小河壩站出現洪峰流量17 200 m3/s(約15 a一遇)，22∶00出現洪峰水位241.88 m。此次編號洪水陡漲陡落，14日8∶30小河壩水位退至警戒水位以下，12∶00水位進一步降至236.07 m，18∶00洪水流量退至2 690 m3/s。期間，受上游降雨影響，干流武勝水文站亦有典型漲水過程，12日0∶00洪水流量為3 040 m3/s，洪水水位213.75 m，至8月14日8∶00出現洪峰流量11 700 m3/s(約2 a一遇)，10∶00出現洪峰水位220.80 m。

受涪江和武勝以上來水共同影響，干流北碚站由12日0∶00的洪水流量6 540 m3/s，洪水水位180.51 m，漲至8月14日14∶00的洪峰流量25 300 m3/s(約2 a一遇)，洪峰水位193.44m。

2.2 嘉陵江2020年第2號洪水

嘉陵江2020年第1號洪水退水2 d后，受持續強降雨影響，8月16日涪江來水再次快速上漲，小河壩流量由16日0∶00的4 020 m3/s快速上漲至12∶00的10 300 m3/s，洪水水位在16日13∶00超過警戒水位238.0 m，“嘉陵江2020年第2號洪水”形成。

8月17日15∶10，小河壩站出現年度洪峰流量23 000 m3/s(約50 a一遇)、15∶55出現年度最高水位245.35 m(超保證水位5.35 m)。與第1號洪水相比，本次編號洪水洪峰持續歷時較長，至19日17∶00小河壩站水位才降至警戒水位以下，20日13∶00洪水流量進一步退至2 210 m3/s，水位降至237.04 m。2號洪水期間，干流武勝水文站以上來水同樣較大，16日0∶00洪水流量為9 400 m3/s，洪水水位219.78 m，至8月19日15∶48出現年度洪峰流量16 400 m3/s(約5 a一遇)，年度最高水位224.53 m(超警戒水位0.03 m)。

圖1 嘉陵江中下游主要水文站點8月水位、流量過程Fig.1 Hydrograph of water level and flow of main gauging stations in the middle and lower reaches of Jialing River in August 2020

干流北碚站19日10∶00出現年度洪峰流量37 400 m3/s(略大于10 a一遇)，12∶35出現年度最高水位200.23 m，超保證水位1.23 m。

3 嘉陵江水庫群2020年聯合調度回顧

嘉陵江防洪重點在中下游，水庫群聯合調度是嘉陵江中下游洪水防御的關鍵抓手。截止2020年汛前，嘉陵江干支流已建成大型水庫25座，總庫容165余億m3，預留防洪庫容約25億m3，納入《2020年長江流域水工程聯合調度運用計劃》的水庫包括碧口、寶珠寺、亭子口和草街水庫[3]。嘉陵江中下游防洪主要由沿江堤防護岸和亭子口水庫承擔，碧口、寶珠寺、草街等水庫適時配合；4座水庫預留防洪庫容約20億m3。此外，支流西河的升鐘水庫、渠江的江口水庫和涪江的武都水庫也預留一定的防洪庫容，在為該流域防洪的同時，可相機減少干流的防洪壓力。表1為嘉陵江干支流承擔防洪任務的主要水庫基本信息[4]。

表1 嘉陵江干支流承擔防洪任務的主要水庫基本信息Tab.1 Information of main reservoirs undertaking flood control tasks in the Jialing River

在2020年洪水調度實踐中，通過科學調度亭子口等梯級水庫群，有效攔蓄和調節嘉陵江流域洪水。1號洪水期間，聯合調度亭子口、武都、寶珠寺、草街等水庫，減輕中下游重慶境內河段的防洪壓力。2號洪水期間，進一步聯合調度亭子口、寶珠寺、升鐘等水庫攔蓄洪水，將干流蒼溪至武勝河段的洪峰由20～30 a一遇削減為5 a一遇，并與涪江洪水錯峰；同時調度武都水庫攔蓄洪水2億m3，將綿陽城區洪峰由100 a一遇削減為50 a一遇；通過梯級水庫群聯合調度，極大減輕下游合川、重慶主城區的防洪壓力。兩次編號洪水防御過程中，亭子口、寶珠寺、升鐘、武都等水庫共攔蓄洪水約14億m3，為嘉陵江流域防洪和配合三峽水庫對長江中下游防洪發揮了關鍵作用。

3.1 亭子口水庫

亭子口防洪任務為確保樞紐自身防洪安全。在確保樞紐自身安全的前提下，承擔嘉陵江中下游南充等城市的防洪任務，必要時配合三峽水庫承擔長江中下游防洪任務。

8月10日以來，根據氣象水文預報情況，亭子口水庫提前預泄騰庫，庫水位預泄至445.7 m，汛限水位以下騰出約2億m3庫容。嘉陵江2020年第1號洪水期間，亭子口水庫于8月13日6∶00出現最大入庫流量12 200 m3/s，最大出庫流量6 130 m3/s，有效削減洪峰約6 100 m3/s，削峰率高達50%，最高攔洪水位至451.3 m，攔蓄洪量約5.8億m3(包括防洪庫容3.8億m3)，大大減輕了下游河段，尤其是重慶河段的防洪壓力，并為長江4號洪水削峰錯峰做出了積極貢獻。圖2為亭子口水庫調度運行過程。

圖2 亭子口水庫2020年8月調度運行過程Fig.2 Hydrograph of water level and flow of Tingzikou Reservoir in August 2020

在1號和2號洪水間隙，亭子口水庫相機加大泄流騰庫，8月15日凌晨庫水位降至450 m。2號洪水期間，亭子口水庫于16日13∶00出現年度最大洪峰流量18 000 m3/s，控制下泄流量11 600 m3/s，削減洪峰6 400 m3/s，削峰率達35%，庫水位攔洪最高運用至454.9 m，攔蓄洪量4.8億m3，有效實現嘉陵江干流洪水與支流涪江洪峰錯峰，保障了下游蒼溪至武勝河段的防洪安全，降低了下游重慶境內河段洪峰水位。

3.2 涪江武都水庫

作為涪江流域已建最大水利樞紐，水庫的防洪控制斷面為綿陽市涪江橋水文站，防洪任務為確保樞紐自身防洪安全；減輕下游防洪壓力，將綿陽市防洪標準由50 a一遇提高至100 a一遇。

8月11日，受暴雨降水影響，涪江橋站來水快速上漲，武都水庫于15∶00出現洪峰流量4 970 m3/s，水庫充分發揮對下游的防洪作用，削減洪峰流量1 590 m3/s，削峰率39%，避免了涪江橋水文站超保證水位，圖3為武都水庫調度運行過程。2號洪水來臨前，武都水庫提前騰庫泄洪，將庫水位降至637 m。洪水期間，武都水庫最大削峰流量3 320 m3/s，最大削峰率76%，8月16日至8月18日期間，武都水庫攔蓄洪量約2億m3，成功將綿陽城區洪峰流量由100 a一遇削減為50 a一遇，在發揮對綿陽市防洪作用的同時，極大減少了涪江中下游河段和干流重慶境內河段的防洪壓力。

圖3 武都水庫2020年8月調度運行過程Fig.3 Hydrograph of water level and flow of Wudu Reservoir in August 2020

3.3 白龍江寶珠寺水庫

寶珠寺水庫防洪任務為：確保樞紐自身防洪安全；遇嘉陵江流域發生較大洪水時，適時進行削峰錯峰和攔蓄洪水，減輕下游防洪壓力，提高下游城市防洪標準；配合三峽水庫分擔長江中下游地區防洪任務。

第1號洪水期間，寶珠寺水庫于8月12日出現最大入庫流量5 810 m3/s，水庫控制下泄2 000 m3/s，削減洪峰流量3 810 m3/s，削峰率達66%，8月12～14日期間攔蓄洪量1.4億m3，圖4為寶珠寺水庫調度運行過程。第2號洪水期間，寶珠寺水庫于8月16日10∶00出現年度最大入庫流量6 770 m3/s，控制下泄4 150 m3/s，削減洪峰流量2 620 m3/s，削峰率39%，8月16～18日攔蓄洪量1.8億m3。2場洪水中，通過攔洪削峰，極大減少了亭子口入庫洪量，為嘉陵江中下游河段防洪減壓發揮了重要作用。

圖4 寶珠寺水庫2020年8月調度運行過程Fig.4 Hydrograph of water level and flow of Baozhusi Reservoir in August 2020

3.4 草街水庫

草街水庫防洪任務為：確保樞紐自身防洪安全；配合其他水庫減輕重慶市主城區防洪壓力。

1號洪水期間，草街水庫結合氣象水文預報，提前預泄騰庫，庫水位最低預泄至196.5 m，在汛限水位以下騰庫約1.8億m3；14日15∶00出現洪峰流量32 100 m3/s，水庫削減洪峰流量7 900 m3/s，削峰率25%，圖5為草街水庫調度運行過程。兩場洪水間隙，水庫再次泄水騰庫，庫水位降至197.7 m，在汛限水位以下騰庫約1.2億m3。2號洪水期間，草街水庫最大削峰流量3 300 m3/s，庫水位最高運用至206 m，有力減輕了重慶主城區河段防洪壓力。

圖5 草街水庫2020年8月調度運行過程Fig.5 Hydrograph of water level and flow of Caojie Reservoir in August 2020

3.5 其他水庫

除上述水庫外，在2020年8月嘉陵江洪水防御過程中，各級水行政主管部門協調聯動，挖掘流域梯級水庫防洪潛力，充分發揮梯級水庫防洪減壓作用。如2號洪水期間，白龍江碧口水庫攔蓄洪量約1.0億m3，最大攔洪流量1 400 m3/s，最大削峰率35%，在發揮對下游碧口鎮防洪作用的同時，減少了亭子口水庫入庫洪量；西河升鐘水庫在2號洪水期間攔蓄洪量約0.6億m3，最大攔洪流量1 200 m3/s，最大削峰率65%，為嘉陵江中下游干流蓬安以下河段的防洪減壓發揮了積極作用。

4 嘉陵江防洪現狀與聯合調度潛力挖掘探討

4.1 防洪現狀分析

嘉陵江流域洪水地區組成和遭遇規律復雜，尤其是下游嘉、渠、涪三江交匯處以下河段。而嘉陵江流域已建的大型水庫主要分布于干流或各支流的上中游，合川以下河段僅有草街水庫。草街水庫預留的1.99億m3防洪庫容相對于嘉陵江下游洪水量級來講比較小，不可能通過草街水庫調度進一步提高重慶市防洪能力，主要對重慶主城區防洪發揮一定的削峰或滯洪作用。因此，嘉陵江防洪宜采取“以泄為主、蓄泄兼籌”的方針，一方面通過修建堤防、護岸等工程措施，擴大河道安全泄量；一方面，興建具有防洪能力的水庫配合運用，逐步提高抗洪能力。

1998年洪水后，嘉陵江干支流沿岸進行了大規模的堤防建設和河道護岸整治。目前，干流中下游廣元至武勝河段堤防保護圈已基本建成，依靠堤防護岸總體可以防御20 a一遇洪水(廣元市主城區可防御50 a一遇洪水)。堤防封閉圈尚未形成的河段主要集中在嘉陵江干流合川、重慶主城區及渠江、涪江等支流大部分城區，如重慶市渝中區洪崖洞段、沙坪壩區磁器口段、合川城區鴨嘴片區的局部低洼地帶，依靠堤防護岸防洪能力不足5 a一遇。渝中區大溪溝至朝天門段依靠堤防護岸防洪能力不足20 a一遇。作為典型的山區型河流，嘉陵江沿江堤防護岸建設一定程度受到地形條件限制，同時堤防護岸建設要兼顧城市發展空間管控、濱水生態設施建設等方面的要求，不可能無限加高。因此，除堤防護岸工程措施外，沿江城鎮需結合河道整治、水庫調度、預警轉移等綜合措施達到規劃防洪標準。

表2統計了2020年8月2次編號洪水期間嘉陵江主要水文(水位)站點超警戒水位、保證水位的情況。可知，超警水位河段主要集中于涪江和干流武勝及以下河段，超保證水位河段主要集中于涪江下游和干流重慶境內河段，主要原因在于上述河段局地堤防建設標準低，僅依靠堤防護岸的防洪能力明顯不足，且缺乏防洪減災的控制性水庫。同時，部分城鎮受上游洪水和下游水庫或河道水位頂托的雙重影響，洪水位易壅高，致使行洪不暢，尤其是合川城區與重慶主城區的磁器口河段。

表2 嘉陵江中下游主要站點水位超警、超保統計Tab.2 Statistics of over-alarm and over-guarantee water levels at major stations in the Jialing River

4.2 水庫群聯合調度潛力挖掘探討

為進一步提升流域洪水防御能力，從水庫群聯合調度層面，充分挖掘干支流上中游已建水庫的防洪作用勢在必行。

根據近年來的防洪調度實踐[5-6]，尤其是2020年流域洪水防御經驗，進一步拓展嘉陵江流域水庫群聯合調度的范疇，是協調流域內四川省與重慶市防洪的關鍵。

為此，結合流域已建水庫的防洪能力、干支流洪水遭遇情況、有關流域規劃成果和防洪調度實踐，考慮將西河的升鐘、涪江的武都水庫等納入長江流域水工程聯合調度運用計劃，前者在《長江流域綜合規劃(2012-2030)》中被列為嘉陵江流域承擔防洪任務的重要水庫；后者在2018，2020年的防洪調度中，通過削峰、錯峰對涪江流域和干流重慶河段的防洪發揮了關鍵作用[5-6]。

此外，作為流域具有防洪作用的骨干工程，亭子口水庫控制流域面積占合川以上流域面積的40%。對于以干流來水為主的洪水類型，可以在為南充等城鎮防洪的同時，有效地削減合川、北碚洪峰流量；對于以涪江、渠江來水為主的洪水典型，需結合水文中長期降雨、洪水預報，考慮洪水傳播時間，盡可能有效發揮亭子口水庫的防洪作用，盡量減輕合川區和重慶主城區的防洪壓力。在長江水利委員會開展的《長江上游控制性水庫優化調度方案》[7]研究中，探討了亭子口水庫對合川、重慶主城區的防洪調度方式。一般情況下，亭子口水庫對合川、重慶主城區的防洪調度與亭子口水庫對蒼溪至武勝河段的防洪調度方式相同。對于北碚發生洪水而亭子口以上及亭子口至南充區間未發生洪水的情況，可以結合預報，在預報北碚流量可能大于28 000 m3/s時，亭子口水庫提前攔蓄基流、控制下泄，以達到削減北碚洪峰流量的目的。同時當北碚開始退水且流量小于28 000 m3/s時，亭子口可加大泄量，直至庫水位至447 m。初步研究表明：對于嘉陵江干流來水為主的洪水，亭子口水庫動用一定防洪庫容配合長江上游梯級水庫群聯合運用，可將重慶主城區總體防洪能力提升至100 a一遇。

5 提升流域整體防洪能力的對策建議

嘉陵江流域防洪體系是長江流域防洪體系的有機組成部分，補齊流域防洪體系的短板，充分發揮嘉陵江流域防洪體系的作用，是保障嘉陵江流域防洪安全、盡量降低洪澇災害損失的關鍵。為此，提升嘉陵江流域整體防洪能力應貫徹蓄泄兼籌、以泄為主的方針，加強河道堤防護岸建設、加強支流具有防洪作用水庫建設、加強水庫群聯合調度研究實踐、加強非工程措施建設，最大限度減少洪災損失。

(1) 加強河道堤防護岸建設。根據流域防洪規劃安排，嘉陵江流域防洪采取“以泄為主、蓄泄兼籌”的方針，干流中下游采用堤庫結合的防洪工程體系，支流涪江及渠江中下游主要以護岸結合堤防加固為主。根據目前流域堤防實際建設情況，建議流域內有關地方人民政府按照規劃防洪標準，對有條件、需求迫切的河段，如支流渠江、涪江河段，干流重慶境內河段，加強堤防護岸建設，突出重點，分步實施。

(2) 加強支流水庫建設。目前，嘉陵江干流梯級開發建設已基本完成，但主要支流如東河、渠江、涪江仍需進一步加強大中型水庫建設，尤其是具有防洪作用的水庫。通過水庫的建設，進一步提升流域整體防洪能力。近期，可推進東河罐子壩水庫，涪江鐵籠堡水庫，渠江紅魚洞、土溪口、鮮家灣、黃桷灣、江家口、蘭草等具有防洪作用水庫的建設。建議有關部門加強工程防洪效益研究，加快前期問題論證，條件成熟后及早開工建設。

(3) 加強水庫群聯合調度研究及實踐。按照先干流、后支流，先局部、后整體的思路，在前期的基礎上，結合預報預泄、防洪補償等技術，進一步細化亭子口水庫防洪庫容運用方式，研究梯級水庫聯合對重慶市防洪調度的運用條件和攔蓄方式，逐步推進嘉陵江干支流梯級水庫群的聯合調度研究與實踐。對于流域的航電梯級，評估流域航電梯級建設和河道渠化對防洪的影響，研究航電梯級建設后的洪水傳播規律和河槽過流能力，明確航電梯級配合流域防洪調度的一般原則和泄洪方式。

(4) 加強防洪非工程措施建設。目前，預警轉移作為嘉陵江流域防洪的關鍵非工程措施，在流域防洪保安中發揮著關鍵作用。但部分河段和地區的缺乏有效的防洪風險圖成果，且部分成果有待更新。因此，建議針對重點縣級以上城鎮，開展洪水風險圖及超標洪水應急預案研究，構建切實可行的動態應急避險機制。另一方面，加快構建超標洪水防御的信息化系統建設，結合洪水風險圖和應急預案，構建上下聯通、覆蓋基層、快速高效的預報預警系統。

6 結 語

本文基于2020年8月嘉陵江2次編號洪水防御過程中的基本情況，對流域洪水概況、流域水庫群調度實踐和流域防洪暴露的短板進行了系統性剖析、回顧。結合已有的工作基礎，對進一步拓展流域防洪調度范疇、增強流域防洪調度能力、提升流域整體防洪能力提出了一些思考和建議，以期充分發揮嘉陵江梯級水庫對本流域的防洪保障作用，為該流域和配合三峽水庫為長江中下游的防洪保安發揮積極作用。

說 明

本文2020年水文要素的統計分析源自報汛數據。