2020年防御大洪水实战演练自6月24日启动以来,黄委高度重视,每天动态会商,跟踪研判演练进展,优化调整水库调度方案,这其中离不开黄科院提供的数据支撑。
针对此次实战演练,黄科院超前谋划、主动作为,开展了大量前期筹备和现场工作,为黄委提供参谋咨询,确保来之能战、战之有备。
周密部署 全员参战
“黄河下游5个驻点野外观测小组现在都已经到位。”6月26日下午,黄科院院长王道席在驱车赶往濮阳市台前县马楼镇清河滩的路上,打开名为“实战演习下游野外飞拍观测组”的微信群,了解该院野外观测工作最新动向,并在群中一再强调:“希望大家在做好河势、卡口河段过流能力监测的同时,注意个人安全防护和防疫工作。”
同行的黄科院泥沙所专家摊开黄河下游地图,向记者介绍此行的目的:“根据我们的物理模型、数学模型联合演算,5个驻点野外观测小组中,一个驻守桃花峪、韦滩查勘畸形河势,另外4个驻扎梁集滩、清河滩、蔡楼滩和东平滩等重点部位,用现场观测数据分析过流能力变化并检验数学模型的预测结果。我们已经向当地政府发出提醒,注意对生产堤进行防守加固。”
当王道席一行来到清河滩时,挖土机等大型机械正在进场,随时准备抢护。黄科院技术人员放飞无人机航拍,大家就着屏幕观看河势。
“黄科院非常重视这次实战演练,派出的野外观测人员都是外业经验丰富的技术精英。”王道席告诉记者,“黄委进行此次防御大洪水实战演练,主要有几个目的:首先在汛前腾空小浪底库容;其次是检验两个能力,即检验黄委洪水测报、方案制订、指挥调度、查巡抢险等诸多环节的能力,检验卡口河段的过流能力,以便进一步打开黄河下游防洪调度空间;再次,还要向河口三角洲进行生态补水。对于黄科院来说,实战演练检验的是我们的科技支撑能力和咨询参谋水平。下游卡口河段能不能安全通过5000立方米每秒量级的洪水?这样规模的来水会不会危及控导工程?生产堤会不会偎水、能偎多深?这些都需要实际数据来支撑。”
作为治黄科技支撑单位,黄科院提前谋划,早在5月份就派出科研人员到三门峡、小浪底水库库区和黄河下游河道摸查实际情况,以便进一步率定物理模型和数学模型参数。6月18日,黄科院召开防御大洪水实战演练工作动员会,进一步统一思想、凝聚共识,同时成立卡口河段过洪能力跟踪分析组、下游河道冲淤演变跟踪分析组、数学模型计算预测小组、河势演变跟踪分析小组、洪水演进实体模型试验小组、小浪底水库运用跟踪小组等6个工作组,明确各组职能分工;19日,成立黄科院2020年防御大洪水实战演练领导组和工作组,院长王道席任领导组组长,副院长江恩慧任工作组组长;22日,印发《黄科院关于进一步加强防汛实战演练纪律的通知》,对政治纪律、工作纪律、汛期请假制度、防疫与安全保障等提出具体要求;23日,组织讨论《防御大洪水实战演练实施方案大纲(初稿)》,提出详细的修改意见。
6月24日,实战演练启动,黄科院数学模型计算预测小组滚动分析计算黄河下游洪水演进情况,及时为黄委防御局提供参谋意见;同日,多支现场巡查组就重点河段、重点部位的河势演变情况展开观测分析;25日,物理模型试验在郑州北郊“模型黄河”基地进行,模拟小浪底水库下泄流量从2000立方米每秒到5280立方米每秒的洪水演进情况,并根据试验结果,向黄委防御局提出调度意见和建议;26日,5个驻点野外观测小组奔赴下游重点河段,将一直驻守到洪水减退。
“我们希望通过物理模型、数学模型和原型黄河这‘三条黄河’联动,进一步提高科技支撑能力。”王道席说。
挺进一线 携手攻坚
我们离开清河滩时,天色已晚,各驻点野外观测小组纷纷选定驻点搭建帐篷,准备轮流值守。眼看过了20时,驻守孙口水文站附近的观测小组成员,目测了一下河面宽度和流速,在群里询问:“哪位在家的同事能发一下各水文站的流量?这会儿孙口实时流量可能上3000立方米每秒了吧?”
留守大本营的同事立刻把实时水情共享给他:26日20时,孙口断面实时流量3020立方米每秒。
目测数据和精确数据基本相当,王道席不由点赞:“这就是黄科院的精兵强将!”
随着小浪底水库下泄流量的不断增大,黄河下游防洪工程经受着严峻的考验。驻点野外观测小组的微信群夜以继日地滚动刷新,把一条条文字、图片信息发送回后方。
5个驻点野外观测小组白天每小时报一次数据,夜间每两小时报一次数据,洪峰来临期间还要加密报告频次,平均每天上传有效图文数据超过200组。远在郑州的大本营里,下游河道冲淤演变跟踪分析组、数学模型计算预测小组也在马不停蹄地工作,哪里嫩滩开始上水、哪里滩唇出水高度有变化,他们都会及时输入黄河流域洪水风险图系统。
一道道电波交织成一张大网,把前方和后方捏合成一个整体,手指一点,洪水上滩时间、上滩历时、淹没范围、淹没水深、洪水流速、各行政区淹没损失等内容就会在大本营的屏幕上实时演示,让人一目了然。这套模型在水利行业数学模型比武中脱颖而出,在这次实战演练中可谓“大显身手”,洪水演进动画生动且直观,计算结果能为决策提供直接数据支撑。
数学模型研究室的研究专家介绍说:“我们提前派出多个查勘组,采集黄河下游卡口河段河势分布、滩唇和生产堤的位置及高程数据,结合今年最新大断面资料和滩地高程数据,制作高精度二维数字地形,参照2019年洪水过程,对黄科院自主研发的二维水沙动力学模型参数进行率定。通过模型优化升级和计算并行化,一场洪水过程的计算时间,从数十小时减少到约两小时,这让我们得以滚动分析河道过流能力、预测下游嫩滩上水情况及河道冲淤变化,为更加科学的水库调度提供科技支撑。”
此外,利用黄科院花费多年心血打造的防汛“利器”——黄河干流洪水风险图应用与展示系统,依据数学模型计算淹没水深,可以预估黄河下游滩区不同流量条件下洪灾损失,评估洪水可能淹没的滩区面积、耕地面积及造成的经济损失。
着眼长远 创新不断
截至6月30日,黄科院先后派出十数支前线工作组,近百人次开展实地监测,再加上模型分析、试验组,几乎可以说是全员出动,以打一场硬仗的态度来参与此次实战演练。
“我们非常珍惜这次检验队伍的机会,希望借此达到三个目的:一是组织协调能力有所提升,二是对深入认识黄河有所帮助,三是检验物理模型和数学模型,向原型黄河要数据,再通过数据进一步提升物理模型和数学模型的精度。”王道席说。
随着科技水平的发展,各种防汛抗旱高科技“神器”不断涌现,覆盖水、陆、空全方位,在洪水预测监测、救援等方面大显神通。作为黄委的科技支撑单位,黄科院此次真刀真枪的“亮剑”,让记者得以一睹更多防汛高新技术的“真容”。
记者随王道席来到台前县梁集滩雷口断面,正在了解最新水情时,突然一阵嗡鸣声由远及近传来,一架无人机飞到附近,盘旋几秒后才慢慢离去。
“这是咱们的无人机吗?”记者问。
驻守此处的野外观测小组组长丰青介绍:“看这架无人机的型号,应该是当地河务局用来巡堤查险的。咱们的数据分析对于画面质量和测量间隔要求比较高,用的是MAVIC PRO快速型专业无人机。在空中作业方面,我们经常在黄河下游使用多旋翼无人机开展河势、险情、灾情监测等。在陆地作业方面,这次5个驻点野外观测小组都配备有GPS(卫星定位系统)、水尺、导航仪等设备,以及RTK定位仪,可以精准测量位置、高程等参数。”
7月1日,小浪底水库库水位降至三角洲淤积顶点附近后,黄科院派出小浪底水库运用跟踪小组,以无人船、无人机、多波束测深仪、浅地层剖面仪相互配合,开展库区水沙演进与冲淤演变原型观测,持续关注淤积三角洲洲面段库区塌岸及展宽状况,定量评估小浪底水库低水位大流量异重流排沙与溯源冲刷效果,为小浪底水库水沙调控方案制订提供一线数据支撑和技术支持。
水陆空全方位、全覆盖的科技体系,为防汛工作提供了坚实的技术保障。此次实战演练按照方案进行,洪峰安全通过黄河下游卡口河段,物理模型、数学模型和原型黄河的数据全程基本保持一致,江恩慧终于把提了许久的心放下:“这次实战演练达到了各方预期目的,可以用‘圆满’来形容!”
中流击水,奋楫者进。随着洪峰向黄河下游平稳演进,2020年防御大洪水实战演练还在继续,但黄科院技术团队已经着眼长远,将目光投向整个主汛期,更新了下游滩区迁安预警平台系统,为防御可能发生的“黑天鹅”“灰犀牛”事件做好充分准备。
在困难挑战中磨炼韧性,在科技创新中探寻潜力,在广阔空间中展现活力,关于黄科院的下一步工作,王道席有着很“硬核”的目标:“我们会进一步做好黄河防洪减淤、水库群联合调度的科技支撑,力争做最权威的黄河课题研究者、最可靠的黄河科技支撑者、最顶级的黄河决策建议者、最可信的黄河项目推动者,打造全学科、全产业链的黄河智库,助力黄河流域生态保护和高质量发展。”(刘丛)