2020 年大洪水科學防御的實踐與思考

蔡 陽，劉志雨，孫春鵬，李 巖

（水利部信息中心，北京 100053）

2020 年我國出現(xiàn) 1998 年以來最嚴重的汛情，全國共發(fā)生 21 次編號洪水，長江、太湖發(fā)生流域性大洪水，淮河、松花江發(fā)生流域性較大洪水。面對新冠肺炎疫情與江河罕見汛情疊加的嚴峻復雜形勢，在以習近平同志為核心的黨中央堅強領導下，水利部門深入貫徹“兩個堅持、三個轉變”理念，把科學防御洪水作為重大政治責任和頭等大事來抓，緊盯三大突出風險，聚焦監(jiān)測預報預警、水工程調度、抗洪搶險技術支撐等重要環(huán)節(jié)，超前部署，主動出擊，科學防控，充分發(fā)揮信息化技術的決策支撐作用，大力推動洪水防御從“經驗防控”向“經驗 + 智慧防控”轉變，為堅決打贏抗擊嚴重洪澇災害這場硬仗，為統(tǒng)籌疫情防控和經濟社會發(fā)展提供了堅實保障，取得了大洪水防御工作的全面勝利[1]。科學總結 2020 年大洪水防御工作經驗，深入思考新時代智慧防汛對策，全面提升我國洪水防御能力和水平，為實現(xiàn)經濟社會高質量發(fā)展提供有力支撐和保障，具有十分重要的意義。

1 雨情水情汛情災情

2020 年汛期（5—9 月），全國平均降水量為521 mm，較常年同期偏多 15%；共出現(xiàn) 34 次強降雨過程，局部降雨極端性強。雨情水情汛情災情主要有以下特點：

1）降雨總量大且時空分布高度集中。汛期，全國降雨量較常年同期偏多 15%，為 1961 年以來第 1 多。南方地區(qū) 6 月中旬—7 月底長江中下游、8 月中下旬長江上游降雨量較常年偏多近 1 倍，均為 1961 年以來第 1 多；淮河流域 7 月中下旬降雨量較常年多 1 倍，為 1961 年以來第 1 多；太湖流域6 月 9 日入梅、7 月 21 日出梅，梅雨量較常年同期偏多 1.4 倍，為 1961 年以來第 1 多。東北地區(qū)遭受“巴威”“美莎克”“海神”3 個臺風接連北上深入影響，8 月下旬—9 月上旬松遼流域降雨量較常年同期偏多 3 倍，為 1961 年以來第 1 多。

2）大江大河洪水齊發(fā)重發(fā)態(tài)勢罕見。長江、黃河、淮河、松遼、珠江、太湖流域共發(fā)生 21 次編號洪水，次數(shù)超過 1998 年（20 次）。長江發(fā)生流域性大洪水，中下游最長超警達 67 d，上游發(fā)生特大洪水，三峽水庫出現(xiàn)建庫以來最大入庫流量；淮河發(fā)生流域性較大洪水，王家壩最高水位 29.76 m，為1968 年以來第 1 高；太湖發(fā)生流域性大洪水，最高水位 4.79 m，為 1954 年以來第 3 高。長江、太湖、淮河、松花江齊發(fā)流域性洪水，為 1998 年以來首次。

3）中小河流洪水多發(fā)頻超歷史記錄。全國 26 個省（自治區(qū)、直轄市）共有 836 條河流發(fā)生超警戒水位以上洪水，為 1998 年以來最多，其中 269 條河流發(fā)生超保證水位洪水、78 條河流發(fā)生超歷史洪水。部分地區(qū)河流大洪水頻發(fā)，僅 7 月中下旬，安徽、江西、四川、湖北、云南五省就有 48 條河流發(fā)生超歷史洪水，其中安徽巢湖水位超警歷時 78 d、超保歷時 20 d、超歷史歷時 16 d，為 1962 年有實測資料以來最長。

4）汛情近 23 a 最重而災情相對較輕。除海河外，長江、黃河、淮河、松遼、珠江、太湖等六大流域主要江河均發(fā)生不同程度的洪水，長江流域部分江河汛情甚至重于 1998 年。但總體來看，受災情況比 1998 年輕得多，全國大中型水庫和?。?）型水庫無一垮壩，大江大河和重要圩垸堤防無一決口，長江流域堤防險情（干堤 228 處）較 1998 年（干堤 9 405 處）大幅減少，洪澇災害死亡失蹤人數(shù) 279 人，較 1950 年以來均值下降 93%，較 2013 年以來均值下降 38%。

2 洪水防御重點工作

2020 年是我國決勝全面建成小康社會、決戰(zhàn)脫貧攻堅之年，也是“十三五”規(guī)劃收官之年。面對抗擊新冠肺炎疫情和防御大洪水的嚴峻挑戰(zhàn)，水利部把超標洪水、水庫失事、山洪災害作為防汛工作重點防范的“三大風險”，堅持以防為主，把防汛關口前移，聚焦監(jiān)測預報預警、水工程調度、抗洪搶險技術支撐等主要職責，加強指導督查檢查工作，成功實現(xiàn)“超標洪水不打亂仗，標準內洪水不出意外、水庫不能失事、山洪災害不出現(xiàn)群死群傷”的“四不”目標，為做好“六穩(wěn)”工作、落實“六保”任務提供了堅實保障。

1）超前部署防范“三大風險”。針對“三大風險”，水利部汛前分別召開專題會議作出部署。在主汛期到來前，組織編制完成大江大河、重要支流和重點防洪城市超標洪水防御預案，制定洪水防御作戰(zhàn)圖。針對水庫失事風險，嚴格大中型水庫汛限水位監(jiān)管。針對山洪災害風險，開展縣級山洪災害防御人員培訓和演練，落實洪水防御預案、監(jiān)測預報預警、人員安全轉移等具體措施。

2）密切監(jiān)視滾動預測預報。堅持以防為主，汛期實現(xiàn) 24 h 值守和滾動會商，水利部累計會商191 次，分別啟動水旱災害防御 II 級應急響應 2 次，III 級應急響應 4 次。建立“專班預報、聯(lián)合會商、滾動訂正”的洪水預報工作機制，創(chuàng)新“三個 3 天”預報、預測、展望的水文情報預報模式。洪水關鍵期，每日滾動預報，并與中國氣象局和流域管理機構、地方水文部門會商，及時向社會發(fā)布水情預警信息，有力支撐了防洪調度科學決策。

3）科學精細實施水工程調度。汛期，水利部組建雨水情預測預報和水工程調度 2 個專班，根據(jù)實時雨水情和預報成果，考慮最不利因素，統(tǒng)籌流域防洪全局，優(yōu)化制定水工程調度運用方案，科學調度水工程精細蓄泄，有效減輕流域防洪壓力，發(fā)揮了巨大的防災減災效益。

4）完善機制做好山洪災害防御工作。5 月份，水利部和工信部聯(lián)合組織推進依托三大運營商對社會公眾發(fā)布預警信息，通過三大運營商基站信號智能感知功能，及時將預警信息發(fā)送至山洪預警區(qū)域內的防汛責任人、受威脅群眾、山區(qū)旅游人員及外來務工人員手機上，部分地區(qū)還采用了無線電廣播推送手段，努力避免信息盲區(qū)，實現(xiàn)預警全覆蓋。

5）強化暗訪督查確保措施落實到位。水利部制定、修訂汛限水位，水工程防洪抗旱調度運用，山洪災害監(jiān)測預警等 3 項監(jiān)管制度，公布全國大型水庫大壩安全責任人名單，實行河湖“清四亂”常態(tài)化，規(guī)范河湖行蓄洪空間管控，初步構建了“值班抽查 + 工作組指導+暗訪督查”三位一體水旱災害防御督查機制，強化水旱災害防御行業(yè)監(jiān)管。

3 智慧防汛實踐

在以習近平同志為核心的黨中央堅強領導下，2020 年防汛工作取得了重大勝利，打贏 1998 年以來最大的防汛硬仗，得益于“兩個堅持、三個轉變”防災減災理念的堅定遵循，得益于現(xiàn)代信息技術的強力支撐。從雨水情測報、洪水預測預報、水工程調度運用、山洪災害預警、督查暗訪等方面，廣泛運用智能感知、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進技術，推動洪水防御工作由“經驗防控”向“經驗 + 智慧防控”轉變，取得了顯著成效。

3.1 信息監(jiān)測立體化，實現(xiàn)水利一張圖應用

1）實現(xiàn)天空地一體化測報。廣泛采用地面自動測報、空天遙感、智能感知、物聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星傳輸、無線寬帶網(wǎng)等先進技術，形成了全面感知水利一張網(wǎng)。在信息報送方面，信息量呈指數(shù)級增長，2020 年報汛站達 11.17 萬處，報汛總量達 15.62 億條，分別較 1998 年增加近 40，200 倍；信息測報實現(xiàn)分鐘級，基層水文測站信息傳輸?shù)剿繒r間由 1998 年的 2 h 縮短至 10～15 min；在信息技術方面，2020 年大洪水期間，水利部信息中心利用衛(wèi)星遙感，連續(xù)開展鄱陽湖、洞庭湖、巢湖、蒙洼等地區(qū)的洪水遙感監(jiān)測共計 52 次，總面積達 6.83 萬 km2，特別針對鄱陽湖地區(qū)，與 1998 年資料進行對比分析，應用人工智能算法提取居民地信息，動態(tài)分析洪水淹沒范圍和受影響房屋，取得較好效果。

2）實現(xiàn)防汛信息水利一張圖的集中展示。充分發(fā)揮地理空間信息技術優(yōu)勢，基于全國水利一張圖，全面融合雨情、水情、工情等相關業(yè)務系統(tǒng)的管理，監(jiān)測，視頻，預報和統(tǒng)計等信息，為洪水災害防御提供信息支撐和決策服務[2]。全國水利一張圖既匯集全國 5 萬多條河流、9.8 萬多座水庫、9 萬多座水閘、98 處蓄滯洪區(qū)、13 萬處水文測站等各類水利對象，又包括居民點、交通、基礎設施等防護對象，地形地貌、數(shù)字高程、經濟社會等背景信息，同時整合水雨情、視頻監(jiān)控、遙感監(jiān)測等實況信息及重要水文斷面預報信息，有力支撐抗御流域性洪水的需求[3–4]。

3）實現(xiàn)基于全國水利一張圖的專題分析。結合水旱災害防御實際工作需求，基于全國水利一張圖，可實現(xiàn)各類專題分析。2020 年，淮河流域性較大洪水期間，王家壩閘于 7 月 20 日 8 時 31 分開閘蓄洪?？紤]到蓄滯洪區(qū)運用對淮河干流主要水文斷面預測預報的影響，利用蒙洼蓄滯洪區(qū)遙感動態(tài)監(jiān)視技術，結合數(shù)字高程，進行蓄滯洪區(qū)滯洪水量估算，及時修正王家壩、潤河集、正陽關、吳家渡等水文站水位預報結果，為中下游行蓄洪區(qū)啟用提供科學決策依據(jù)。

3.2 信息融合多源化，提高預測預報水平

1）開展多源實時雨量信息融合。利用氣象部門的 90 部天氣雷達實時探測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)逐 10 min，1 km×1 km 網(wǎng)格的連續(xù)降水探測估算，通過與地面觀測降雨信息融合后，能夠及時有效獲取山區(qū)及中小河流區(qū)域短歷時暴雨信息，有效彌補雨量監(jiān)測盲區(qū)，改善西部地區(qū)降水觀測的完整性。

2）開展多源降水預報信息融合。通過對中國、歐洲、美國、日本、德國等 6 家短期數(shù)值降水預報模式的綜合檢驗，實現(xiàn)最優(yōu)降水預報背景場自動推薦，結合預報員綜合經驗分析，形成主客觀融合訂正成果，為水利系統(tǒng)降水數(shù)值預報提供了基礎支撐。

3）開展多源水文信息融合。在預報難度大的華北山前平原區(qū)，海河流域水文部門布設 170 個應急監(jiān)測斷面，利用視頻識別水位和流量技術，提高實時信息獲取的時效性；在鄱陽湖地區(qū)，利用衛(wèi)星遙感技術，開展水體-水面-面積動態(tài)監(jiān)測，識別圩垸運用，為長江下游干流重要斷面洪水預報提供信息。

4）開展預報調度信息融合。在長江三峽至蓮花塘江段區(qū)間，探索開展江河洪水預報與水工程調度運行一體化業(yè)務，提前 5 d 準確預測長江 5 次編號洪水，提前 2 d 預報長江第 5 號洪水洪峰達 7.4 萬 m3/s（實際出現(xiàn) 7.5 萬 m3/s），為科學調度骨干水工程，減輕中下游防洪壓力贏得寶貴時間。

3.3 工程調度精細化，有效化解洪水風險

1）長江洪水調度系統(tǒng)實現(xiàn)預報調度一體化。系統(tǒng)匯集長江流域 3 萬多個報汛站點信息，覆蓋 31 個干支流、849 個水文預報節(jié)點、近 100 個調度對象，基于大數(shù)據(jù)和智能計算等先進技術，實現(xiàn)每 3～5 min 生成一套調度分析方案。在長江流域性大洪水中，通過洪水調度系統(tǒng)，優(yōu)化調度以三峽水庫為核心的上中游 30 余座控制性水庫群累計攔蓄洪水490 多億 m3，成功避免洞庭湖、鄱陽湖附近蓄滯洪區(qū)和荊江分洪區(qū)運用。

2）淮河洪水作戰(zhàn)圖助力科學運用蓄滯洪區(qū)?；春雍樗畯碗s，行蓄洪區(qū)多，工程調度難度大，提前制定淮河大水作戰(zhàn)圖，凝聚洪水調度經驗和智慧是戰(zhàn)勝淮河洪水的重要法寶。在淮河流域性較大洪水中，依據(jù)洪水作戰(zhàn)圖，及時啟用蒙洼、南潤段等 8 個行蓄洪區(qū)分蓄洪水，其中僅 7 月 20 日短短的 7 h 內相繼啟用 7 個行蓄洪區(qū)，累積分蓄洪水 20.50 億 m3，有效降低淮河上中游干流洪峰水位 0.2～0.4 m。

3）太湖洪水強排預案超前調度降低風險。依據(jù)精準的氣象水文預報，結合工程調度信息，挖掘太湖排水潛力，精細調度太浦閘、望亭水利樞紐，及時開啟東太湖口門、東苕溪導流東岸口門，盡全力排泄太湖洪水，大洪水期間望亭水利樞紐、太浦閘持續(xù)突破設計流量，有效降低了太湖及河網(wǎng)水位，使超保證天數(shù)減少 15 d，為后期防范臺風強降雨贏得了主動。

3.4 預警發(fā)布精準化，支撐社會群策群防

1）山洪預警實現(xiàn)全覆蓋。各地首次通過三大運營商向山洪預警區(qū)域內人員精準推送預警短信4.45 億條，啟動預警廣播 39.2 萬次，為基層人民政府及時組織威脅區(qū)群眾按照“方向對、跑得快”要領轉移避險提供支撐，山洪災害人員傷亡比近 5 a 平均值下降約 45%。

2）預警發(fā)布更加精準超前。水利部門利用天氣雷達技術，暴雨短臨預警范圍由 2019 年的省級細化至 2020 年的地市級，預見期提前 1～3 h；通過藍信在水利行業(yè)內實時預警，累計實現(xiàn)雷達強回波預警1 677 個地市，其中北方 676 個地市、南方 1 001 個地市，預警精準度、時效性、針對性明顯增強[5]。

3）預警手段更加豐富便捷。各地積極拓展預警信息發(fā)布渠道，推出水文公眾服務一張圖，逐時發(fā)布自動遙測站點實時信息，提供訂閱、推送、互動等服務。例如，湖南水文公眾號每天約有 5 000 人訪問，雨水情全年互動超 500 萬人次，為充分發(fā)揮防洪減災群策群防作用提供了有力支撐[6]。

3.5 督查檢查信息化，提升強監(jiān)管效率

1）實現(xiàn)督查平臺化。水利督查平臺實現(xiàn)管理工作 PC 端和現(xiàn)場督查 App 相結合，整合空間、基礎、業(yè)務、輿情等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)督查計劃管理的科學化、督查任務派送實時化、督查對象定位導航自動化、現(xiàn)場督查信息填報數(shù)字化、督查人員監(jiān)管可視化、問題管理動態(tài)化。

2）實現(xiàn)督查全要素化。水利督查平臺實現(xiàn)水毀修復、小型水庫、水閘、山洪災害防御、水庫防洪調度、堤防工程險工險段和超標洪水防御預案編制等 7 項業(yè)務督查暗訪全覆蓋，為防汛業(yè)務督查提供了全方位支撐。

3）實現(xiàn)督查全過程化。水利督查平臺實現(xiàn)由“紙質記錄、人工上傳”向“全程數(shù)字化管理”轉變，支撐“查、認、改、罰”4 個環(huán)節(jié)的有效銜接和高效運轉，最大限度發(fā)揮水利監(jiān)督的整體能力。

4 新時代智慧防汛的思考

由于特殊的自然地理條件，我國將長期面臨洪澇災害威脅，洪水風險依然是流域的最大威脅。隨著經濟社會發(fā)展，我國人口、財富進一步聚集，淹不起、澇不得的地方越來越多，稍有不慎就可能造成重大損失，任何時候都不能掉以輕心，必須從保障中華民族永續(xù)發(fā)展和偉大復興的戰(zhàn)略高度，貫徹落實習近平總書記關于治水工作的重要論述精神，按照“水利工程補短板、水利行業(yè)強監(jiān)管”的要求，立足國情、適度超前，謀劃好“十四五”國家水安全保障規(guī)劃，加快從傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利轉變，牢固樹立風險意識和底線思維，不斷提高洪水預測預報、水工程調度、防洪搶險技術支撐的能力和水平，全力保障人民群眾生命安全，最大程度減輕洪水災害損失，為經濟社會持續(xù)健康發(fā)展、實現(xiàn)“兩個一百年”奮斗目標營造江河安瀾的良好環(huán)境。

4.1 完善新時代防洪減災對策

1）消除隱患。針對防洪薄弱環(huán)節(jié)和短板領域提出綜合應對措施，特別是存在安全風險的病險水庫、河道堤防、水閘、淤地壩等病險水利設施。2）強化弱項。按照相關規(guī)劃和標準要求，根據(jù)區(qū)域經濟社會發(fā)展和保護對象空間布局的新變化新情況，進一步完善大江大河大湖防洪體系，提升中小河流防洪和山洪災害防治能力、重點澇區(qū)和城市排澇能力。3）加強監(jiān)管。以堤防岸線防守、洪水防御預案、水庫責任制、山洪災害監(jiān)測預警、河湖清“四亂”為重點，開展暗訪督查，嚴格監(jiān)管問責，壓緊壓實防御責任，真刀真槍落實防御措施。4）智慧治水。充分利用 5G、衛(wèi)星、遙感、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術，實現(xiàn)全要素、網(wǎng)格化、立體化監(jiān)測感知，水利設施互聯(lián)互通，系統(tǒng)智能化應用，完善水文監(jiān)測預警預報和工程調度運用一體化機制，建立以防洪安全為核心的水安全風險監(jiān)控預警機制。

4.2 補齊防洪工程體系短板

1）加快大江大河、中小河流綜合治理。對相關防洪工程進行達標建設，統(tǒng)籌考慮流域與區(qū)域、上中下游、江河湖庫、左右岸和干支流協(xié)同治理，實施一批控制性樞紐工程建設，形成布局合理、功能完備的防洪減災工程體系。2）加快國家重要蓄滯洪區(qū)安全建設。提前做好蓄滯洪區(qū)運用準備，在保證蓄滯洪區(qū)內人民生命財產安全的同時，有效減輕上下游防洪壓力，確保重要堤防和重要城市的防洪安全。3）加快病險水庫除險加固實施。建立病險水庫常態(tài)化除險加固機制，對現(xiàn)有病險水庫實施除險加固、消除隱患，恢復水庫功能，發(fā)揮水庫防洪、水資源配置等綜合功能。4）加快山洪災害防治系統(tǒng)治理。緊盯強降雨可能引發(fā)的山洪災害，及時向威脅區(qū)群眾發(fā)送預警信息，督促基層政府落實“包保”責任制，組織人員有序轉移，減少因山洪災害死亡人數(shù)。

4.3 強化水利行業(yè)智慧監(jiān)管

1）建立水旱災害防御督查機制。完善水旱災害防御督查機制，依法依規(guī)全方位強化水旱災害防御行業(yè)監(jiān)管。2）實現(xiàn)全流程閉環(huán)精準監(jiān)管。實現(xiàn)督查信息互聯(lián)互通、督查計劃動態(tài)管理及督查人員精準監(jiān)管，最大化發(fā)揮督查平臺作用，實現(xiàn)“查、認、改、罰”全流程閉環(huán)管理。3）實現(xiàn)天空地一體化監(jiān)管。利用遙感影像、無人機、視頻監(jiān)控、輿情、“12314”監(jiān)督舉報服務平臺等多源信息，建立問題追根溯源機制，逐步實現(xiàn)問題被動發(fā)現(xiàn)向主動預測發(fā)現(xiàn)過渡，以信息化驅動監(jiān)管模式不斷創(chuàng)新與變革。

4.4 加快推進智慧水利建設

1）構建天空地一體化的水利感知網(wǎng)。利用傳感、定位、視頻、遙感、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等技術，構建數(shù)據(jù)匯集與服務平臺，實現(xiàn)感知范圍全域覆蓋，提升水利感知自動化、智能化水平。2）完善互聯(lián)高速可靠的水利信息網(wǎng)。構建水利系統(tǒng)互聯(lián)互通網(wǎng)絡大平臺，升級改造核心設備，優(yōu)化網(wǎng)絡結構、增強資源動態(tài)調配能力，全面建成智能水利信息網(wǎng)。3）建設支撐智能應用的水利大腦。完善“一云一池兩平臺”基礎設施，支持“數(shù)據(jù) +算法 + 算力”云服務，提高水利大數(shù)據(jù)實時處理分析能力，應用數(shù)據(jù)挖掘、機器學習、知識圖譜等先進技術，全面提升洪水預測預報、水工程聯(lián)合調度、風險損失評估、應急響應處置、防洪科學決策的算法能力。4）構建協(xié)同創(chuàng)新的智能應用體系。構建水資源、水生態(tài)、水災害、水工程、水監(jiān)督、水公共服務、綜合決策等智能應用系統(tǒng)，運用大數(shù)據(jù)、遙感解譯、水利模型等技術，全面提升水利業(yè)務的預測預報、分析評價、決策支持及精細管理等能力。

4.5 加強專業(yè)人才隊伍建設

1）創(chuàng)建人才培養(yǎng)基地。建立完善從業(yè)資格和培訓體系，定期開展防洪現(xiàn)代化技術應用培訓和專業(yè)技術競賽，重點加大基層職工業(yè)務培訓力度，強化青年骨干培養(yǎng)，打造一支專業(yè)齊全、層次合理的防洪人才隊伍。2）推廣首席專家制度。落實人才優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略，建設人才智庫，發(fā)揮高端人才引領作用，借鑒水文首席預報員制度成功經驗，探索建立防汛其他領域的首席專家制度，造就一批行業(yè)領軍人才。3）營造人才成長的良好環(huán)境。建立規(guī)范、開放、有序的人才引進機制，多渠道引進國內外高層次人才，積極探索人事制度改革和考評激勵機制，獎勵科技業(yè)務發(fā)展創(chuàng)新，形成想干事、能干事、干成事的業(yè)務氛圍。

5 結語

防汛是水利部門義不容辭的責任，經濟社會高質量發(fā)展對洪水防御工作的要求越來越高。我們要始終秉持“人民至上、生命至上”的崇高理念，深刻領會“兩個堅持、三個轉變”的精髓內涵，牢固樹立風險意識和底線思維，按照“水利工程補短板、水利行業(yè)強監(jiān)管”的要求，大力推進洪水防御的信息化、智能化水平，努力提高洪水預測預報、水工程調度、防洪搶險技術支撐能力，最大程度地降低洪水風險，為保障人民群眾生命財產安全，不斷做出新的貢獻。