数字巢湖建设对巢湖防洪体系的影响探析

韩琦，宋迪

（1.安徽省巢湖管理局湖泊生态环境研究院，安徽 合肥 238000；2.安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司，安徽 合肥 233000）

巢湖流域洪水出路不畅，长期饱受长江洪水顶托之害，为统筹水安全保障，依托物联网、网络和多媒体、现代通信等高科技手段，以巢湖流域整体为研究对象，面向巢湖流域防洪工程体系、水雨情信息、流域经济社会发展等相关要素，建立一体化数字集成平台，通过综合学科的数字模拟系统对相关治巢方案进行模拟和研究分析，将可视化结果为决策提供支持。“数字巢湖”工程通过对流域实体信息化，利用智能感知设备感知巢湖实体，建立流域信息数据库，为巢湖综合治理、绿色发展、流域防洪减灾提供科学性和预见性依据。数字化的大数据关联分析，不仅能够提高开发利用水平，还可为资源生态环境作有力支撑。

1 巢湖流域特点及防洪体系现状

巢湖流域位于长江下游左岸，安徽省中部，流域面积1.35万km2。流域地势总体是东西长、南北短，西高东低、中间低洼，湖区形似鸟巢。流域西南部大别山余脉，南部和东部为沿巢及沿江圩区，西部和北部是江淮丘陵。按地形划分，全流域包括9403km2山丘区，约占流域面积70%；圩区面积3275km2，约占24%；湖泊水域面积820km2，约占6%。流域洪水问题不仅发生暴雨山洪，更体现在环巢湖流域中下游地区，因地势平坦，上游快速汇集的雨水易在环巢湖周边滞留，形成滞涝等问题。

巢湖流域可分为巢湖闸上和闸下部分。巢湖闸上流域面积为9153km2，入湖河流共有39条，其中来水面积在500km2以上的河流有南淝河、派河、杭埠河（丰乐河）、白石天河、兆河、柘皋河等6条。巢湖闸下流域面积4333km2，主要河流为裕溪河、西河、牛屯河等。流域水资源量较丰富，年均地表水资源总量为53.6亿m3，其中巢湖闸上年均入湖水量34.9亿m3，年均出湖水量30亿m3。由于受地形、降水和人类活动等影响，巢湖洪水若遇长江干流洪水顶托，不能自排入江，若遇到流域大量降水，极易引起洪水问题。

为蓄滞洪水，利用洪水，巢湖闸上河流多建有水库沟塘，重点的大型水库有杭埠河的龙河口水库、南淝河的董铺水库和大房郢水库等。下游平原区通过兴建圩堤，形成圩区保护区域内的工农业生产活动和人民生命财产安全。巢湖闸下流域则起着排除区域滞涝和闸上游巢湖洪水的任务。为排泄巢湖洪水，兴建有裕溪河排江通道，通过裕溪河河口裕溪闸控制洪水外排及江水倒灌。同时，通过裕溪河支流后河开挖排泄巢湖洪水的牛屯河分洪道。西河建设有抽排西河洪水的凤凰颈排灌站，设计机排流量为240m3/s，机灌流量为200m3/s，自流排灌流量均为380m3/s，承担着巢湖流域防洪、排涝，水资源合理配置、水环境改善、航运等任务；同时，通过加固防御长江洪水的和县江堤、无为大堤；以及南淝河、裕溪河、西河、兆河等干支流河道的堤防，初步形成了巢湖流域较为完整的防洪排涝工程体系。

2 面向巢湖防洪的数字化建设

2.1 必要性

“数字巢湖”工程建设可有效推进流域治理和管理的现代化水平，推动形成流域防洪工程性措施和非工程性措施相结合的管理体系，提升巢湖流域防洪减灾能力。工程建设按照“一网一图一中心三体系N应用”框架，实现了流域地理、水环境、气象、水文等基础信息共享，数据库迁移上云。主要建设内容包括巢湖流域基础地理信息数据库；水质、水文、气象、生态、用排水、污染源、湖盆地形、湖区流场等数据收集及补充监测；流域资源生态环境大数据集成、综合处理、关联分析平台；流域资源生态环境信息共享和综合服务平台。

2.2 共享性

建立各专业数据互联互通互享，组合各种通信技术与计算机网络技术，在数字巢湖平台可实现设备的远程监控和管理，数据、语音、动态图像、视频等水安全相关信息的快速传输，使全流域各部门共通共享，破除数据“孤岛”问题。通过工程建设，达到基本满足下游防汛、水调等核心业务。能够极大充实区域内河湖水库水情、闸站水情工情，流域实时水雨情、流域水量防洪工程等数据库；可利用数字平台实现河湖水库水情、流域水雨情、工情险情等数据库的协调统一管理，建立多源、异构海量数据的存储管理和共享服务。

2.3 智慧性

数字水利工程的建设标志着治水的信息化、智慧性在日益增强。数字水利工程的建设，使得感知水情、沙情的能力不断提高，数据通过网络直接传输，采集也更加便捷；可围绕防洪抗旱减灾，水资源保护、管理与调度，水土监测，水文数据预报等关键环节开发出多元的信息系统，从而保证核心业务的信息化模式建立，为提高防御洪涝干旱能力，支撑流域和相关地区的社会安全、生产安全和生态安全奠定基础。数字水利工程强大的数据整合能力，可确保生态调水，解决了流域内自身行洪问题，周边湿地及河口地区的生态环境得以改善，生物多样性得以良性维持。

3 “数字巢湖”在巢湖防洪体系中的作用

3.1 实现全流域防洪态势一张图

通过“数字巢湖”建设，水文、气象、水质等信息互联互通互享，构建“控山洪、挡江洪、防湖洪、排内洪”的巢湖流域防洪工程体系。

3.2 构建“数字巢湖”大数据平台

通过巢湖水雨情信息的即时采集、查询与分析，依托生态环境监测、水资源监控、环境监管和应急等网络体系，补充运用高分辨率卫片、无人机、水下机器人等采集手段，充分利用“云”技术，将水质、水文、气象、生态、用排水、污染源、湖盆地形、湖区流场等大数据集成，构建“数字巢湖”大数据平台，开展防洪、水资源、水环境、大气环境、蓝藻水华等模拟预测预警和污染释放迁移、水质水量响应、河湖污染通量等机理研究。

3.3 加强防洪决策能力

巢湖流域防洪工程图

通过建立数学模型，及时预测预报巢湖水雨情的变化，提高巢湖水情预测精度，从水雨情信息釆集、引水监控、水量调度业务处理与综合监视、水量调度方案管理、水量调度模型等方面对优化配置巢湖水资源、确保巢湖不断流、提高巢湖水资源利用效率提供决策支持。“数字巢湖”平台的建立极大地增强了防洪突发事件的应急响应与处理能力，提高了决策的科学性与时效性，整体可提高巢湖治理开发、保护与管理的现代化水平。

4 结语

建设“数字巢湖”是信息化的一个重要发展方向，它是由若干个子系统组成的庞大而复杂的系统工程。“数字巢湖”建成的数据库不仅能够便捷地将各种巢湖信息进行获取、存储、管理和显示，而且可以对巢湖流域的环境进行有效的地图展示、查询、分析、统计，此外为巢湖污染源普查，环境监测，自然生态保护以及建设项目环境管理，安全监管等提供一个科学、高效、多元、便捷的应用基础。“数字巢湖”实现了水文信息现代化的全面升级，完成了水情监测中心的建设，极大完善了巢湖测验网络系统，为巢湖防洪体系的完善起到关键作用。