漢江流域洪水資源利用約束機(jī)制及調(diào)控模式研究

鄒振華 郭含 尹志

摘要：

以強(qiáng)化漢江流域洪水資源調(diào)控能力，提高流域水資源綜合利用效益為目標(biāo)，研究梳理了洪水資源利用的科學(xué)概念、內(nèi)涵及其調(diào)控模式；針對(duì)漢江流域雨洪特性及水工程運(yùn)行實(shí)踐，系統(tǒng)識(shí)別了流域洪水資源利用的防洪安全約束及河道內(nèi)需水保障約束，并構(gòu)建了基于預(yù)報(bào)預(yù)泄的汛期運(yùn)行水位動(dòng)態(tài)調(diào)控模式，針對(duì)豐、平、枯等不同頻率典型洪水開(kāi)展洪水資源利用效益評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：安康、潘口和丹江口水庫(kù)汛期運(yùn)行水位分別按2，3 m和1.5 m上浮控制運(yùn)行時(shí)，針對(duì)各頻率典型洪水，可在有效控制域內(nèi)平均新增供水量2.7億 m3，新增發(fā)電量3.87億kW·h，減少棄水量21.1億m3。研究成果對(duì)夯實(shí)流域洪水資源利用的基礎(chǔ)理論及實(shí)踐應(yīng)用具有重要作用。

關(guān) 鍵 詞：

洪水資源； 約束機(jī)制； 調(diào)控模式； 漢江流域

中圖法分類(lèi)號(hào)： TV213.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.07.002

0 引 言

洪水資源是流域水資源的一種特殊形式，是地表水資源量的重要組成部分［1］。在氣候變化及社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展驅(qū)動(dòng)下，中國(guó)社會(huì)用水需求不斷增加。且受地域水資源時(shí)空分布不均影響，水資源短缺及供需矛盾事態(tài)正日益嚴(yán)峻。在此背景下作為緩解當(dāng)前水資源短缺的一個(gè)重要途徑，流域洪水資源利用在水資源開(kāi)發(fā)利用和時(shí)空重分配中占有極其重要的地位。

為有效提高水資源利用率、強(qiáng)化節(jié)約集約利用，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外洪水資源利用研究及實(shí)踐正廣泛開(kāi)展且不斷深入。如胡慶芳等［2-3］立足水工程調(diào)控能力和河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水等約束，提出了流域洪水資源利用評(píng)價(jià)模式及測(cè)評(píng)方法；王宗志等［4］進(jìn)一步深入理論解析，建立了流域洪水資源利用的概念性模型，辨析了洪水資源評(píng)價(jià)的若干概念及其相關(guān)關(guān)系；胡向陽(yáng)等［5］則從實(shí)際洪水利用模式出發(fā)，提出了中小洪水資源利用的效益風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系，構(gòu)建了洪水資源利用的基本原則及調(diào)控模式；Wang等［6］綜合水庫(kù)調(diào)節(jié)能力、生產(chǎn)生活需水及下游生態(tài)用水約束，提出了兼顧各約束的洪水潛力評(píng)價(jià)方法；Deng等［7］梳理了雨洪資源利用的概念性模型，提出了雨洪可利用性評(píng)價(jià)的一般性方法，并繪制了流域洪水資源可量性分布圖；Hua等［8］進(jìn)一步落腳水工程調(diào)控模式，基于容量約束預(yù)泄，提出考慮枯水期持續(xù)時(shí)間和洪水預(yù)報(bào)預(yù)見(jiàn)期的水庫(kù)水位動(dòng)態(tài)控制方法，在未增加防洪風(fēng)險(xiǎn)前提下有效利用洪水資源?？梢?jiàn)，現(xiàn)階段洪水資源利用模式主要以水工程為載體，以其運(yùn)用方式為調(diào)控過(guò)程，有效實(shí)現(xiàn)洪水資源的疏導(dǎo)、積蓄及再利用。洪水資源利用的核心始終是如何在確保防洪、生態(tài)環(huán)境、生產(chǎn)生活等約束安全下，通過(guò)優(yōu)化洪水調(diào)控模式，實(shí)現(xiàn)洪水資源的高效利用，這對(duì)于調(diào)節(jié)中國(guó)水資源的時(shí)空分布不均、合理配置水資源具有重要意義［9-10］。

漢江流域是中國(guó)重要的水源涵養(yǎng)區(qū)，也是南水北調(diào)中線(xiàn)工程的水源地［11］，水安全問(wèn)題是保障南水北調(diào)中線(xiàn)工程高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵，也是流域內(nèi)外社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。但漢江流域水資源年內(nèi)分配極不均勻，年際變化大且空間不均，外加近年上游來(lái)水趨勢(shì)性偏枯，使得流域面臨內(nèi)外用水統(tǒng)籌難度加大、枯期水資源配置矛盾突出、水資源開(kāi)發(fā)和保護(hù)協(xié)同共生困難等問(wèn)題。同時(shí)漢江流域水工程建設(shè)正按規(guī)劃趨于完備，不僅建有石泉、安康、潘口、黃龍灘、丹江口、三里坪、鴨河口等大中型水利樞紐，還實(shí)施有引漢濟(jì)渭（在建）、南水北調(diào)中線(xiàn)、鄂北地區(qū)水資源配置及引江補(bǔ)漢（在建）等大型跨流域調(diào)水工程。漢江中下游沿線(xiàn)除杜家臺(tái)蓄滯洪區(qū)和14處分蓄洪民垸外，還配套建設(shè)有王甫洲、新集（在建）、崔家營(yíng)、雅口、碾盤(pán)山（在建）、興隆等梯級(jí)樞紐。眾多水工程建設(shè)使得漢江流域正面臨更加復(fù)雜的水資源變化情勢(shì)。研究該流域洪水資源利用問(wèn)題，探索安全有效的洪水資源利用模式，對(duì)于協(xié)調(diào)好防洪與興利矛盾、優(yōu)化好水資源統(tǒng)一配置，提高水資源綜合利用效益十分重要。

在此背景下，本文以持續(xù)提高漢江流域洪水資源利用能力為目標(biāo)，在系統(tǒng)梳理洪水資源利用相關(guān)概念及調(diào)控模式的基礎(chǔ)上，立足漢江流域雨洪特性及水工程建設(shè)實(shí)踐，解析流域現(xiàn)狀洪水資源安全利用的有關(guān)約束條件，并以此構(gòu)建基于預(yù)報(bào)預(yù)泄的汛期運(yùn)行水位多方案動(dòng)態(tài)調(diào)控模式，比較評(píng)價(jià)各調(diào)控模式下系統(tǒng)供水量及發(fā)電量增益，以期深化流域洪水資源利用實(shí)踐，為提高流域水資源綜合利用效率提供技術(shù)支撐。

1 漢江流域基本情況

1.1 區(qū)域水系

漢江又稱(chēng)漢水，是長(zhǎng)江中游最大支流，發(fā)源于陜西省境內(nèi)秦嶺南麓，全長(zhǎng)1 577 km，流經(jīng)陜西、湖北兩省，于武漢市漢口龍王廟處匯入長(zhǎng)江，流域面積約15.9萬(wàn)km2。漢江流域整體地勢(shì)西高東低，西部為中低山區(qū)，東部為丘陵平原。漢江干流丹江口水庫(kù)以上為上游，河長(zhǎng)925 km，流域面積9.52萬(wàn)km2，地勢(shì)起伏較大，南、北分別是大巴山和秦嶺山地，中間為漢水谷地；丹江口水庫(kù)至鐘祥段為中游，河長(zhǎng)270 km，流域面積4.68萬(wàn)km2，地勢(shì)相對(duì)平坦，南、北分別為武當(dāng)山和伏牛山，中間是南陽(yáng)盆地；鐘祥以下為下游，河長(zhǎng)382 km，流域面積1.70萬(wàn)km2，地勢(shì)平坦，屬江漢平原［12］。

漢江流域水系發(fā)育呈葉脈狀，支流一般短小，左右岸支流不平衡。流域內(nèi)集水面積大于1 000 km2的一級(jí)支流有21條，其中面積超過(guò)1萬(wàn)km2的有堵河、丹江、唐白河。根據(jù)流域地形、水系特點(diǎn)及區(qū)域水資源綜合利用情況，將流域劃分為丹江口水庫(kù)以上、唐白河及丹江口水庫(kù)以下干流3個(gè)水資源分區(qū)［13］。漢江流域地理分區(qū)及水系分布見(jiàn)圖1。

1.2 雨洪特性

漢江流域地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，溫和濕潤(rùn)，年均降水量894 mm（1956～2016年），水量較充沛。但降水年內(nèi)分配不均，主要集中在汛期5～9月，且降水空間分布差異較大，呈南岸大于北岸，上、下游大，中游小的空間分布格局［12］。經(jīng)長(zhǎng)歷時(shí)暴雨資料統(tǒng)計(jì)，流域暴雨多發(fā)生在6～10月，具有前后期暴雨顯著特點(diǎn)。夏季暴雨主要發(fā)生于陜西省白河縣以下的堵河、南河和唐白河；秋季暴雨多發(fā)生在白河縣以上的米倉(cāng)山、大巴山一帶。近年來(lái)流域西南部漢中、安康、神農(nóng)架及漢江下游天門(mén)、仙桃等地降水呈現(xiàn)不同程度上升變化趨勢(shì)［13］。

漢江徑流由降水補(bǔ)給，洪水由暴雨產(chǎn)生，水量豐沛。徑流年內(nèi)分配與降水相應(yīng)，主要集中于5～10月，占全年的75%～80%，常表現(xiàn)為汛期徑流量大而集中、非汛期徑流量少而不穩(wěn)等特性［14］。漢江流域主汛期6～10月，有較明顯的夏秋洪水分期特征。其中6月20日至8月20日間的洪水為夏季洪水，往往是全流域洪水；8月20日至10月15日間的洪水為秋季洪水，多來(lái)自上游地區(qū)。

1.3 水利工程

漢江流域已初步形成以大、中、小型水庫(kù)調(diào)蓄和引提水工程為主體，跨流域引水為補(bǔ)充的水資源利用體系。流域內(nèi)已建各類(lèi)水庫(kù)2 987座、塘堰2.91萬(wàn)處，總庫(kù)容約559億m3；已建引提水工程2.36萬(wàn)處，引水規(guī)模達(dá)2 515 m3/s［15］。漢江干流建設(shè)有黃金峽（在建）-石泉-喜河-安康-旬陽(yáng)（在建）-蜀河-白河（在建）-孤山（在建）-丹江口-王甫洲-新集（在建）-崔家營(yíng)-雅口（在建）-碾盤(pán)山（在建）-興隆等15級(jí)樞紐，實(shí)施有引江濟(jì)漢、引乾濟(jì)石、引漢濟(jì)渭（在建）、南水北調(diào)中線(xiàn)、鄂北地區(qū)水資源配置及引江補(bǔ)漢（在建）等跨流域調(diào)水工程。流域內(nèi)總庫(kù)容在10億m3以上的水庫(kù)有丹江口、安康、黃龍灘、潘口、鴨河口等5座水庫(kù)，對(duì)漢江徑流的年內(nèi)分配和洪水產(chǎn)生較大的影響［16］。漢江流域主要水利工程概化布置見(jiàn)圖2。

2 洪水資源利用概念及模式

2.1 洪水資源利用概念

洪水的突出特征是資源和災(zāi)害兩重性。洪水一方面是可供生產(chǎn)、生活所用的水資源，另一方面因集中性強(qiáng)而具有極強(qiáng)破壞性。學(xué)界普遍認(rèn)為洪水資源利用一般是采取以“空間”換“時(shí)間”的做法，通過(guò)調(diào)控、疏導(dǎo)或回補(bǔ)工程將洪水存蓄或引導(dǎo)輸送至其他流域，降低洪水災(zāi)害屬性，提升其資源利用屬性的過(guò)程。故可將流域洪水資源利用定義為：依托各類(lèi)水利工程和洪水管理措施，在保障防洪安全、河流健康和適度承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的前提下，對(duì)洪水期河道內(nèi)集中性徑流采取調(diào)控、疏導(dǎo)和回補(bǔ)等措施，使之轉(zhuǎn)化為適宜利用的經(jīng)濟(jì)社會(huì)和生態(tài)環(huán)境用水的過(guò)程［17］。

洪水資源利用包括兩方面內(nèi)涵：① 明確流域洪水資源利用的約束機(jī)制，即以保障流域防洪安全與河流健康運(yùn)行為前提，受流域洪水調(diào)控能力限制。其中防洪安全是洪水資源利用的基本前提，是資源利用的安全上限和基本保障；河流健康運(yùn)行則強(qiáng)調(diào)了資源利用的可持續(xù)性，以維護(hù)好河道生態(tài)環(huán)境及生產(chǎn)系統(tǒng)健康為下限約束。② 界定雨洪資源利用方式及方向，即依托現(xiàn)有工程及管理措施，通過(guò)優(yōu)化水工程運(yùn)用或涉水工程布局，提高流域洪水調(diào)控能力及利用水平。上述洪水資源利用定義點(diǎn)明了洪水資源利用對(duì)象、約束條件，也明確了利用的主要途徑和目標(biāo)。

2.2 洪水資源利用模式

2.2.1 洪水資源利用模式定義

洪水資源利用高度依賴(lài)各類(lèi)水利工程設(shè)施運(yùn)用。流域水利工程，特別是具有調(diào)節(jié)能力的控制性、樞紐性工程是洪水資源利用的基本物質(zhì)基礎(chǔ)。根據(jù)流域防洪系統(tǒng)的組成要素（水庫(kù)、河道、蓄滯洪區(qū)等），當(dāng)前洪水資源利用模式可描述為：在保障流域防洪安全與河流健康前提下，以大型水庫(kù)為主體的洪水調(diào)控系統(tǒng)，以控制性樞紐、堤防、蓄滯洪區(qū)為主體的洪水蓄滯系統(tǒng)，以河道、濕地、湖泊為主體的河網(wǎng)化分泄系統(tǒng)，共同組成流域“點(diǎn)-線(xiàn)-面”洪水資源利用模式［3，9］。洪水資源利用的一般模式見(jiàn)圖3。

洪水資源利用模式的“點(diǎn)”指水庫(kù)調(diào)控系統(tǒng)，技術(shù)手段包括水庫(kù)汛限水位分期或運(yùn)行水位動(dòng)態(tài)控制等；“線(xiàn)”指河網(wǎng)河渠涵閘互濟(jì)調(diào)蓄系統(tǒng)，技術(shù)手段包括河系連通補(bǔ)償優(yōu)化調(diào)控、水工程聯(lián)合調(diào)度等；“面”指蓄滯洪區(qū)、湖泊和濕地控滯系統(tǒng)，技術(shù)手段包括蓄滯洪區(qū)分區(qū)分類(lèi)運(yùn)用、河湖濕地疏導(dǎo)和引調(diào)等。通過(guò)各單項(xiàng)調(diào)控措施組合及優(yōu)化，對(duì)洪水的流域儲(chǔ)水空間進(jìn)行協(xié)調(diào)統(tǒng)籌安排，達(dá)到充分合理利用洪水的目的。

2.2.2 洪水資源利用模式構(gòu)建

洪水資源利用模式常以風(fēng)險(xiǎn)效益進(jìn)行綜合評(píng)判。一般認(rèn)為洪水利用所產(chǎn)生的效益越高，且風(fēng)險(xiǎn)越低，則該洪水資源利用模式越優(yōu)?？刹捎檬剑?）概念性模型原理［7］進(jìn)行表示：

maxXΔW=f（x）-f（x0）=W-W0

maxXΔR=r（x）-r（x0）=R-R0

s.t. O≤O， O≥O—（1）

式中：O為保障流域防洪安全所允許的最大泄流；O—為河流健康及其他基本用水需求保障的最小安全泄量；f（x）為調(diào)控能力x對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)資源利用量；r（x）為調(diào)控能力x對(duì)應(yīng)的水安全風(fēng)險(xiǎn)；ΔW為水系統(tǒng)洪水資源利用變化量；ΔR為洪水利用的風(fēng)險(xiǎn)變化量。

式（1）清晰地描述了洪水資源利用的直接目的、實(shí)現(xiàn)手段及約束條件，即在滿(mǎn)足流域防洪安全及河流健康條件下，通過(guò)提高洪水資源調(diào)控能力，實(shí)現(xiàn)最大化附加效益且最小化附加風(fēng)險(xiǎn)。因此，洪水資源利用評(píng)價(jià)是效益與風(fēng)險(xiǎn)博弈的過(guò)程，也是洪水資源利用方式的優(yōu)選過(guò)程。

漢江中下游干流河道泄流能力沿程減小，洪水來(lái)量大和泄流能力不足的矛盾十分突出。流域洪水資源利用的核心主要以安康、潘口、丹江口等大型水庫(kù)為核心的“點(diǎn)”工程利用模式，通過(guò)汛限水位分期或運(yùn)行水位動(dòng)態(tài)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

基于漢江流域近年洪水資源利用實(shí)踐，本次研究擬構(gòu)建基于預(yù)報(bào)預(yù)泄法的汛期運(yùn)行水位動(dòng)態(tài)控制利用模式，核心是采用自適應(yīng)分級(jí)預(yù)泄法確定水庫(kù)汛期運(yùn)行水位上浮控制域。基本思路是：根據(jù)有效預(yù)見(jiàn)期和下游防洪安全組合流量中允許的水庫(kù)最大下泄流量，確定水庫(kù)汛期水位動(dòng)態(tài)控制域。在有效預(yù)見(jiàn)期內(nèi)根據(jù)泄流能力大小將運(yùn)行水位上浮運(yùn)行實(shí)現(xiàn)洪水資源利用。當(dāng)預(yù)報(bào)有洪水發(fā)生時(shí)，根據(jù)水庫(kù)實(shí)時(shí)水位狀態(tài)自適應(yīng)推求下泄流量，確保在大洪水來(lái)臨時(shí)將庫(kù)水位預(yù)泄至汛限水位，以滿(mǎn)足防洪要求。與傳統(tǒng)方法相比，其創(chuàng)新性在于克服了傳統(tǒng)約束法在預(yù)泄時(shí)一直按下游允許泄量下泄導(dǎo)致水庫(kù)水位削落過(guò)快、洪水過(guò)后水庫(kù)回蓄困難等問(wèn)題，具有可操作性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。涉及的影響因素包括庫(kù)區(qū)水雨情，入庫(kù)洪水預(yù)報(bào)和預(yù)見(jiàn)期，水庫(kù)泄流能力，以及下游河道防洪、生態(tài)等水安全約束等［18-19］。水庫(kù)運(yùn)行水位上浮控制域基本方程可描述為

zlmax=zlmin+Δz

Δz=f［（qmax-Qin）×T］

（2）

式中：Zlmax為汛期水位上浮控制域值；Zlmin為下限值；T為有效預(yù)見(jiàn)期；qmax為下游防洪點(diǎn)安全泄流約束；Qin為Δt內(nèi)考慮預(yù)報(bào)誤差的平均入庫(kù)流量；f［］為水位庫(kù)容關(guān)系函數(shù)。

3 漢江洪水資源安全利用約束

3.1 河段防洪安全約束

漢江流域防洪風(fēng)險(xiǎn)主要聚焦在漢江中下游流域。近年來(lái)按照“上蓄下疏、蓄泄兼籌、適當(dāng)擴(kuò)大中下游泄量”的防洪治理原則，漢江中下游已基本形成以堤防為基礎(chǔ)，丹江口水庫(kù)為骨干，支流潘口、三里坪、鴨河口等水庫(kù)攔蓄和杜家臺(tái)分洪、東荊河分流配合，中游民垸分蓄洪、河道整治相配套，結(jié)合防洪非工程措施組成的綜合防洪體系［15］。

丹江口水利樞紐是漢江中下游防洪系統(tǒng)的主體，除自身防洪安全約束外，還承擔(dān)著以碾盤(pán)山為控制點(diǎn)的分級(jí)控泄約束。不同來(lái)水條件下漢江中下游防洪控制河段允許安全泄量約束見(jiàn)表1，丹江口水利樞紐主要特征參數(shù)見(jiàn)表2。碾盤(pán)山至皇莊河段允許最大泄量為30 000 m3/s，沙洋至新溝河段允許最大泄量為19 400 m3/s。由于漢江干流越往下游河道越窄，故安全泄量越小。

3.2 河道內(nèi)需水保障約束

（1） 生態(tài)環(huán)境基流。

生態(tài)基流是指維持河床基本形態(tài)，保障河道輸水能力，保持水體一定自?xún)裟芰Φ淖钚×髁?，是洪水資源利用的下限約束。采用Qp法、Tennant 法等［20］水文學(xué)法中常用的代表方法，根據(jù)1956～2021年水文系列計(jì)算各主要控制斷面生態(tài)流量，并與已批復(fù)生態(tài)流量保障目標(biāo)相協(xié)調(diào)［21］，計(jì)算成果見(jiàn)表3。其中黃家港、皇莊斷面生態(tài)基流分別為174 m3/s和200 m3/s，約占其斷面年均流量的14.7%和12.7%。

（2） 航運(yùn)用水基流。

航運(yùn)需水為河道內(nèi)基本用水，不消耗水量，但需根據(jù)航道條件保持一定流量，以維持必要的航深和航寬，通常以最低通航水深90%～95%保證率對(duì)應(yīng)的流量作為航運(yùn)用水基流，其中黃家港、皇莊斷面航運(yùn)基流分別為490 m3/s和500 m3/s，約占其斷面年均流量的41.5%和31.8%。

（3） 最小下泄流量。

最小下泄流量是指在維持河床生態(tài)環(huán)境基流基礎(chǔ)上，綜合考慮斷面下游區(qū)間生產(chǎn)生活和航運(yùn)的用水要求而綜合確定的斷面最小下泄流量。參考已批復(fù)水量分配方案成果［22］，漢江流域主要控制斷面最小下泄流量見(jiàn)表3。顯然，最小下泄水量為流域洪水資源利用過(guò)程中需在河道內(nèi)蓄存的最小水量。

4 漢江洪水資源利用調(diào)控模式解析

4.1 洪水調(diào)控模式構(gòu)建

根據(jù)漢江流域防洪體系建設(shè)，選取漢江上游調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)的安康、潘口、丹江口等水利樞紐為研究對(duì)象，構(gòu)建基于預(yù)報(bào)預(yù)泄法的汛期運(yùn)行水位動(dòng)態(tài)控制利用模式。并綜合選取1983，2010，2007，2015，2016等典型年汛期5～10月洪水過(guò)程，分別代表特豐、豐、平、枯、特枯等不同量級(jí)水文條件開(kāi)展模式評(píng)價(jià)研究。不同量級(jí)代表年如表4所列。

預(yù)報(bào)預(yù)泄法首先根據(jù)預(yù)報(bào)精度及預(yù)見(jiàn)期、河道安全泄量、水庫(kù)防洪安全約束，推求汛期運(yùn)行水位最大上浮控制域，即安康、潘口及丹江口水庫(kù)汛期水位上浮控制域分別為2，3 m和1.5 m。

以各水庫(kù)控制域?yàn)榛A(chǔ)制定動(dòng)態(tài)上浮策略。其中安康、潘口水庫(kù)上浮水位按控制域50%，100%設(shè)定，丹江口水庫(kù)按50%，80%，100%設(shè)定?？紤]不同上浮水位組合，擬定13種水庫(kù)群汛期動(dòng)態(tài)調(diào)控模式，如表5所列。其中模式1為常規(guī)調(diào)度方式，模式2～13為預(yù)報(bào)預(yù)泄方式，即安康、潘口水庫(kù)汛期水位運(yùn)行范圍分別為325.00～327.00 m和347.60～350.60 m，丹江口水庫(kù)夏、秋汛期水位運(yùn)行范圍分別為160.00～161.50 m和163.50～165.00 m。各水庫(kù)預(yù)報(bào)預(yù)見(jiàn)期均為3 d。

4.2 洪水資源利用評(píng)價(jià)

根據(jù)不同洪水資源利用調(diào)控方案，對(duì)各典型年汛期5～10月洪水過(guò)程進(jìn)行水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)節(jié)，得到各方案綜合效益對(duì)比成果，如表6所列。由表可知，在各典型年平均條件下，各模式綜合攔蓄洪量39.0～39.8億m3，供水量49.8～52.5億m3，發(fā)電量56.4～60.2億kW·h，棄水量280.4～301.5億m3。相比常規(guī)模式（模式1），模式7的綜合效益最好。在安康、潘口和丹江口水庫(kù)汛期水位均按2，3 m和1.5 m上浮控制運(yùn)行時(shí)，各典型年平均可新增供水量2.7億m3，增益5.42%；新增發(fā)電量3.87億kW·h，增益6.86%；減少棄水量21.1億m3，增益7.00%（見(jiàn)圖4），洪水資源利用效益顯著。

5 結(jié) 論

本文系統(tǒng)梳理了洪水資源利用的相關(guān)概念及調(diào)控模式，解析了漢江流域洪水資源安全利用有關(guān)約束條件，構(gòu)建并評(píng)價(jià)了汛期運(yùn)行水位動(dòng)態(tài)控制模式的效果增益，研究成果對(duì)夯實(shí)流域洪水資源利用的基礎(chǔ)理論及實(shí)際應(yīng)用具有重要作用。研究得出的主要結(jié)論如下：

（1） 洪水資源利用是依托各類(lèi)水利工程和洪水管理措施，在保障防洪安全、河流健康的前提下，通過(guò)“點(diǎn)-線(xiàn)-面”洪水資源利用模式，對(duì)洪水期河道內(nèi)集中性徑流采取調(diào)控、疏導(dǎo)和回補(bǔ)等措施，使之轉(zhuǎn)化為適宜利用的經(jīng)濟(jì)社會(huì)和生態(tài)環(huán)境用水過(guò)程。

（2） 本文系統(tǒng)識(shí)別了漢江流域洪水資源安全利用的防洪安全約束及河道內(nèi)需水保障約束，構(gòu)建了基于預(yù)報(bào)預(yù)泄法的汛期運(yùn)行水位動(dòng)態(tài)控制調(diào)控模式，針對(duì)各頻率典型洪水，在有效控制域內(nèi)可實(shí)現(xiàn)新增供水量2.7億m3，新增發(fā)電量3.87億kW·h，減少棄水量21.1億m3。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 王宗志，程亮，劉友春，等.流域洪水資源利用的現(xiàn)狀與潛力評(píng)估方法［J］.水利學(xué)報(bào)，2014，45（4）：474-481.

［2］ 胡慶芳，王銀堂.海河流域洪水資源利用評(píng)價(jià)研究［J］.水文，2009，29（5）：6-12.

［3］ 胡慶芳，王銀堂，楊大文.流域洪水資源可利用量和利用潛力的評(píng)估方法及實(shí)例研究［J］.水力發(fā)電學(xué)報(bào)，2010，29（4）：20-27.

［4］ 王宗志，王銀堂，胡四一，等.流域洪水資源利用的理論框架探討：定量解析［J］.水利學(xué)報(bào)，2017，48（8）：883-891.

［5］ 胡向陽(yáng)，鄒強(qiáng)，周曼.三峽水庫(kù)洪水資源利用Ⅰ：調(diào)度方式和效益分析［J］.人民長(zhǎng)江，2018，49（3）：15-22.

［6］ WANG K，WANG Z Z，LIU K L，et al.Assessing the floodwater utilization potential in a reservoir-controlled watershed：a novel method considering engineering regulations and an empirical case from China［J］.Ecological Informatics，2022，68：101581.

［7］ DENG P X，XU G H，BING J P，et al.Evaluation method of rain-flood resource utilization availability and its application in the Hanjiang River Basin［J］.Water Supply，2020，20（8）：3557-3575.

［8］ HUA L J L，WAN X Y，WANG X H，et al.Floodwater utilization based on reservoir pre-release strategy considering the worst-case scenario［J］.Water，2020，12（3）：892.

［9］ 王銀堂，胡慶芳，葛慧，劉勇，崔婷婷.漢江流域洪水資源利用與調(diào)控技術(shù)研究［C］∥中國(guó)水利學(xué)會(huì)2015學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下冊(cè)），2015：18-26.

［10］ 邴建平，鄧鵬鑫，徐長(zhǎng)江.漢江上游雨洪可利用量評(píng)估及對(duì)需水約束的響應(yīng)［C］∥中國(guó)水利學(xué)會(huì)2020學(xué)術(shù)年會(huì)論文集第四分冊(cè)，2020：333-339.

［11］ 胡硯霞，于興修，廖雯，等.漢江流域產(chǎn)水量時(shí)空格局及影響因素研究［J］.長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2022，31（1）：73-82.

［12］ DENG P X，ZHANG M Y，BING J P，et al.Evaluation of the GSMaP_Gauge products using rain gauge observations and SWAT model in the Upper Hanjiang River Basin［J］.Atmospheric Research，2019，219：153-165.

［13］ 鄧鵬鑫，邴建平，賈建偉，等.漢江流域1956～2016年汛期降水時(shí)空演變格局［J］.長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2018，27（9）：2132-2141.

［14］ 王棟，吳棟棟，解效白，等.漢江流域汛期徑流時(shí)空變化特征研究［J］.人民珠江，2020，41（4）：30-39.

［15］ 水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì).漢江流域綜合規(guī)劃［R］.武漢：水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì)，2021.

［16］ 唐湘茜，雷靜，吳澤宇，等.漢江流域及南水北調(diào)中線(xiàn)工程水量調(diào)度保障技術(shù)［J］.水利水電快報(bào)，2020，41（6）：6-7.

［17］ 胡慶芳，王銀堂，鄧鵬鑫，等.對(duì)雨洪資源利用的再認(rèn)識(shí)［J］.水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào)，2023（1）：149-160.

［18］ 中華人民共和國(guó)水利部.水利部關(guān)于丹江口水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度方案（2021年度）的批復(fù)（水防［2021］179號(hào)）［Z］.北京：中華人民共和國(guó)水利部，2021.

［19］ 張利升，張睿，孟明星.丹江口水利樞紐供水調(diào)度方式［J］.南水北調(diào)與水利科技，2017，15（3）：25-29.

［20］ 解瑩，聞建偉，文威，等.阿什河生態(tài)流量確定分析研究［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2021，44（增2）：223-228.

［21］ 中華人民共和國(guó)水利部.水利部關(guān)于印發(fā)第一批重點(diǎn)河湖生態(tài)流量保障目標(biāo)的函（水資管函［2020］43號(hào)）［Z］.北京：中華人民共和國(guó)水利部，2020.

［22］ 中華人民共和國(guó)水利部.水利部關(guān)于漢江流域水量分配方案的批復(fù)（水資源［2016］262號(hào)）［Z］.北京：中華人民共和國(guó)水利部，2016.

（編輯：謝玲嫻）

Constraints mechanism of flood resources utilization and control modes in Hanjiang River basin

ZOU Zhenhua，GUO Han，YIN Zhi

（Hydrology and Water Resources Survey Bureau of Middle Reaches of Changjiang River，Bureau of Hydrology of Changjiang Water Resources Commission，Wuhan 430014，China）

Abstract：

For strengthening and improving the control capability of flood resources in the Hanjiang River basin and increasing the benefits of comprehensive utilization of water resources，the scientific concept，connotation and regulation mode of flood resource utilization were studied.Aiming at the rain-flood characteristics in the Hanjiang River basin and the operation of water projects，we systematically identified the constraints of flood control and water demand in river channel during the flood resources utilization.Then a dynamic water level regulation model for flood season based on forecast and pre-discharge was constructed，and the benefit evaluation of flood resource utilization was performed for typical floods with different frequencies such as flood，normal and dry.It is found that when the operating water levels of the Ankang，Pankou and Danjiangkou reservoirs were raised by 2 m，3 m and 1.5 m respectively during the flood season，for typical floods of each frequency，an average of an additional water supply of 270 million m3 and an additional power generation of 387 million kW·h could be achieved，and 2.11 billion m3 abandoned water could be avoided，which gained 5.42%～7.00% more benefits compared with traditional operation scheme.The results play an important role in consolidating the basic theory and practical application of flood resource utilization in the Hanjiang River basin.

Key words：

flood resources；restraint mechanism；regulation mode；Hanjiang River basin