“千里眼”“精算师”“稳定器”丨三峡智慧调度这十年
本网讯（田锐 孙钰芳）步入位于湖北省宜昌市西陵峡畔的三峡水利枢纽梯级调度通信中心，一整面墙的巨型电子大屏映入《中国三峡工程报》记者眼帘——从葛洲坝到乌东德的长江干流6座梯级电站与它紧密相连，长江流域水雨情遥测图、长江干流电站的实时流量图等信息在此精准呈现。这里，就是三峡集团梯级电站联合调度的智慧中枢。
视频制作：汤伟
十年来，这套智慧调度系统的预测预报精度、调度调控准度持续提升，确保了以三峡电站为首的世界最大清洁能源走廊水库群的调度，为助力长江防洪减灾、发挥水资源利用等生态效益做出了贡献。
三峡工程全景 摄影：汤伟
预测水情的“千里眼”
不论防洪还是抗旱，精准掌握雨情水情信息是第一要务。气象水文预测预报被誉为防汛工作的“预警机”、水库调度的“参谋部”、水雨情的“千里眼”，是开展好枢纽防汛、电力生产、工程建设等各项工作的重要保障。
在三峡水利枢纽梯级调度通信中心（简称三峡梯调），一套国内水电企业中规模最大、功能最全和技术最先进的水情遥测系统正在高效运转，实时汇集、分析来自1500个水雨情站点、20000多个区域自动气象站点的各类气象水文信息，其监测预报范围覆盖长江上游近80%的流域面积，可在10分钟内完成主要控制站以及控制性水库的信息收集。而这套系统的建成，源自三峡集团围绕智慧长江建设持续10年的不懈探索。
长江电力三峡调度大厅 摄影：周保红
2012年，三峡梯调就建成了当时全国最大的水情遥测系统，可在5分钟内采集从四川屏山到湖北宜昌400多个遥测站点信息，预报48小时内长江上游水雨情。
2016年，水雨情遥测站增加至600多个，这其中既有金沙江中游到三峡大坝的干流站点，也有岷沱江、嘉陵江、乌江等支流的站点。当年6月，三峡梯调提前一周预报27日有3.5万立方米每秒的洪水通过三峡工程，26日三峡水库入库流量达到该峰值，预报基本准确。
2020年8月，借助三峡水情遥测系统等水文气象预报系统，三峡梯调的技术专家与长江委上游水文局、地方气象局等部门密切会商，绘图、计算、分析、校核，提前两天准确预判第5号洪水洪峰为7.5万立方米每秒。
携手共保水情遥测系统安全度汛 摄影：程功
“预报能力越来越强了，对于长江上游流域洪水，我们能做到10天以内看趋势，5天以内看量级，2天以内看过程。”长江电力三峡梯调副主任鲍正风说，“一方面预报范围持续扩展，从原来的宜宾到宜昌之间50多万平方公里的相关流域，扩展至如今跨14个省市超200万平方公里的区域；另一方面预报更加精细化，从11个分区面雨量预报发展为4万多个5公里×5公里网格的数值预报。”
科学调度的“精算师”
有了水雨情预报，还需要科学制定调度方案。长江干流6座梯级水库总防洪库容达376亿立方米，占长江流域纳入联合调度水库总防洪库容的50%以上，科学调度是让梯级水库群“活”起来的核心所在。
一般情况下，洪水到来之前，水库要降低水位，腾出库容；洪水入库时，要结合上下游防洪形势控制下泄流量，确保下游控制站水位保持在安全范围内；洪水通过后，一旦下游防汛形势好转，就要抓住有利时机错峰泄洪，降低水库水位，腾出库容应对下一次洪水。
但问题是，在什么时间、哪个水库泄洪多少最为合理？梯级水库联合防洪调度该如何进行?
“联合展开防洪调度是一个复杂的系统问题，既要解决梯级水库什么时候拦、哪个水库先拦、每个水库拦多少的问题，还要考虑枢纽大坝安全、航运、发电等多方面因素。”鲍正风说，“因此，每一次调度背后，不仅是审时度势、精密测算，更是多方考虑的平衡协调。”
三峡梯调开展联合会商 摄影：莫祖凤
“长期以来，我们着眼全流域，立足三峡集团所属干支流金沙江下游梯级、三峡梯级、清江梯级枢纽，组织开展系统性联合防洪调度研究，提出一系列兼顾洪水资源利用、水库排沙、船舶疏散等多目标的联合防洪调度成果，并积极促进最新成果纳入三峡调度规程和每年的年度调度方案，指导水库实时调度运行。”三峡集团流域管理中心水资源中心副主任专业师胡挺说，“金沙江下游梯级155亿立方米防洪库容可打捆使用，有效保障川江宜宾、泸州、重庆等城市的防洪安全。金沙江下游梯级配合三峡开展联合防洪调度，可将三峡为城陵矶地区防洪补偿控制水位由155米提高到158米，进一步保障长江中下游防洪安全，减轻防洪压力。”
2020年，三峡水库的最大洪峰为7.5万立方米每秒，这是三峡建库以来的最大洪峰，远超1998年6.33万立方米每秒的洪峰，而长江中下游安然无恙。
根据长江水利委员会的分析，如果没有以三峡水库为核心的水库群联合调度，在同样量级洪水的情况下，沙市洪峰水位将超过保证水位1.3米，莲花塘洪峰水位将超过保证水位0.8米，这意味着荆江分洪区必须启用，分洪区内60多万人口要转移，49.3万亩耕地以及10余万亩水产养殖面积将被淹没。
荆州市内的荆江大堤 摄影：汤伟
因为有梯级水库联合优化调度模型、调度方案智能评估体系、梯级水库联合优化调度智能化决策支撑平台这样的“最强大脑”，通过运用智能化算法、大数据技术这样的“精算法”，三峡梯调实现了对梯级水库防洪、发电、航运、生态等综合要素的快速求解，从而实现综合效益的最大化。
调节水量的“稳定器”
中国工程院院士王浩曾说过，“纵观人类历史，目前除了修建水库大坝，人类还没有其他手段解决天然水资源的时空分布不均矛盾。”除了防洪，智慧调度系统在水资源利用、生态调度等方面也发挥了作用，堪称调节水量的“稳定器”。
长江中下游每年12月至来年3月是枯水期，多年平均流量为3500立方米每秒。在此期间，沿江生产生活用水紧张，荆江下半段的浅滩航道几乎每年都出现碍航现象，长江口海水倒灌加剧，严重影响沿江经济社会的发展。
2022年夏季三峡工程补水 摄影：汤伟
三峡工程自2003年开始蓄水以来，在每年枯水期都为长江中下游及时供水和补水，截至2022年6月，已累计为长江中下游调节补水3332亿立方米，近10年的补水总量占了大头。近4年，三峡水库累计为下游补水近700天，补水总量约900亿立方米，平均增加枯水期下游流量约1700立方米每秒，有效改善了中下游地区的通航条件，有力保障了沿江生产、生活和生态用水需求。
2022年，长江流域持续干旱，8月1日至15日，长江委统筹抗旱用水和高温保供电需求，调度流域控制性水库群有序向中下游地区补水约53亿立方米，其中三峡水库补水10.9亿立方米，一定程度上缓解了长江中下游干流水位偏低的情况。
水清岸绿的三峡水库 摄影：汤伟
同时，梯级水库还开展生态调度试验。生态调度是指在四大家鱼产卵期间，水库持续增加放水量，造成江水持续上涨过程，创造适宜的水文、水力条件，促进“四大家鱼”等产漂流性卵鱼类产卵繁殖，最大限度发挥长江水库群生态功能。
自2011年至今，生态调度试验已连续开展12年。近年来，向家坝下游与葛洲坝下游河段鱼类产卵监测情况表明，生态调度对促进“四大家鱼”等产漂流性卵鱼类繁殖的作用显著。
水是人类赖以生存的重要资源，对大江大河的管理伴随着人类社会发展的全过程，全球气候变化和经济社会快速发展更对江河管理水平提出了全新要求。经过十年的持续努力，三峡人用科技赋能江河，打造出大数据时代的智慧调度标杆，不断探索更智慧、更高效的流域水资源管理未来。
本文资料提供：长江电力三峡梯调、流域管理中心
