欲窮“千里目”——三峽水情遙測系統護航長江安瀾
本網訊（向(xiang)珊 周(zhou)士軍）2020年(nian)8月20日8時，“長江2020年(nian)第5號洪(hong)水(shui)”洪(hong)峰抵達(da)(da)三峽(xia)工程，洪(hong)峰峰值(zhi)高達(da)(da)75000立方米(mi)每秒，創(chuang)下了三峽(xia)工程自2003年(nian)建庫以來的最大(da)洪(hong)峰紀(ji)錄(lu)。
為(wei)迎戰此次洪(hong)峰(feng)，三(san)(san)峽集團的(de)技術專(zhuan)家們與水(shui)利部(bu)長(chang)江水(shui)利委員(yuan)會上(shang)(shang)游(you)水(shui)文(wen)局、地方氣(qi)象局等部(bu)門密切會商(shang)，繪圖(tu)、計算、分(fen)析、校核，提前做(zuo)出(chu)洪(hong)峰(feng)流量的(de)準確(que)預報，并(bing)嚴格執行上(shang)(shang)級調度指令(ling)，降低三(san)(san)峽水(shui)庫水(shui)位(wei)超10米，預留出(chu)近178億立(li)方米的(de)防洪(hong)庫容，充分(fen)發揮了(le)三(san)(san)峽樞(shu)紐工程(cheng)的(de)攔洪(hong)、削峰(feng)、錯峰(feng)作(zuo)用，有效減輕了(le)長(chang)江中下游(you)防洪(hong)壓力，保障了(le)人(ren)民生命(ming)財產安全。
精準預報(bao)的背后，離不開三峽(xia)水(shui)(shui)情(qing)(qing)遙(yao)測(ce)(ce)系(xi)統(tong)的強(qiang)大支撐。目前，三峽(xia)集團(tuan)已(yi)經建成(cheng)國內水(shui)(shui)電行業規模大、功能全面、技術先進的水(shui)(shui)情(qing)(qing)遙(yao)測(ce)(ce)系(xi)統(tong)。系(xi)統(tong)遍布長江中上(shang)游流域，仿(fang)佛一雙(shuang)雙(shuang)敏銳的“千里(li)眼”，能夠(gou)實(shi)時觀測(ce)(ce)并采(cai)集流域內的水(shui)(shui)雨情(qing)(qing)數據(ju)。
近(jin)日，三峽(xia)集團所屬長江(jiang)電力(li)三峽(xia)梯調組織多批(pi)次專業人(ren)員對覆蓋(gai)長江(jiang)上(shang)游數百(bai)個水情(qing)遙測(ce)站(zhan)點進行每年例行的(de)汛前巡(xun)檢。記(ji)者隨他們深(shen)入一(yi)線，見證了這些站(zhan)點在保障水情(qing)信(xin)息實時(shi)、準確傳遞方面(mian)所發揮(hui)的(de)重要作用(yong)。
水情雨情盡收眼底
五(wu)月的重慶，天空(kong)湛藍如洗(xi)，陽光(guang)灑落(luo)在寸灘江段，波光(guang)粼(lin)粼(lin)的水面閃爍著初夏的溫(wen)暖與生機。
在江(jiang)流(liu)之(zhi)下，無數精密的傳感器(qi)正在默默工作，它(ta)們時刻感知(zhi)著(zhu)江(jiang)水的細微變化。水位的高低、流(liu)速的快(kuai)慢、水流(liu)量以及泥沙(sha)含(han)量的多(duo)少等關鍵信息，都被傳感器(qi)一一捕捉并實(shi)時傳送到數據中心。
▲ 重(zhong)慶寸灘(tan)水(shui)文(wen)站(zhan) 攝影：陳(chen)磊
為精確掌握長(chang)(chang)江流域水(shui)情(qing)信(xin)息，提升(sheng)預報(bao)精度，三峽(xia)集團(tuan)在(zai)長(chang)(chang)江上游布設了600多個(ge)遙(yao)測(ce)站(zhan)點。遙(yao)測(ce)站(zhan)包括水(shui)文站(zhan)和(he)雨量站(zhan)，坐落于此的寸灘水(shui)文站(zhan)就是其中之一。這(zhe)些站(zhan)點覆蓋了長(chang)(chang)江上游近(jin)80%的流域面(mian)積，可(ke)在(zai)10分鐘(zhong)內完成(cheng)主(zhu)要(yao)控制(zhi)(zhi)站(zhan)和(he)控制(zhi)(zhi)性(xing)水(shui)庫的信(xin)息收集。
“我們主要(yao)收集與處理水(shui)位(wei)、流量(liang)(liang)以及降雨量(liang)(liang)這三類關鍵信息。”三峽(xia)(xia)梯調(diao)自動化部(bu)張玉松(song)介(jie)紹。談及水(shui)位(wei)監測(ce)(ce)，他提到三峽(xia)(xia)自建的站點主要(yao)采用氣泡(pao)式水(shui)位(wei)計(ji)(ji)(ji)、雷達(da)水(shui)位(wei)計(ji)(ji)(ji)和浮子水(shui)位(wei)計(ji)(ji)(ji)來(lai)完成水(shui)位(wei)的測(ce)(ce)量(liang)(liang)。
“至于降(jiang)雨量(liang)的監測(ce)，我(wo)們采用的是翻(fan)斗(dou)式雨量(liang)計。”張玉松領著記者(zhe)登上(shang)站(zhan)房屋頂，打(da)開柱(zhu)狀(zhuang)集(ji)雨桶，出(chu)現(xian)一(yi)個微型“閣(ge)樓(lou)”模樣的兩層裝置。
▲ 翻斗(dou)式雨量計 攝影：陳磊
“上層(ceng)漏斗用于收(shou)集(ji)雨(yu)水，中間層(ceng)是緩(huan)沖翻(fan)(fan)斗，而底層(ceng)則是計數(shu)翻(fan)(fan)斗。翻(fan)(fan)斗的(de)容量通常設(she)定(ding)為0.1-0.5毫米。一旦(dan)雨(yu)水將翻(fan)(fan)斗裝滿，翻(fan)(fan)斗會(hui)因失衡而翻(fan)(fan)倒(dao)，這(zhe)一動作(zuo)會(hui)觸發脈沖信(xin)號并進(jin)行計數(shu)，隨(sui)后被數(shu)據(ju)采集(ji)器接收(shou)，經過處(chu)理便能轉化為準(zhun)確(que)的(de)降雨(yu)量數(shu)據(ju)。”
在防汛和電(dian)力生產等(deng)工(gong)(gong)(gong)作中，精確的(de)水情預測預報無疑是一項至關重要的(de)技術(shu)保(bao)障(zhang)。三峽工(gong)(gong)(gong)程(cheng)(cheng)是長(chang)江防洪體系中的(de)骨干(gan)工(gong)(gong)(gong)程(cheng)(cheng)，也是世(shi)界(jie)最(zui)大的(de)水利樞(shu)紐工(gong)(gong)(gong)程(cheng)(cheng)。
張玉松介紹，水(shui)情(qing)遙(yao)測(ce)站不僅(jin)扮演著防洪的“哨兵(bing)”角色(se)，還是水(shui)電生產的前沿(yan)陣地。
長江上(shang)游(you)有(you)多(duo)(duo)(duo)少(shao)(shao)降雨量，形成(cheng)了多(duo)(duo)(duo)少(shao)(shao)徑流，河道斷面水位是(shi)多(duo)(duo)(duo)少(shao)(shao)，水庫(ku)入庫(ku)流量是(shi)多(duo)(duo)(duo)少(shao)(shao)……這筆(bi)“水賬”全靠(kao)水情(qing)遙測系統(tong)提(ti)供(gong)的情(qing)報來(lai)計(ji)算；三峽工程需要騰多(duo)(duo)(duo)少(shao)(shao)庫(ku)容，能開幾(ji)臺機組(zu)、發(fa)多(duo)(duo)(duo)少(shao)(shao)電，也要依(yi)靠(kao)精確的“水賬”提(ti)供(gong)支(zhi)撐。
讓“千里眼”看得更遠
由于遙測站分布(bu)較廣，部分站點偏遠，為保(bao)障(zhang)系統建成后的穩定運行(xing)、保(bao)證水文資料的可靠性(xing)(xing)、一致性(xing)(xing)和(he)代表性(xing)(xing)，本著節約、共(gong)享(xiang)的原則(ze)，三峽(xia)水情遙測系統建設管(guan)(guan)理(li)采取與(yu)地(di)方水文部門“共(gong)建共(gong)管(guan)(guan)、優勢互補、資源共(gong)享(xiang)、和(he)諧(xie)發展”模式。
在本次(ci)巡檢中，記者隨同三(san)峽(xia)梯(ti)調與地方水文部門共(gong)同組成的巡檢小組，前往貴(gui)州(zhou)省畢節(jie)市威寧縣海(hai)(hai)(hai)拉(la)(la)鎮，探訪(fang)三(san)峽(xia)水情(qing)遙測(ce)站(zhan)最偏遠(yuan)(yuan)站(zhan)點——海(hai)(hai)(hai)拉(la)(la)雨量站(zhan)。當(dang)日，車輛從貴(gui)陽(yang)出(chu)發，先駛上高速公(gong)路(lu)，隨后(hou)轉入蜿蜒的國(guo)道，再過(guo)渡到崎嶇的省道，最終(zhong)(zhong)踏上盤山而(er)上的鄉村(cun)公(gong)路(lu)。歷經長達8小時的行駛，一(yi)行人終(zhong)(zhong)于(yu)抵達了距三(san)峽(xia)工(gong)程(cheng)遠(yuan)(yuan)達1100多千米、海(hai)(hai)(hai)拔約2500米的海(hai)(hai)(hai)拉(la)(la)鎮。
▲ 三(san)峽梯調水(shui)情遙測(ce)巡檢組正(zheng)在校(xiao)驗雨(yu)量計 攝影：陳磊
為何三峽水情遙測站點要布設在如此遙遠的云貴高原(yuan)呢(ni)？
貴州省(sheng)水文局水情(qing)預報處(chu)處(chu)長成小松告(gao)訴記(ji)者，三峽水庫的(de)來水由(you)長江上游所有干支流匯集而成，而干支流的(de)水主要(yao)因區(qu)域降雨形(xing)成，要(yao)想掌握河流匯流量(liang)，就必須追溯(su)源頭，了解每一(yi)片區(qu)域的(de)產流量(liang)（即因降雨形(xing)成徑流的(de)水量(liang)）情(qing)況(kuang)。
三峽(xia)水情遙測(ce)系統站網(wang)圖上，代表站點的(de)(de)小紅點如星云般密布，每一個水位(wei)站、雨量站都(dou)宛如江河水位(wei)的(de)(de)“神經元”，敏銳(rui)地捕(bu)捉著每一個細(xi)微的(de)(de)變化(hua)，并將這些實時數(shu)據精準地傳輸至三峽(xia)梯調。
長江(jiang)委上游(you)水文局水情預報室副主(zhu)任(ren)熊(xiong)金和指著那些星羅(luo)棋布的站點(dian)，如(ru)數家珍地介(jie)紹——
三堆子水(shui)文站，距下游烏(wu)東德水(shui)電站約192千(qian)米(mi)，是金(jin)沙江下游烏(wu)東德、白鶴(he)灘、溪洛渡、向家壩(ba)梯級水(shui)電站的入(ru)庫總控制(zhi)站，是世界最大清潔能源走(zou)廊的第一(yi)只“眼睛”；
寸(cun)灘水文站，位(wei)于重慶市(shi)區，防(fang)汛測(ce)報地位(wei)十(shi)分(fen)突出，是金沙(sha)江(jiang)、岷(min)江(jiang)、沱江(jiang)、嘉陵江(jiang)與(yu)長江(jiang)匯合后的水情控制站，其水文數據(ju)直(zhi)接反映了長江(jiang)上游水情變化(hua)，也(ye)是三(san)峽(xia)工程入庫(ku)水沙(sha)控制站，為三(san)峽(xia)工程提(ti)供(gong)實時的入庫(ku)流量(liang)數據(ju)；
武隆水(shui)文(wen)站，位于烏江(jiang)下游，距長(chang)江(jiang)、烏江(jiang)匯合口約69千米，是三峽(xia)工(gong)程烏江(jiang)流域水(shui)沙入(ru)庫控制站，其(qi)測(ce)驗江(jiang)段屬三峽(xia)工(gong)程庫區175米蓄水(shui)末端……
▲ 貴州茅(mao)臺水(shui)文站 攝影(ying)：陳磊
“這些遙測站(zhan)所監測到(dao)的(de)水文數據，對于我們(men)(men)三峽(xia)水庫的(de)調度決(jue)策而言(yan)，具(ju)有重要參考價值(zhi)。因此，我們(men)(men)稱遙測站(zhan)為(wei)‘千里眼(yan)’。”張玉松(song)說道：“近年來(lai)，我們(men)(men)不斷擴大遙測站(zhan)的(de)覆蓋范(fan)圍，持(chi)續加大運維力度，就是為(wei)了(le)延長水情預報的(de)預見(jian)期，同時(shi)提高預報的(de)精準(zhun)度，讓‘千里眼(yan)’看(kan)得(de)更(geng)遠(yuan)，看(kan)得(de)更(geng)準(zhun)。”
據了解(jie)，目(mu)前三峽(xia)(xia)梯調預報斷(duan)面逐(zhu)步覆蓋(gai)上游干支流主要站點(dian)及水庫，預報預見期已(yi)由過(guo)去2天(tian)延長到10天(tian)，三峽(xia)(xia)水庫更(geng)是(shi)實現30天(tian)的(de)逐(zhu)日過(guo)程預報，這意味著可以更(geng)準確預測(ce)長江中上游流域未來30天(tian)內每(mei)一天(tian)的(de)降雨情(qing)況。
從信息流到效益流
在三峽梯調水(shui)資源(yuan)部預報員(yuan)的電腦上，記者再次見到了“千里眼(yan)”，那些千里之外的堅(jian)守匯聚成無數個情(qing)報信號在屏幕中閃爍，為梯級電站群防洪、供(gong)水(shui)、生態、航(hang)運、發電等提(ti)供(gong)重要參(can)考(kao)。
▲ 三峽梯(ti)調中心宜(yi)昌調度大廳? 長江電力供圖(tu)
長(chang)江流(liu)域180萬(wan)平方(fang)千米內，三(san)峽集(ji)團主(zhu)要觀(guan)(guan)測范(fan)圍集(ji)中(zhong)在中(zhong)上(shang)游流(liu)域。除了(le)覆蓋長(chang)江上(shang)游流(liu)域的(de)(de)水(shui)文預報系(xi)統(tong)，三(san)峽集(ji)團與國家氣象(xiang)部(bu)門合作，構建了(le)具有省級氣象(xiang)臺規(gui)模的(de)(de)氣象(xiang)業務系(xi)統(tong)，由此便(bian)可以觀(guan)(guan)天測云、捕(bu)風捉雨(yu)(yu)，再由雨(yu)(yu)知(zhi)水(shui)，將雨(yu)(yu)情信(xin)(xin)息(xi)轉化為水(shui)流(liu)信(xin)(xin)息(xi)。
海量信息拿(na)到手了，要怎(zen)么利用它進行(xing)梯級調度(du)呢？
“水庫(ku)梯級(ji)調(diao)度(du)很(hen)復雜(za)，它涉及防洪、航運、生態、供水、發電(dian)等不同(tong)調(diao)度(du)目標間(jian)的(de)平(ping)衡，還(huan)涉及不同(tong)管理(li)主體(ti)之間(jian)的(de)協(xie)調(diao)，既要考(kao)慮(lv)(lv)氣(qi)象、水文、上(shang)游電(dian)站的(de)影響(xiang)因(yin)素，還(huan)要考(kao)慮(lv)(lv)時間(jian)、空間(jian)尺度(du)，因(yin)此，需要科學高效的(de)水資源綜合利(li)用(yong)決(jue)策(ce)支持系統來進行(xing)調(diao)度(du)優化。”三(san)峽梯調(diao)副主任鮑正(zheng)風(feng)說。
2022年起，三峽集團自主(zhu)研發(fa)(fa)流(liu)域(yu)梯(ti)(ti)(ti)(ti)級水資源管理決策支持(chi)(chi)系統(tong)，應用大數據(ju)、機器(qi)學習等(deng)前沿科技，實現流(liu)域(yu)全信息集成、跨區(qu)域(yu)調(diao)度、多模型對比，通過(guo)不斷(duan)優化梯(ti)(ti)(ti)(ti)級電站調(diao)度方案，持(chi)(chi)續提升(sheng)流(liu)域(yu)梯(ti)(ti)(ti)(ti)級統(tong)一聯合(he)(he)調(diao)度核心能力，保障梯(ti)(ti)(ti)(ti)級樞紐綜合(he)(he)效益充分發(fa)(fa)揮。
▲ 三峽梯調水資源(yuan)高效(xiao)利(li)用研究(jiu)所正在(zai)進行會商(shang)討論 長(chang)江電力供(gong)圖
“假如長江(jiang)上(shang)游(you)(you)來了(le)一場(chang)洪(hong)(hong)水，系統將通過(guo)對各站點上(shang)報的雨量、水位、流(liu)量數(shu)據(ju)進行(xing)(xing)匯總測算，據(ju)此進行(xing)(xing)上(shang)游(you)(you)水庫(ku)群調(diao)(diao)(diao)度(du)運行(xing)(xing)模擬、洪(hong)(hong)水傳播模擬，分析下游(you)(you)關(guan)鍵(jian)斷面防(fang)洪(hong)(hong)需求(qiu)、梯級水庫(ku)可使用的防(fang)洪(hong)(hong)庫(ku)容、并(bing)綜合考慮保障庫(ku)區移民生產(chan)生活不受影響(xiang)等(deng)因素(su)，針(zhen)對性提出水庫(ku)調(diao)(diao)(diao)度(du)建議方案，再利(li)用預報調(diao)(diao)(diao)度(du)評估體系進行(xing)(xing)方案比選，最終確定該場(chang)次洪(hong)(hong)水的調(diao)(diao)(diao)度(du)方案。”三峽梯調(diao)(diao)(diao)水資源(yuan)高效利(li)用研究所徐楊說。
江水浩渺(miao)，時(shi)而(er)(er)平靜如鏡，時(shi)而(er)(er)洶涌澎湃(pai)。山河之間，在現(xian)代科技力(li)量的加持下，無數只“千(qian)里眼”全天候注視著長江的每一次起伏，守(shou)護它歲歲安(an)瀾，永葆生機活力(li)。
編(bian)輯：高(gao)錦(jin)濤(tao) 任賢 秦陽