欲窮“千里目”——三峽水情遙測系統(tǒng)護航長江安瀾
本網(wǎng)訊（向珊 周士軍）2020年8月20日8時，“長江2020年第5號洪水”洪峰抵達三峽工程，洪峰峰值高達75000立方米每秒，創(chuàng)下了三峽工程自2003年建庫以來的最大洪峰紀錄。
為迎戰(zhàn)此次洪峰，三峽集團的技術專家們與水利部長江水利委員會上游水文局、地方氣象局等部門密切會商，繪圖、計算、分析、校核，提前做出洪峰流量的準確預報，并嚴格執(zhí)行上級調度指令，降低三峽水庫水位超10米，預留出近178億立方米的防洪庫容，充分發(fā)揮了三峽樞紐工程的攔洪、削峰、錯峰作用，有效減輕了長江中下游防洪壓力，保障了人民生命財產(chǎn)安全。
精準預報的背后，離不開三峽水情遙測系統(tǒng)的強大支撐。目前，三峽集團已經(jīng)建成國內水電行業(yè)規(guī)模大、功能全面、技術先進的水情遙測系統(tǒng)。系統(tǒng)遍布長江中上游流域，仿佛一雙雙敏銳的“千里眼”，能夠實時觀測并采集流域內的水雨情數(shù)據(jù)。
近日，三峽集團所屬長江電力三峽梯調組織多批次專業(yè)人員對覆蓋長江上游數(shù)百個水情遙測站點進行每年例行的汛前巡檢。記者隨他們深入一線，見證了這些站點在保障水情信息實時、準確傳遞方面所發(fā)揮的重要作用。
水情雨情盡收眼底
五月的重慶，天空湛藍如洗，陽光灑落在寸灘江段，波光粼粼的水面閃爍著初夏的溫暖與生機。
在江流之下，無數(shù)精密的傳感器正在默默工作，它們時刻感知著江水的細微變化。水位的高低、流速的快慢、水流量以及泥沙含量的多少等關鍵信息，都被傳感器一一捕捉并實時傳送到數(shù)據(jù)中心。
▲ 重慶寸灘水文站 攝影：陳磊
為精確掌握長江流域水情信息，提升預報精度，三峽集團在長江上游布設了600多個遙測站點。遙測站包括水文站和雨量站，坐落于此的寸灘水文站就是其中之一。這些站點覆蓋了長江上游近80%的流域面積，可在10分鐘內完成主要控制站和控制性水庫的信息收集。
“我們主要收集與處理水位、流量以及降雨量這三類關鍵信息?！比龒{梯調自動化部張玉松介紹。談及水位監(jiān)測，他提到三峽自建的站點主要采用氣泡式水位計、雷達水位計和浮子水位計來完成水位的測量。
“至于降雨量的監(jiān)測，我們采用的是翻斗式雨量計。”張玉松領著記者登上站房屋頂，打開柱狀集雨桶，出現(xiàn)一個微型“閣樓”模樣的兩層裝置。
▲ 翻斗式雨量計 攝影：陳磊
“上層漏斗用于收集雨水，中間層是緩沖翻斗，而底層則是計數(shù)翻斗。翻斗的容量通常設定為0.1-0.5毫米。一旦雨水將翻斗裝滿，翻斗會因失衡而翻倒，這一動作會觸發(fā)脈沖信號并進行計數(shù)，隨后被數(shù)據(jù)采集器接收，經(jīng)過處理便能轉化為準確的降雨量數(shù)據(jù)?！?/p>
在防汛和電力生產(chǎn)等工作中，精確的水情預測預報無疑是一項至關重要的技術保障。三峽工程是長江防洪體系中的骨干工程，也是世界最大的水利樞紐工程。
張玉松介紹，水情遙測站不僅扮演著防洪的“哨兵”角色，還是水電生產(chǎn)的前沿陣地。
長江上游有多少降雨量，形成了多少徑流，河道斷面水位是多少，水庫入庫流量是多少……這筆“水賬”全靠水情遙測系統(tǒng)提供的情報來計算；三峽工程需要騰多少庫容，能開幾臺機組、發(fā)多少電，也要依靠精確的“水賬”提供支撐。
讓“千里眼”看得更遠
由于遙測站分布較廣，部分站點偏遠，為保障系統(tǒng)建成后的穩(wěn)定運行、保證水文資料的可靠性、一致性和代表性，本著節(jié)約、共享的原則，三峽水情遙測系統(tǒng)建設管理采取與地方水文部門“共建共管、優(yōu)勢互補、資源共享、和諧發(fā)展”模式。
在本次巡檢中，記者隨同三峽梯調與地方水文部門共同組成的巡檢小組，前往貴州省畢節(jié)市威寧縣海拉鎮(zhèn)，探訪三峽水情遙測站最偏遠站點——海拉雨量站。當日，車輛從貴陽出發(fā)，先駛上高速公路，隨后轉入蜿蜒的國道，再過渡到崎嶇的省道，最終踏上盤山而上的鄉(xiāng)村公路。歷經(jīng)長達8小時的行駛，一行人終于抵達了距三峽工程遠達1100多千米、海拔約2500米的海拉鎮(zhèn)。
▲ 三峽梯調水情遙測巡檢組正在校驗雨量計 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呢？
貴州省水文局水情預報處處長成小松告訴記者，三峽水庫的來水由長江上游所有干支流匯集而成，而干支流的水主要因區(qū)域降雨形成，要想掌握河流匯流量，就必須追溯源頭，了解每一片區(qū)域的產(chǎn)流量（即因降雨形成徑流的水量）情況。
三峽水情遙測系統(tǒng)站網(wǎng)圖上，代表站點的小紅點如星云般密布，每一個水位站、雨量站都宛如江河水位的“神經(jīng)元”，敏銳地捕捉著每一個細微的變化，并將這些實時數(shù)據(jù)精準地傳輸至三峽梯調。
長江委上游水文局水情預報室副主任熊金和指著那些星羅棋布的站點，如數(shù)家珍地介紹——
三堆子水文站，距下游烏東德水電站約192千米，是金沙江下游烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩梯級水電站的入庫總控制站，是世界最大清潔能源走廊的第一只“眼睛”；
寸灘水文站，位于重慶市區(qū)，防汛測報地位十分突出，是金沙江、岷江、沱江、嘉陵江與長江匯合后的水情控制站，其水文數(shù)據(jù)直接反映了長江上游水情變化，也是三峽工程入庫水沙控制站，為三峽工程提供實時的入庫流量數(shù)據(jù)；
武隆水文站，位于烏江下游，距長江、烏江匯合口約69千米，是三峽工程烏江流域水沙入庫控制站，其測驗江段屬三峽工程庫區(qū)175米蓄水末端……
▲ 貴州茅臺水文站 攝影：陳磊
“這些遙測站所監(jiān)測到的水文數(shù)據(jù)，對于我們三峽水庫的調度決策而言，具有重要參考價值。因此，我們稱遙測站為‘千里眼’?！睆堄袼烧f道：“近年來，我們不斷擴大遙測站的覆蓋范圍，持續(xù)加大運維力度，就是為了延長水情預報的預見期，同時提高預報的精準度，讓‘千里眼’看得更遠，看得更準?！?/p>
據(jù)了解，目前三峽梯調預報斷面逐步覆蓋上游干支流主要站點及水庫，預報預見期已由過去2天延長到10天，三峽水庫更是實現(xiàn)30天的逐日過程預報，這意味著可以更準確預測長江中上游流域未來30天內每一天的降雨情況。
從信息流到效益流
在三峽梯調水資源部預報員的電腦上，記者再次見到了“千里眼”，那些千里之外的堅守匯聚成無數(shù)個情報信號在屏幕中閃爍，為梯級電站群防洪、供水、生態(tài)、航運、發(fā)電等提供重要參考。
▲ 三峽梯調中心宜昌調度大廳? 長江電力供圖
長江流域180萬平方千米內，三峽集團主要觀測范圍集中在中上游流域。除了覆蓋長江上游流域的水文預報系統(tǒng)，三峽集團與國家氣象部門合作，構建了具有省級氣象臺規(guī)模的氣象業(yè)務系統(tǒng)，由此便可以觀天測云、捕風捉雨，再由雨知水，將雨情信息轉化為水流信息。
海量信息拿到手了，要怎么利用它進行梯級調度呢？
“水庫梯級調度很復雜，它涉及防洪、航運、生態(tài)、供水、發(fā)電等不同調度目標間的平衡，還涉及不同管理主體之間的協(xié)調，既要考慮氣象、水文、上游電站的影響因素，還要考慮時間、空間尺度，因此，需要科學高效的水資源綜合利用決策支持系統(tǒng)來進行調度優(yōu)化?！比龒{梯調副主任鮑正風說。
2022年起，三峽集團自主研發(fā)流域梯級水資源管理決策支持系統(tǒng)，應用大數(shù)據(jù)、機器學習等前沿科技，實現(xiàn)流域全信息集成、跨區(qū)域調度、多模型對比，通過不斷優(yōu)化梯級電站調度方案，持續(xù)提升流域梯級統(tǒng)一聯(lián)合調度核心能力，保障梯級樞紐綜合效益充分發(fā)揮。
▲ 三峽梯調水資源高效利用研究所正在進行會商討論 長江電力供圖
“假如長江上游來了一場洪水，系統(tǒng)將通過對各站點上報的雨量、水位、流量數(shù)據(jù)進行匯總測算，據(jù)此進行上游水庫群調度運行模擬、洪水傳播模擬，分析下游關鍵斷面防洪需求、梯級水庫可使用的防洪庫容、并綜合考慮保障庫區(qū)移民生產(chǎn)生活不受影響等因素，針對性提出水庫調度建議方案，再利用預報調度評估體系進行方案比選，最終確定該場次洪水的調度方案?！比龒{梯調水資源高效利用研究所徐楊說。
江水浩渺，時而平靜如鏡，時而洶涌澎湃。山河之間，在現(xiàn)代科技力量的加持下，無數(shù)只“千里眼”全天候注視著長江的每一次起伏，守護它歲歲安瀾，永葆生機活力。
編輯：高錦濤 任賢 秦陽