水旱災(zāi)害防御調(diào)度系統(tǒng)思維分析

朱建英 王正誠 周春飛 王正怡 焦 野

（1.江蘇省水旱災(zāi)害防御調(diào)度指揮中心，南京 210029；2.南水北調(diào)江蘇項目管理有限公司，南京 210019；3.南京市水利規(guī)劃設(shè)計院股份有限公司，南京 210022）

0 引 言

江蘇省地處長江、淮河流域下游，是全國唯一具有大江大河大湖大海的省份，湖泊眾多，水網(wǎng)密布，水系復(fù)雜；又是南北氣候的過渡地帶，氣候多變，本地降雨和上游來水的時空分布很不均勻，年內(nèi)降雨主要集中在汛期，強降雨過程多，年際變化大，豐水年份如2016 年全省面雨量1 403.5 mm，是大旱年份1978年的2.5倍左右；同時也是受臺風(fēng)影響多的省份，幾乎每年都要受到臺風(fēng)影響，如2106 號臺風(fēng)“煙花”，更是創(chuàng)造了有氣象記錄以來在江蘇省停留時間最長、過程雨量最大、影響范圍最廣3項記錄。特殊的地理位置、氣候特點，致使江蘇省易澇易旱，水旱災(zāi)害頻繁，如發(fā)生暴雨、上游洪水壓境，再遭遇臺風(fēng)、天文大潮，防汛任務(wù)重、壓力大。

新中國成立以后，江蘇省開展了大規(guī)模的防洪治澇和調(diào)水工程建設(shè)，經(jīng)過4 次治水高潮，形成了較為完善的防洪、排澇、供水（灌溉）、降漬、擋潮五大水利工程體系。防洪方面，建成了長江、太湖、淮河、沂沭泗等四大水系的防洪工程體系；調(diào)水供水方面，建成了江水北調(diào)、江水東引、引江濟太等三大跨流域調(diào)配水工程體系，還有區(qū)域性調(diào)水工程體系。江蘇省利用較為完備的水利工程體系，通過科學(xué)精準(zhǔn)調(diào)度，戰(zhàn)勝了歷年洪澇旱臺風(fēng)災(zāi)害，保障了經(jīng)濟社會穩(wěn)定發(fā)展，充分發(fā)揮了其防災(zāi)減災(zāi)效益。

本文基于長期的調(diào)度實踐，歸納了江蘇省水旱災(zāi)害防御調(diào)度特點，總結(jié)了江蘇省江水北調(diào)地區(qū)2019年抗旱水量調(diào)度、沂沭泗地區(qū)2020年洪水調(diào)度等措施，提出了以系統(tǒng)思維開展水旱災(zāi)害防御調(diào)度的理念，反映系統(tǒng)思維貫穿水旱災(zāi)害防御調(diào)度全過程；并在當(dāng)前推進數(shù)字水網(wǎng)建設(shè)的新形勢下，對提高水旱災(zāi)害防御調(diào)度精準(zhǔn)水平提出建議。

1 江蘇省水旱災(zāi)害防御調(diào)度特點

（1）調(diào)度全年化。就防洪調(diào)度而言，主要在汛期，正是洪澇高發(fā)期、臺風(fēng)影響期，必須做好防洪排澇調(diào)度保防洪安全；非汛期，還要防范春汛、秋汛，如2017年淮河出現(xiàn)秋汛，蚌埠（吳家渡）站最大流量達5 230 m3/s；2018年淮河發(fā)生春汛，蚌埠站流量最大達3 300 m3/s，江蘇省水利廳調(diào)度三河閘等口門持續(xù)泄洪排水。就供水調(diào)度而言，更是全年性調(diào)度，需要通過每天調(diào)度水源解決各地生活、生產(chǎn)、航運等用水，特別是6月保證夏栽用水，以確保糧食安全。

（2）調(diào)度目標(biāo)多。水旱災(zāi)害防御調(diào)度是為經(jīng)濟社會發(fā)展提供水安全保障。①保證防洪安全，江蘇省經(jīng)濟發(fā)達，任何一塊地方都淹不得、淹不起；②保證供水安全，通過調(diào)度水源來保障城鄉(xiāng)居民生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等用水；③維持航運水位，江蘇水網(wǎng)地區(qū)水運發(fā)達，各河道需要通過調(diào)水補水來維持大運河等骨干河道航運水位；④保證生態(tài)用水，按照生態(tài)優(yōu)先要求，保障河湖最低生態(tài)水位。

（3）調(diào)度工程多。江蘇省水系復(fù)雜，有水閘、泵站、湖泊、河道、堤防、水庫等水利工程。開展洪水調(diào)度、水量調(diào)度需要運用眾多水利工程，按照調(diào)度方案、調(diào)度規(guī)則、調(diào)度運用計劃，結(jié)合每個相關(guān)工程的防洪泄洪行洪能力、調(diào)水輸水供水能力，統(tǒng)籌流域與區(qū)域、上下游、左右岸防洪壓力，統(tǒng)籌供水區(qū)域全局與局部抗旱需求，實施統(tǒng)一調(diào)度、精準(zhǔn)調(diào)度[1]。

（4）調(diào)度水源多。江蘇省本地水資源多年平均為321億m3，人均只有400多m3，僅為全國的1/5，且受到蓄水條件限制，本地水資源可利用量小，不能滿足用水需要，需要調(diào)引長江、淮河等過境水源。遇干旱年份，淮河、沂沭泗諸河來水偏枯，需要實施江水北調(diào)解決本地水源不足，統(tǒng)籌長江、淮河、沂沭泗等多水源，進行優(yōu)化配置，將干旱不利影響最小化。

2 水旱災(zāi)害防御調(diào)度實例

以沂沭泗地區(qū)2020年洪水調(diào)度，以及江蘇省江水北調(diào)地區(qū)每年各階段調(diào)度安排、制定供水調(diào)度計劃和2019年抗旱水量調(diào)度來闡述水旱災(zāi)害防御調(diào)度的理念、思路。

2.1 洪水調(diào)度

江蘇省沂沭泗地區(qū)承受上游來自沂蒙山區(qū)沂河、沭河以及南四湖地區(qū)洪水，其中沂沭河洪水來得快、來得猛，峰高量大。由于降雨的不均勻性，發(fā)生洪水時，各行洪河段承擔(dān)的洪水風(fēng)險、壓力并不一致，有的區(qū)域、河段面臨很大的洪水壓力。沂沭泗地區(qū)防洪工程體系就是淮河流域防洪規(guī)劃確定的“東調(diào)南下”，沂河、沭河、南四湖及邳蒼地區(qū)洪水調(diào)度具有相互關(guān)聯(lián)的特點。歷年來，針對沂沭泗地區(qū)洪水，江蘇省加強與流域管理機構(gòu)溝通，強化會商分析研判，提前謀劃，科學(xué)精準(zhǔn)調(diào)度沂沭泗流域防洪工程，成功抗御沂沭泗洪水。

2020 年8 月 中 旬 沂 沭 河 洪 水 調(diào) 度[2]。8 月13 日 夜 至14 日，沂沭河上游地區(qū)突發(fā)強降雨，普遍達到暴雨大暴雨、局地特大暴雨，并穩(wěn)定維持近20 h，致使沂河發(fā)生2020 年第1號洪水，臨沂站出現(xiàn)1960年以來最大流量10 900 m3/s，為1960年以來最大洪水；沭河發(fā)生2020年第2號洪水，重溝站出現(xiàn)有實測資料以來最大流量5 940 m3/s，為1974 年以來最大洪水。

2020年沂沭河上游洪水大流量出現(xiàn)之前，江蘇省根據(jù)精準(zhǔn)度較高的洪水預(yù)報，加強與流域管理機構(gòu)溝通，強化會商分析研判，以系統(tǒng)思維、整體思維提前謀劃流域洪水安排，在確保防洪安全的前提下，按照合理共擔(dān)洪水風(fēng)險的調(diào)度理念，依據(jù)調(diào)度方案，利用水利工程統(tǒng)籌調(diào)度洪水，將洪水風(fēng)險適當(dāng)分?jǐn)偟斤L(fēng)險相對較低河道，有效地減輕高風(fēng)險地區(qū)防洪壓力。經(jīng)綜合研判，針對沂河洪水仍有東調(diào)空間的情況，江蘇省水利廳商請淮委沂沭泗局進一步加大彭道口閘東調(diào)流量，調(diào)度劉家道口閘下泄流量不超7 900 m3/s，未超沂河江蘇段設(shè)計流量，保證了防洪安全。在預(yù)測大官莊樞紐以上來水達到9 000 m3/s 左右時，合理安排洪水東調(diào)新沭河及南下老沭河流量，及時加大人民勝利堰閘南下流量，避免出現(xiàn)新沭河防洪壓力過大的情況。通過提前預(yù)降駱馬湖及石梁河水庫水位、沂沭河洪水盡量東調(diào)、湖庫蓄洪錯峰、嶂山閘反控制等調(diào)度措施，成功抗御本次沂河、沭河大洪水。雖然江蘇境內(nèi)沂河、新沂河、沭河、新沭河均大流量行洪，但沒有發(fā)生重大險情、重大災(zāi)情、人員傷亡，保證了洪水安瀾入海。

2.2 水量調(diào)度

江蘇省江水北調(diào)沿線水量調(diào)度同樣以系統(tǒng)思維、整體思維來謀劃部署。全年水量調(diào)度分4個階段，每個階段水量調(diào)度側(cè)重點不同。①每年的汛后至次年6月夏栽大用水前，水量調(diào)度主要是在調(diào)水解決各地用水的同時，重點做好湖庫蓄水保水，必要時采取江水北調(diào)等措施補湖補庫，為夏栽大用水儲備水源；②水稻栽插大用水期間，統(tǒng)籌洪澤湖等湖庫水源和江水北調(diào)水源，重點是保證水稻栽插用水，確保糧食安全，同時關(guān)注梅雨動態(tài)，防范旱澇急轉(zhuǎn)；③7 月至8月上半月，易發(fā)生暴雨洪水，調(diào)度重點是防洪排澇保安全，同時防范可能發(fā)生夏旱、伏旱，保證水稻等農(nóng)作物生長用水；④8 月下半月至9 月，在保證防洪安全的前提下，及時攔蓄洪水尾水，為秋播秋種及來年春灌春播、夏栽大用水儲備水源。

以整體思維制定供水調(diào)度計劃。為保證計劃用水、有序用水、節(jié)約用水，一般情況下，江蘇省水利廳根據(jù)湖庫可供水量、上游來水量、工程可調(diào)水量以及供水灌溉面積分布、城鄉(xiāng)生活及工業(yè)生產(chǎn)等用水需求，逐月下達供水調(diào)度計劃，其中6 月、7 月以5 d 為時段，其他各月以旬為時段，明確各河段沿線供水流量，并要求沿線地區(qū)細(xì)化到引水口門。遭遇嚴(yán)重干旱時，按照合理共擔(dān)干旱風(fēng)險的理念，制定下達抗旱應(yīng)急供水調(diào)度計劃，實行抗旱應(yīng)急調(diào)度。實施水量調(diào)度期間，強化用水管理，保證計劃落實到位，實現(xiàn)有序用水。

2019年蘇北地區(qū)抗旱水源調(diào)度。5月1日至7月25日，江蘇省淮河流域降雨量僅197.9 mm，為新中國成立以來同期最小值，形成60年一遇嚴(yán)重氣象干旱；8月下旬起，淮北地區(qū)再次干旱少雨。同期淮河來水持續(xù)偏枯，洪澤湖蔣壩水位于7 月28 日一度降到11.18 m，比死水位低0.12 m；駱馬湖水位最低21.06 m，比旱限水位低0.24 m；微山湖水位持續(xù)低于死水位，7月下旬最低時僅31.29 m，比死水位低0.21 m。針對嚴(yán)重氣象干旱，江蘇省水利廳加強會商研判，全面分析抗旱供水形勢，統(tǒng)籌蘇北地區(qū)抗旱供用水安排，運用江水北調(diào)工程、里下河水源調(diào)整工程、通榆河北延送水工程等調(diào)水引水；抓住8月上中旬沂沭泗地區(qū)來水時機，調(diào)引駱馬湖洪水補給缺水嚴(yán)重的洪澤湖地區(qū)，充分利用雨洪資源。通過采取超前蓄水保水、全力調(diào)水供水、實施引沂濟淮、嚴(yán)格用水管理等調(diào)度措施成功抗御蘇北嚴(yán)重干旱。2019年抗旱實踐，體現(xiàn)了水量調(diào)度的系統(tǒng)思維、整體思維。

3 水旱災(zāi)害防御調(diào)度系統(tǒng)思維

（1）全面掌握水旱災(zāi)害防御信息。應(yīng)熟悉流域、區(qū)域防汛抗旱應(yīng)急預(yù)案、水工程調(diào)度方案；不僅需掌握省內(nèi)防汛抗旱信息，還要了解上游相關(guān)信息；密切關(guān)注雨水情，并根據(jù)天氣預(yù)報、水文預(yù)報，提前預(yù)判汛情、旱情趨勢，對達到水情預(yù)警發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)的，結(jié)合趨勢分析，及時發(fā)布預(yù)警，提醒相關(guān)地區(qū)做好防范應(yīng)對；既要摸清大江大河大湖的現(xiàn)狀防洪標(biāo)準(zhǔn)及行洪蓄洪能力，也要了解堤防及穿堤建筑物實際擋洪能力、水閘實際泄洪能力、泵站抽排能力及工情變化趨勢；還要了解歷史洪澇情況和調(diào)度措施，從而為實時調(diào)度決策提供扎實的技術(shù)支撐。

（2）從整體組織水旱災(zāi)害防御調(diào)度。就防洪而言，在分析整個流域的洪水情況和工情的基礎(chǔ)上，按照合理共擔(dān)洪水風(fēng)險的理念，從流域?qū)哟伍_展流域洪水調(diào)度，以避免部分地區(qū)防洪壓力過大的情況。就抗旱供水而言，要面對供水工程體系的整個供水范圍，合理調(diào)度水源；在供需矛盾突出時，應(yīng)用合理共擔(dān)干旱風(fēng)險的理念，根據(jù)可供、可調(diào)水量，在確保居民生活、重點工業(yè)等用水的前提下，通過工程調(diào)水供水、強化用水管理，優(yōu)化配置有限的抗旱水源。

（3）合理處置全局與局部的關(guān)系。在江蘇省流域行洪河道往往也是區(qū)域排澇河道，當(dāng)河道行洪時，沿線排澇受阻，出現(xiàn)因洪致澇問題，加大區(qū)域防洪壓力。遇到流域防洪與區(qū)域防洪排澇矛盾時，從全局出發(fā)，當(dāng)整體防洪壓力很大時，局部服從全局，確保防洪安全；當(dāng)整體防洪壓力緩解，具備照顧局部排澇要求時，在不影響防洪安全的情況下，抓住時機適當(dāng)騰出通道用于排澇，減輕區(qū)域防洪排澇壓力。

（4）統(tǒng)籌考慮當(dāng)前和未來的關(guān)系。理清不同階段的調(diào)度重點。汛期，根據(jù)天氣預(yù)報、水文預(yù)報信息，強化河湖庫水位控制，當(dāng)預(yù)報本地或上中游地區(qū)有強降雨時，提前預(yù)降河湖庫水位，騰出更多庫容迎納雨洪。后汛期，當(dāng)預(yù)計未來沒有明顯降雨或洪水時，及時攔蓄洪水尾水，確保汛末蓄到水、蓄足水，避免錯過蓄水時機。大用水之前的非汛期、初汛期的水量調(diào)度，必須以6月夏栽大用水作為最重要的調(diào)度控制節(jié)點，重點做好湖庫蓄水保水，當(dāng)預(yù)判湖庫蓄水將明顯不足時，要超前謀劃調(diào)水工作，增加湖庫蓄水，為春灌春播和夏栽用水儲備水源。

（5）妥善處理防洪除害與蓄水興利的關(guān)系。在確保防洪安全的前提下，充分利用洪水資源，抬高湖庫蓄水位，特別在后汛期，重視中長期天氣預(yù)報和臺風(fēng)動向，進行湖庫蓄水調(diào)度。即使在非汛期，做好蓄水保水的同時，要防范可能發(fā)生的秋汛、春汛、初夏汛。

（6）強化統(tǒng)一調(diào)度。水旱災(zāi)害防御調(diào)度是通過各級水利部門所轄的相關(guān)工程共同執(zhí)行調(diào)度指令來實現(xiàn)，任何一個環(huán)節(jié)、工程都不能馬虎。如果有一個工程不按要求執(zhí)行指令或突發(fā)意外情況，就會打亂局部甚至整體的調(diào)度部署，直接影響到局部河段乃至整體的防洪安全、供水安全，甚至航運都會發(fā)生問題，因此，各地要堅持樹立“一盤棋”思想，密切配合，服從統(tǒng)一調(diào)度，嚴(yán)格執(zhí)行上級水行政主管部門的調(diào)度指令，不能各行其是；如有問題可能影響調(diào)度執(zhí)行時要及時反饋上級調(diào)度部門，以便及時調(diào)整調(diào)度，同時工程主管單位要迅速處理問題，避免帶來不利后果。

4 結(jié) 語

水旱災(zāi)害防御調(diào)度是個系統(tǒng)工程，必須以系統(tǒng)思維組織開展水旱災(zāi)害防御調(diào)度，實現(xiàn)科學(xué)調(diào)度、精準(zhǔn)調(diào)度。對防洪而言，全面掌握流域的雨水情、從整體到局部、節(jié)點工程的防洪泄洪行洪能力，通過全面分析研判，合理安排洪水出路；對抗旱而言，了解供水區(qū)域及相關(guān)流域的旱情及趨勢、可供水源分布、每個工程的調(diào)水引水能力、各地用水需求，通過合理調(diào)配水量，充分發(fā)揮有限水資源的效益。

當(dāng)前要抓住智慧水利及數(shù)字孿生水網(wǎng)建設(shè)的契機，加快構(gòu)建水旱災(zāi)害防御調(diào)度數(shù)字化場景。采用數(shù)字仿真等可視化技術(shù)，以流域或區(qū)域為單元，對物理河流、水利水電等控制性工程、引調(diào)水工程和重要取水口等進行精細(xì)化建模，構(gòu)建流域或區(qū)域水旱災(zāi)害防御調(diào)度數(shù)字化場景，實現(xiàn)數(shù)字化場景真實再現(xiàn)和動態(tài)展示。按照預(yù)報、預(yù)演、預(yù)警、預(yù)案“四預(yù)”要求，推進水旱災(zāi)害防御調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用，基于不同時間尺度的降水徑流預(yù)報和需水預(yù)測，以系統(tǒng)思維建立預(yù)報調(diào)度模型，制定流域或區(qū)域調(diào)度計劃，完善風(fēng)險預(yù)警等算法，優(yōu)化洪澇調(diào)度、水量調(diào)度，進一步提高調(diào)度精準(zhǔn)性，提供水旱災(zāi)害防御調(diào)度決策支持，將水旱災(zāi)害損失降到最低，為經(jīng)濟社會穩(wěn)步發(fā)展提供水安全保障。