“千里眼”“精算師”“穩定器”丨三峽智慧調度這十年
本網訊（田銳 孫鈺芳）步入位于湖北省宜昌市西陵峽畔的三峽水利樞紐梯級調度通信中心，一整面墻的巨型電子大屏映入《中國三峽工程報》記者眼簾——從葛洲壩到烏東德的長江干流6座梯級電站與它緊密相連，長江流域水雨情遙測圖、長江干流電站的實時流量圖等信息在此精準呈現。這里，就是三峽集團梯級電站聯合調度的智慧中樞。
視頻制作：湯偉
十年來，這套智慧調度系統的預測預報精度、調度調控準度持續提升，確保了以三峽電站為首的世界最大清潔能源走廊水庫群的調度，為助力長江防洪減災、發揮水資源利用等生態效益做出了貢獻。
三峽工程全景 攝影：湯偉
預測水情的“千里眼”
不論防洪還是抗旱，精準掌握雨情水情信息是第一要務。氣象水文預測預報被譽為防汛工作的“預警機”、水庫調度的“參謀部”、水雨情的“千里眼”，是開展好樞紐防汛、電力生產、工程建設等各項工作的重要保障。
在三峽水利樞紐梯級調度通信中心（簡稱三峽梯調），一套國內水電企業中規模最大、功能最全和技術最先進的水情遙測系統正在高效運轉，實時匯集、分析來自1500個水雨情站點、20000多個區域自動氣象站點的各類氣象水文信息，其監測預報范圍覆蓋長江上游近80%的流域面積，可在10分鐘內完成主要控制站以及控制性水庫的信息收集。而這套系統的建成，源自三峽集團圍繞智慧長江建設持續10年的不懈探索。
長江電力三峽調度大廳 攝影：周保紅
2012年，三峽梯調就建成了當時全國最大的水情遙測系統，可在5分鐘內采集從四川屏山到湖北宜昌400多個遙測站點信息，預報48小時內長江上游水雨情。
2016年，水雨情遙測站增加至600多個，這其中既有金沙江中游到三峽大壩的干流站點，也有岷沱江、嘉陵江、烏江等支流的站點。當年6月，三峽梯調提前一周預報27日有3.5萬立方米每秒的洪水通過三峽工程，26日三峽水庫入庫流量達到該峰值，預報基本準確。
2020年8月，借助三峽水情遙測系統等水文氣象預報系統，三峽梯調的技術專家與長江委上游水文局、地方氣象局等部門密切會商，繪圖、計算、分析、校核，提前兩天準確預判第5號洪水洪峰為7.5萬立方米每秒。
攜手共保水情遙測系統安全度汛 攝影：程功
“預報能力越來越強了，對于長江上游流域洪水，我們能做到10天以內看趨勢，5天以內看量級，2天以內看過程。”長江電力三峽梯調副主任鮑正風說，“一方面預報范圍持續擴展，從原來的宜賓到宜昌之間50多萬平方公里的相關流域，擴展至如今跨14個省市超200萬平方公里的區域；另一方面預報更加精細化，從11個分區面雨量預報發展為4萬多個5公里×5公里網格的數值預報。”
科學調度的“精算師”
有了水雨情預報，還需要科學制定調度方案。長江干流6座梯級水庫總防洪庫容達376億立方米，占長江流域納入聯合調度水庫總防洪庫容的50%以上，科學調度是讓梯級水庫群“活”起來的核心所在。
一般情況下，洪水到來之前，水庫要降低水位，騰出庫容；洪水入庫時，要結合上下游防洪形勢控制下泄流量，確保下游控制站水位保持在安全范圍內；洪水通過后，一旦下游防汛形勢好轉，就要抓住有利時機錯峰泄洪，降低水庫水位，騰出庫容應對下一次洪水。
但問題是，在什么時間、哪個水庫泄洪多少最為合理？梯級水庫聯合防洪調度該如何進行?
“聯合展開防洪調度是一個復雜的系統問題，既要解決梯級水庫什么時候攔、哪個水庫先攔、每個水庫攔多少的問題，還要考慮樞紐大壩安全、航運、發電等多方面因素。”鮑正風說，“因此，每一次調度背后，不僅是審時度勢、精密測算，更是多方考慮的平衡協調。”
三峽梯調開展聯合會商 攝影：莫祖鳳
“長期以來，我們著眼全流域，立足三峽集團所屬干支流金沙江下游梯級、三峽梯級、清江梯級樞紐，組織開展系統性聯合防洪調度研究，提出一系列兼顧洪水資源利用、水庫排沙、船舶疏散等多目標的聯合防洪調度成果，并積極促進最新成果納入三峽調度規程和每年的年度調度方案，指導水庫實時調度運行。”三峽集團流域管理中心水資源中心副主任專業師胡挺說，“金沙江下游梯級155億立方米防洪庫容可打捆使用，有效保障川江宜賓、瀘州、重慶等城市的防洪安全。金沙江下游梯級配合三峽開展聯合防洪調度，可將三峽為城陵磯地區防洪補償控制水位由155米提高到158米，進一步保障長江中下游防洪安全，減輕防洪壓力。”
2020年，三峽水庫的最大洪峰為7.5萬立方米每秒，這是三峽建庫以來的最大洪峰，遠超1998年6.33萬立方米每秒的洪峰，而長江中下游安然無恙。
根據長江水利委員會的分析，如果沒有以三峽水庫為核心的水庫群聯合調度，在同樣量級洪水的情況下，沙市洪峰水位將超過保證水位1.3米，蓮花塘洪峰水位將超過保證水位0.8米，這意味著荊江分洪區必須啟用，分洪區內60多萬人口要轉移，49.3萬畝耕地以及10余萬畝水產養殖面積將被淹沒。
荊州市內的荊江大堤 攝影：湯偉
因為有梯級水庫聯合優化調度模型、調度方案智能評估體系、梯級水庫聯合優化調度智能化決策支撐平臺這樣的“最強大腦”，通過運用智能化算法、大數據技術這樣的“精算法”，三峽梯調實現了對梯級水庫防洪、發電、航運、生態等綜合要素的快速求解，從而實現綜合效益的最大化。
調節水量的“穩定器”
中國工程院院士王浩曾說過，“縱觀人類歷史，目前除了修建水庫大壩，人類還沒有其他手段解決天然水資源的時空分布不均矛盾。”除了防洪，智慧調度系統在水資源利用、生態調度等方面也發揮了作用，堪稱調節水量的“穩定器”。
長江中下游每年12月至來年3月是枯水期，多年平均流量為3500立方米每秒。在此期間，沿江生產生活用水緊張，荊江下半段的淺灘航道幾乎每年都出現礙航現象，長江口海水倒灌加劇，嚴重影響沿江經濟社會的發展。
2022年夏季三峽工程補水 攝影：湯偉
三峽工程自2003年開始蓄水以來，在每年枯水期都為長江中下游及時供水和補水，截至2022年6月，已累計為長江中下游調節補水3332億立方米，近10年的補水總量占了大頭。近4年，三峽水庫累計為下游補水近700天，補水總量約900億立方米，平均增加枯水期下游流量約1700立方米每秒，有效改善了中下游地區的通航條件，有力保障了沿江生產、生活和生態用水需求。
2022年，長江流域持續干旱，8月1日至15日，長江委統籌抗旱用水和高溫保供電需求，調度流域控制性水庫群有序向中下游地區補水約53億立方米，其中三峽水庫補水10.9億立方米，一定程度上緩解了長江中下游干流水位偏低的情況。
水清岸綠的三峽水庫 攝影：湯偉
同時，梯級水庫還開展生態調度試驗。生態調度是指在四大家魚產卵期間，水庫持續增加放水量，造成江水持續上漲過程，創造適宜的水文、水力條件，促進“四大家魚”等產漂流性卵魚類產卵繁殖，最大限度發揮長江水庫群生態功能。
自2011年至今，生態調度試驗已連續開展12年。近年來，向家壩下游與葛洲壩下游河段魚類產卵監測情況表明，生態調度對促進“四大家魚”等產漂流性卵魚類繁殖的作用顯著。
水是人類賴以生存的重要資源，對大江大河的管理伴隨著人類社會發展的全過程，全球氣候變化和經濟社會快速發展更對江河管理水平提出了全新要求。經過十年的持續努力，三峽人用科技賦能江河，打造出大數據時代的智慧調度標桿，不斷探索更智慧、更高效的流域水資源管理未來。
本文資料提供：長江電力三峽梯調、流域管理中心
