长江流域水工程防灾联合调度思考

尚全民，李荣波，2，褚明华，骆进军，闫永銮

（1.水利部水旱灾害防御司，100053，北京；2.长江勘测规划设计研究有限责任公司，430010，武汉）

新中国成立以来，党中央、国务院始终高度重视水旱灾害防御工作，充分发挥社会主义制度优势，开展了大规模的水利工程建设。 长江流域基本形成了以堤防为基础，三峡水库为骨干，其他干支流水库、蓄滞洪区、河道整治等工程与防洪非工程措施相配套的综合防洪体系。 目前，长江流域已建堤防总长约6.4 万km，大型水库300 余座，总调节库容1800 余亿m3，防洪库容约800 亿m3。中下游地区46个国家蓄滞洪区，总蓄洪容积591 亿m3；中型以上泵站55 座、涵闸57 座。推动长江经济带发展、长三角区域一体化等重大国家战略实施，以及满足人民对美好生活的向往，对长江流域水工程联合调度提出了更高要求。 积极推进长江流域水工程联合调度，充分发挥水工程对于兴水利除水害的不可替代作用，为经济社会高质量发展提供坚实支撑和保障，是一项重要而紧迫的任务。 “两个坚持、 三个转变”防灾减灾救灾理念和新时代治水思路为做好水工程调度工作提供了遵循，科技进步为提升调度水平提供了手段。

一、近年调度工作成效

1.调度管理不断规范

《长江流域防洪规划》《长江流域综合规划（2012—2030）》分别于2008年、2012 年经国务院批复， 成为长江流域防汛工作的纲领性文件。2011 年国家防总批复了修订后的《长江洪水调度方案》，2015 年国务院批复了修订后的《长江防御洪水方案》，为长江流域洪水调度提供了法定依据。2012—2018 年， 每年批复的长江流域水库群联合调度方案， 有力加强和规范了水库群联合调度管理，纳入联合调度的水库数量由10 座逐步扩展 到17 座、21 座、28 座 和40 座，范围由长江上游逐步扩展至长江上中游。 2019 年水利部批复的《长江流域水工程联合调度运用计划》， 首次将流域内蓄滞洪区、重要排涝泵站和引调水工程等水工程纳入联合调度范围，数量达到100 座，覆盖长江全流域，长江流域水工程联合调度管理的广度和深度不断拓展。由水利部长江水利委员会牵头， 统筹考虑防洪、供水、生态、发电、航运等方面需求，打破行业部门界限和单一水库调度独自运行的局面，联合发电企业、电网企业、气象水文和航运等部门，初步建立了长江流域水库群联合调度机制，强化统一指挥和统一调度，搭建了长江流域控制性水库群信息共享平台，完善了信息共享机制，收到了良好成效。

2.技术研究稳步推进

自2008 年开始组织开展的以三峡水库为核心的长江上游水库群联合调度研究工作，为联合调度提供了技术支撑。 近年，相继开展了水库群实时洪水预报技术、水库群联合防洪调度技术、水库群联合动态蓄水调度技术、水库群联合运用对下游水文泥沙及其水生态影响、多目标综合调度集成技术等研究，不少研究成果已纳入联合调度方案和相关调度规程，部分成果已纳入国务院批复的 《长江防御洪水方案》，为近年长江流域水库群的联合调度奠定了坚实的技术基础。

3.信息化水平持续提升

依托国家防汛抗旱指挥系统一期工程和二期工程，根据长江防洪调度任务和预报调度需求，集成开发了长江防洪预报调度、洪灾评估和抗旱业务应用等系统，初步实现了基于流域地图的各类信息融合展示、会商汇报演示、 预报调度计算与分析比较、洪水演进范围分析、洪水影响社会经济指标评估与计算、旱情监视预测评估等功能，有效提升了水旱灾害防御调度决策和指挥抢险救灾能力。 在前期成果基础上，继续扩展重要水工程联合调度范围，开展从防汛抗旱调度扩展至以防洪、 应急水量调度为主，兼顾多目标的综合调度研究，联合调度系统正在不断完善。

4.联合调度效益显著发挥

积极开展长江流域水库群联合调度实践，兴利服从防洪，在确保防洪安全的前提下，统筹供水、生态、发电、航运、泥沙等需求，力争充分发挥综合效益。 科学精细调度三峡、丹江口等干支流控制性水库，通过峰前预泄、迎洪削峰错峰拦洪、峰后退水腾库等措施， 显著发挥防洪减灾效益。三峡水库自2008 年试验性蓄水以来， 先后应对了12 次超过5 万m3/s的入库流量，总拦蓄水量超1500 亿m3，多次避免荆江河段、城陵矶河段超警、超保，免于启用蓄滞洪区。 2010年、2012 年三峡水库最大入库流量分别为7 万m3/s、7.12 万m3/s，通过科学调度，下泄流量分别为4 万m3/s、4.5 万m3/s，削峰率分别达42%、36%。 2019年，长江流域922 座大中型水库拦蓄洪水573 亿m3，其中154 座大型水库拦蓄洪水485 亿m3；汛期调度三峡水库减小下泄流量，减轻洞庭湖区和长江中下游干流防洪压力；6 月份联合调度乌江梯级水库群， 错峰12 h，削峰19%，有效减轻了重庆市彭水和武隆县城防洪压力，实现了“零伤亡”和“零转移”的目标。 汛后调度三峡水库连续10 年实现175 m 试验性蓄水目标，为发挥补水、发电等综合效益奠定坚实基础；调度三峡、丹江口以及长江上游水库群加大下泄流量为下游补水，保障了长江、汉江中下游地区及两湖抗旱用水需求。 自2011 年以来连续9 年实施三峡水库生态调度试验共13 次，2019 年共监测到四大家鱼鱼卵总径流量6.68 亿粒、鱼苗总径流量10.3 亿尾， 均为历年最高值，对产漂流性卵鱼类自然繁殖起到了显著促进作用。 三峡水库过闸货运量自2014 年以来连续5 年突破1 亿t，有力促进了长江航运的快速发展和沿江经济的协调发展。 2010 年7 月、2012 年7 月、2018 年8 月长江大洪水期间，调度三峡水库适时减小下泄流量，及时疏散滞留船只，保障了航运安全。2015 年6 月“东方之星”号客轮翻沉，紧急调度三峡水库3 次压减泄量，3 h 内将下泄流量由1.72 万m3/s压减至7 000 m3/s，有效降低沉船区域河道水位、减缓流速，为救援打捞创造了有利条件。

二、水工程联合调度重点需求

1.流域超标洪水防御

洪水灾害领域“黑天鹅”和“灰犀牛”事件需引起高度重视和警惕。 针对流域超标洪水，在加快补齐工程建设短板的基础上， 重点研究长江流域防洪工程体系布局和联合运用，这是有效应对流域超标洪水的胜负手和关键一招。 有序协调长江流域水库、蓄滞洪区、堤防、泵站等水工程，明晰堤防在河道行洪、水库在拦蓄洪水、蓄滞洪区在分蓄洪水、泵站在限滞洪水等方面的作用，搭建长江流域“行、拦、分、排”多维防洪空间布局，推动由单一工程“防洪能力”向工程群组 “防洪合力” 集成的转变，逐段制定洪水防御“作战图”，明确不同控制节点达到或超过不同控制水位、流量后的应对措施，为应对流域超标洪水做好准备。 发生流域超标洪水时，回答好“风险有多大”“风险是否可控”“如何规避风险”等重点关注问题。

2.调度目标多元化

水工程联合调度涉及多目标、多主体，关系复杂、矛盾交织，事关防洪安全、供水安全、生态安全、能源安全和航运安全等，必须从长江流域整体角度出发，统筹好上下游、左右岸、干支流关系，统筹好各个调度主体的多元需求， 充分发挥水工程的综合效益。 要在确保防洪安全的前提下，协调好矛盾各方的竞争协同关系，因地制宜开展供水、生态、发电、泥沙、航运等多目标调度，促进水工程调度目标多元化的高度融合，为实现长江流域防洪保安全、优质水资源、健康水生态、宜居水环境、先进水文化提供强有力的技术支撑与保障。

3.预报调度一体化

预报是调度的基础，实现预报调度一体化，是做好当前长江流域水旱灾害防御调度决策的必然要求。 根据长江流域社会经济发展需求和综合规划安排，明确流域调度目标和调度对象。 长江流域河网水系复杂、目标任务艰巨，往往需要依靠多工程来实现一个调度目标。 比如，对应城陵矶不超过保证水位34.4 m 的调度目标，调度三峡水库是核心，同时需要上游水库群配合拦蓄洪量或削减洪峰，还需要相机调度清江水库群错峰、洞庭湖“四水”水库群拦洪，更恶劣时则要调度蓄滞洪区。 可以看出，调度是对未来水文过程的一种调整，目的是趋利避害，准确掌握调度目标和调度对象未来时间点的水文信息，是做好调度工作的重要基础。 为此，需要打通预报与调度两大业务在基础信息不一致、模型算法不统一、边界条件不协调等方面的壁垒，搭建满足新形势防灾减灾需求的流域水工程预报调度一体化系统，实现预报与调度的深度耦合。

4.综合决策智能化

数据是智能的根本。 调度决策过程产生了大量数据，如何高效整合并有效挖掘其中的价值信息，是提升综合决策智能化水平需要解决的问题。研究调度目标与调度对象间的函数关系，将调度情景与调度方式之间的关联、 调度方案等研究成果规则化，构建水工程联合调度规则库，是实现智能调度的重要步骤。 此外，还需对洪水发生、发展、致灾、消退全过程发生的相关信息进行数字化并记录下来，包括雨情、水情、工情、灾情等数据信息，以及预警发出、工程调度、人员转移、险情抢护等决策信息，搭建场景式案例库， 通过长期数据记录，规范洪水应对过程，记录发掘规律性概念和应对措施。 充分融合调度技术和人工智能、大数据、云计算等先进信息技术， 对决策支持能力提档升级， 实现调度方案优选的智能化，灾情评估的实时化和动态化，调度成果的可视化和科学化。

三、下一步工作建议

1.继续完善水工程联合调度体制机制

经济社会在迅速发展，水工程联合调度的内涵外延需要与时俱进。 按照“水利工程补短板、水利行业强监管”要求，持续推动包括水库、蓄滞洪区、涵闸、泵站等在内的水工程联合调度管理工作稳步迈向新台阶。 结合近年联合调度实践经验， 创新理念，突破传统调度思维，在确保防洪安全的前提下，统筹好水安全、水资源、水生态、水环境，完善管理办法和手段，完善水工程联合调度管理体制机制，健全协调协商、利益补偿、风险控制等方方面面，协调好各部门、各行业、各地区之间的需求，确保调度命令在实时调度过程中有效执行。

2.不断提高水工程联合调度技术水平

联合调度对象已由水库单类工程发展为多类工程，加之未来金沙江乌东德、白鹤滩、雅砻江两河口、大渡河双江口等控制性工程的陆续建成投运，参与调度工程类别多、数量大、目标广， 涉及雨水情汇集、 整理、分析、计算、洪水演进、会商决策、工程调度、灾情分析、情景展示等诸多环节，亟须对现有技术提档升级。 需进一步扎实推进洪水地区组成和洪水特性分析、流域不同水工程防洪能力评价、不同地区防洪需求变化分析等基础工作，推动乌东德、白鹤滩投运后金沙江梯级水库配合三峡水库联合调度研究，加强流域水库群与蓄滞洪区、涵闸、泵站在实时调度层面的联合运用方式， 充分研究人工智能、大数据、云计算、物联网、区块链等先进技术在预报预警、调度管理、风险研判、转移避险、智能决策等方面的应用。

3.强化水工程科学精细调度和监管

加强洪水分析研判，采取预报预泄、拦洪削峰错峰等多种措施，依法依规科学精细调度水工程，充分发挥防洪减灾效益。 适时开展流域水工程多目标调度实践，在防洪保安根本前提下，充分发挥水工程的供水、生态、发电、航运等综合效益，实现参与联合调度的各方互利共赢。 建立规范水库调度年度记录制度，准确完整记录起调水位、预泄腾库、调度决策过程、拦洪削峰、预警信息发布、水位回落过程等情况， 通过统计数据发现问题、提炼概念、改进工作。 按照《汛限水位监督管理规定》和《水工程防洪抗旱调度运用监督检查办法》， 强化水库汛限水位监管和水工程调度运用监管，严肃问责追责，及时整改监督检查发现的问题。

4.纵深推进水工程防灾联合调度系统建设

全面提升水工程防灾业务信息分析与处理能力，促进调度任务间的协同效用，达到全流域洪水预报、工程调度成果的自动计算、生成和输出、比选，实现各类水工程联合调度和预报调度一体化、灾情评估实时化和会商、方案模拟实景化， 以及水利大数据分析处理和挖掘应用， 提升水旱灾害防御调度的科学化、现代化、智能化水平。