江苏省淮河流域水情急转规律及调度应用研究

高 菲，刘宏伟，朱建英，邵园园，黄元昊，杨 惠

（1.江苏省防汛防旱指挥部办公室，江苏 南京 210029；2.南京水利科学研究院，江苏 南京 210029；3.江苏省秦淮河水利工程管理处，江苏 南京 210000；4.苏州市水文水资源勘测局，江苏 苏州 215000）

1 概况

淮河流域介于长江和黄河流域之间，地处东亚季风区，降水时空分布不均，年内、年际变化明显[1]。江苏省内淮河流域面积6.40万km2，分为淮河和沂沭泗两大水系。其中淮河水系3.86万km2，洪水主要来自淮干上游、淮南山区和伏牛山区；沂沭泗水系2.54万km2，洪水主要来自沂沭河、南四湖（包括泗河）和邳苍地区（即运河水系）。

受地理位置、下垫面条件和气候条件等多方面因素的影响，淮河流域的干旱和洪涝灾害频繁。短期内遭遇干旱和洪涝灾害的急剧转变，其灾害损失远远超过单一的干旱或者洪涝灾害。一旦遭遇水情急转（旱涝急转或涝旱急转），对人民生活、工农业生产及自然生态系统产生灾害性的影响[2]。

因此，研究江苏省淮河流域水情急转事件的演变规律，对优化防汛防旱调度，降低水情急转灾害风险，实现水资源合理调配，缓解水资源供需矛盾，具有重要的实践意义。

汉江是全国第一批开展水量分配的跨省河流，流域用水总量管理指标以2030年指标作为红线，以2015年和2020年指标作为阶段管理目标。根据汉江流域实际情况及特点，以《综合规划》和流域水资源开发利用的现状为基础，以流域水资源可利用量为控制，以各省级行政区的用水总量指标不突破，以保障国家水资源配置供水安全、优先保证生活和生态基本用水为前提，统筹协调河道内外用水，用水总量管理指标分解按全国到长江流域片、长江流域片到省级行政区、省级行政区到水资源二级区及河流水系、水资源二级区及河流水系到基本控制断面四个层次进行。

2 基础资料和研究方法

2.1 基础资料

“水情急转”事件是干旱和洪涝两种水循环极值过程的极端组合情景。水情急转是季节内降水异常的典型代表，鉴于季节内降水异常所造成灾害的严重性，对该异常现象的研究也越来越受到关注。若流域前期降水持续偏少发生干旱，而后期环流调整导致流域爆发多场暴雨过程，则容易发生旱涝急转，反之易发生涝旱急转，二者统称水情急转。淮河流域降水年内及年际差异较大，是一个旱涝易发地区，加之地形作用，形成了淮河流域“无降水旱、有降水涝、强降水洪”的典型区域旱涝特征。

江苏省淮北地区属水源紧缺地区，易出现干旱。在淮水较丰而沂水较枯时，洪泽湖以上来水可以通过两条线路补给骆马湖：一是由洪泽湖经中运河、徐洪河多梯级翻水解决沿线用水，并可补水入骆马湖；二是从二河闸经淮沭新河自流入淮沭新河供水区，解决宿迁、连云港市沿线用水。淮水北调为战胜江苏省淮北地区干旱、保障社会稳定发挥了重要作用。

本研究根据洪泽湖1959～2013年、骆马湖1965～2013年逐日水位资料，开展两湖水情急转规律研究，以期为淮河流域的防汛防旱提供参考。

2.2 研究方法

为判断水情急转阶段，定义水情急转的识别指标如下：

由式（1）可知，水情急转的强度I与急转前后的水位差成正比，与过渡时间Δt成反比，急转前后水位差越大，过渡时间越短，旱涝急转的强度就越大。对于过渡期稍大于10 d的情况，若水位变差较大，亦可视作一次水情急转，可用临界水位变率I*由式（2）判别，即水情急转强度I大于临界水位变率I*时，亦视为发生了水情急转。

（4）发生时间分析：洪泽湖发生涝旱急转主要在6月中旬和下旬，旱涝急转主要在6月下旬、7月上旬和中旬；骆马湖发生旱涝急转主要在6月下旬、7月上旬和中旬，统计年份内没有发生涝旱急转。

（3）10 d以内由非旱期迅速转为干旱期可视为一次涝旱急转；

式中：Z汛限为汛限水位，Z旱限为旱限水位。

（4）水情急转的强度I定义如下：

本研究所有数据均通过统计学软件SPSS20.0统计处理，计数资料以n（%） 表示，用χ2检验；计量资料用（±s）表示，用t检验，若P＜0.05，提示差异有统计学意义。

（1）连续15 d以上湖泊水位处于旱限水位以下视为干旱期，连续10 d以上湖泊水位处于汛限水位以上视为非旱期；

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3 结果与分析

（1）由式（2）推算可知：洪泽湖临界水位变率I*为7 cm/d，骆马湖为12 cm/d。按照水情急转识别标准挑选出了洪泽湖、骆马湖水情急转事件及其旱涝典型年份，详见表1～表3；洪泽湖、骆马湖水情急转典型年份展示如图1～图3，为清晰展示水情急转情况，将水位连续大于汛限水位或连续小于旱限水位时段内的逐日水位用该时段水位均值代替，得到图中“处理后逐日水位”。

（2）发生总频次分析：统计年份中，旱涝急转发生的次数多于涝旱急转的次数；洪泽湖旱涝急转、涝旱急转均有发生；骆马湖发生过旱涝急转，没有发生过涝旱急转，这主要是因为当骆马湖蓄水不足时，可提前调度实施江淮水北调，补水入骆马湖。

（3）发生频次分析：1959～2013年55年间，洪泽湖发生涝旱急转6次，约9年一次；旱涝急转17次，约3年一次。1965～2013年49年间，骆马湖发生旱涝急转14次，约3.5年一次，统计年份内没有发生涝旱急转。

（2）10 d以内由干旱期迅速转为非旱期可视为一次旱涝急转；

表2 洪泽湖旱涝急转统计分析

表3 骆马湖旱涝急转统计分析

图1 洪泽湖旱涝急转典型年份示例

图2 洪泽湖涝旱急转典型年份示例

图3 骆马湖旱涝急转典型年份示例

4 调度实例

目前，江苏省淮河、沂沭泗河水系尚未制定水资源调度方案，调度启用条件、调度能力、保障措施、措施风险等仍不明确，因此研究淮沂水系水资源联合调度实例，对于充分利用淮沂两大水系水资源、缓解淮河流域水资源供需矛盾、提高流域抗旱减灾能力具有现实意义，亦为淮沂两大水系水资源科学调度提供依据。

4.1 淮水北调（引淮济沂）

由于淮、沂沭泗两大水系洪水发源地不同，且淮河流域降水时空分布不均，因此两大水系存在丰枯不同步的情况[3-4]。由此可见，淮河水系、沂沭泗水系水资源条件不同，存在水资源互调的水量条件。洪泽湖、骆马湖分别是两大水系中具有调蓄作用的大型湖泊，具有滞蓄洪水、调节水量的功能，对区域的防汛抗旱、水资源利用、生态用水等起到重要作用。两湖通过二河、中运河、徐洪河等河道联通，实现淮、沂沭泗水系水资源的跨流域互济互调，既可“淮水北调、引淮济沂”，在沂水丰、淮水枯的年份，还可实现“沂水南调、引沂济淮”，使水资源得到合理的配置利用。

4.2 沂水南调（引沂济淮）

在沂水较丰而淮水较枯，不能满足其下游地区工农业用水时，骆马湖以上来水可以通过两条线路补给洪泽湖：一是通过中运河经皂河闸、宿迁闸、刘老涧闸、泗阳闸入二河，再经二河闸倒灌入洪泽湖，或补给淮阴闸以下的洪泽湖灌区灌溉；二是通过徐洪河经刘集地涵上层闸门、废黄河北闸、沙集闸直接进入洪泽湖，经洪泽湖调蓄后再调度给淮河下游地区用水。

式中：Z1为非旱期的平均水位，Z2为干旱期的平均水位，Δt为水情急转的过渡期。

在干旱年份，往往发生淮沂沭泗诸河长期断流的情况，致使抗旱水源紧缺，但在抗旱后期，有时会出现沂沭泗流域降雨来水而淮河干流仍然断流、洪泽湖蓄水严重不足的状况，采取“沂水南调”措施，可以充分利用骆马湖洪水资源，通过中运河和徐洪河（1993年建成）向蓄水不足的洪泽湖及其灌区供（补）水。历史上大旱的1978、1994、2001年曾实施“引沂济淮”，有效地缓解了洪泽湖及其周边旱情，入淮水量分别达9亿m3、11.4亿 m3、8.41亿 m3。2013年和2017年针对沂丰淮枯的水情，为充分利用沂沭泗地区雨洪资源，缓解洪泽湖水源不足的矛盾，组织实施“引沂济淮”，入淮水量分别达6.8亿m3、8.2亿m3。多年调度实践表明，“引沂济淮”有效地缓解了淮河下游地区水源不足的矛盾，实现了洪水资源化，同时确保了骆马湖下游地区的防洪安全。

5 结语

（1）淮河流域降水年内及年际差异较大，是一个旱涝易发地区，加之地形作用，形成了淮河流域“无降水旱，有降水涝，强降水洪”的典型区域旱涝特征。短期内遭遇干旱和洪涝灾害的急剧转变，其灾害损失远远超过单一的干旱或者洪涝灾害。

根据上述讨论，本研究的目的是更准确地评估接受性词汇和产出性词汇和语言能力之间的关系。本研究试图考察词汇量的大小有两个主要原因。首先，最重要的原因是很难用单一的工具来衡量词汇知识深度的所有成分。其次，词汇量的大小被称为有效阅读的重要预测因子，学术成功的一个重要的预测指标。

当角度环有偏差的时候，电机本身也会存在一定的速度，倒立摆以什么速度维持平衡，光靠直立环无法做到。因此该系统加入了速度环，采用PID控制器中的PI控制器控制速度环输出的PWM值。

（2）淮沂两大水系水资源调度可通过洪泽湖、骆马湖这两个湖泊实现淮沂水量互调。当淮河水系（或沂沭泗水系）出现丰水，而同期沂沭泗水系（或淮河水系）为枯水，则可通过调水的方式，将丰水区的部分水量调往枯水区，减少丰水区的弃水，缓解淮沂水系水资源供需矛盾，实现其水资源合理配置利用。

3．非暴力性。传统的旧意识形态在掩盖社会危机本质、压制人们反抗、维护阶级关系等方面更多的是采用“镇压”“暴力”“斗争”的方式，带有极强的暴力性特征。而科学技术作为一种新的意识形态，超越了旧意识形态，通过满足人们需求，向社会成员提供福利来换取其对资本主义制度忠诚的新意识形态模式，从而“把确定私有经济的资本价值增殖形式和确保群众忠诚的、分配社会补偿的形式，作为政治形式来阐明其维护社会制度的功能性任务，作为舆论工具来满足民众非政治化要求”。［10］(P71)

（3）1959～2013年55年间，洪泽湖发生涝旱急转6次，约9年一次，主要发生在6月中旬和下旬；旱涝急转17次，约3年一次，主要发生在6月下旬、7月上旬和中旬。

（4）1965～2013年49年间，骆马湖发生旱涝急转14次，约3.5年一次，主要发生在6月下旬、7月上旬和中旬，统计年份内没有发生涝旱急转。