2020 年大洪水科学防御的实践与思考

蔡 阳，刘志雨，孙春鹏，李 岩

（水利部信息中心，北京 100053）

2020 年我国出现 1998 年以来最严重的汛情，全国共发生 21 次编号洪水，长江、太湖发生流域性大洪水，淮河、松花江发生流域性较大洪水。面对新冠肺炎疫情与江河罕见汛情叠加的严峻复杂形势，在以习近平同志为核心的党中央坚强领导下，水利部门深入贯彻“两个坚持、三个转变”理念，把科学防御洪水作为重大政治责任和头等大事来抓，紧盯三大突出风险，聚焦监测预报预警、水工程调度、抗洪抢险技术支撑等重要环节，超前部署，主动出击，科学防控，充分发挥信息化技术的决策支撑作用，大力推动洪水防御从“经验防控”向“经验 + 智慧防控”转变，为坚决打赢抗击严重洪涝灾害这场硬仗，为统筹疫情防控和经济社会发展提供了坚实保障，取得了大洪水防御工作的全面胜利[1]。科学总结 2020 年大洪水防御工作经验，深入思考新时代智慧防汛对策，全面提升我国洪水防御能力和水平，为实现经济社会高质量发展提供有力支撑和保障，具有十分重要的意义。

1 雨情水情汛情灾情

2020 年汛期（5—9 月），全国平均降水量为521 mm，较常年同期偏多 15%；共出现 34 次强降雨过程，局部降雨极端性强。雨情水情汛情灾情主要有以下特点：

1）降雨总量大且时空分布高度集中。汛期，全国降雨量较常年同期偏多 15%，为 1961 年以来第 1 多。南方地区 6 月中旬—7 月底长江中下游、8 月中下旬长江上游降雨量较常年偏多近 1 倍，均为 1961 年以来第 1 多；淮河流域 7 月中下旬降雨量较常年多 1 倍，为 1961 年以来第 1 多；太湖流域6 月 9 日入梅、7 月 21 日出梅，梅雨量较常年同期偏多 1.4 倍，为 1961 年以来第 1 多。东北地区遭受“巴威”“美莎克”“海神”3 个台风接连北上深入影响，8 月下旬—9 月上旬松辽流域降雨量较常年同期偏多 3 倍，为 1961 年以来第 1 多。

2）大江大河洪水齐发重发态势罕见。长江、黄河、淮河、松辽、珠江、太湖流域共发生 21 次编号洪水，次数超过 1998 年（20 次）。长江发生流域性大洪水，中下游最长超警达 67 d，上游发生特大洪水，三峡水库出现建库以来最大入库流量；淮河发生流域性较大洪水，王家坝最高水位 29.76 m，为1968 年以来第 1 高；太湖发生流域性大洪水，最高水位 4.79 m，为 1954 年以来第 3 高。长江、太湖、淮河、松花江齐发流域性洪水，为 1998 年以来首次。

3）中小河流洪水多发频超历史记录。全国 26 个省（自治区、直辖市）共有 836 条河流发生超警戒水位以上洪水，为 1998 年以来最多，其中 269 条河流发生超保证水位洪水、78 条河流发生超历史洪水。部分地区河流大洪水频发，仅 7 月中下旬，安徽、江西、四川、湖北、云南五省就有 48 条河流发生超历史洪水，其中安徽巢湖水位超警历时 78 d、超保历时 20 d、超历史历时 16 d，为 1962 年有实测资料以来最长。

4）汛情近 23 a 最重而灾情相对较轻。除海河外，长江、黄河、淮河、松辽、珠江、太湖等六大流域主要江河均发生不同程度的洪水，长江流域部分江河汛情甚至重于 1998 年。但总体来看，受灾情况比 1998 年轻得多，全国大中型水库和小（1）型水库无一垮坝，大江大河和重要圩垸堤防无一决口，长江流域堤防险情（干堤 228 处）较 1998 年（干堤 9 405 处）大幅减少，洪涝灾害死亡失踪人数 279 人，较 1950 年以来均值下降 93%，较 2013 年以来均值下降 38%。

2 洪水防御重点工作

2020 年是我国决胜全面建成小康社会、决战脱贫攻坚之年，也是“十三五”规划收官之年。面对抗击新冠肺炎疫情和防御大洪水的严峻挑战，水利部把超标洪水、水库失事、山洪灾害作为防汛工作重点防范的“三大风险”，坚持以防为主，把防汛关口前移，聚焦监测预报预警、水工程调度、抗洪抢险技术支撑等主要职责，加强指导督查检查工作，成功实现“超标洪水不打乱仗，标准内洪水不出意外、水库不能失事、山洪灾害不出现群死群伤”的“四不”目标，为做好“六稳”工作、落实“六保”任务提供了坚实保障。

1）超前部署防范“三大风险”。针对“三大风险”，水利部汛前分别召开专题会议作出部署。在主汛期到来前，组织编制完成大江大河、重要支流和重点防洪城市超标洪水防御预案，制定洪水防御作战图。针对水库失事风险，严格大中型水库汛限水位监管。针对山洪灾害风险，开展县级山洪灾害防御人员培训和演练，落实洪水防御预案、监测预报预警、人员安全转移等具体措施。

2）密切监视滚动预测预报。坚持以防为主，汛期实现 24 h 值守和滚动会商，水利部累计会商191 次，分别启动水旱灾害防御 II 级应急响应 2 次，III 级应急响应 4 次。建立“专班预报、联合会商、滚动订正”的洪水预报工作机制，创新“三个 3 天”预报、预测、展望的水文情报预报模式。洪水关键期，每日滚动预报，并与中国气象局和流域管理机构、地方水文部门会商，及时向社会发布水情预警信息，有力支撑了防洪调度科学决策。

3）科学精细实施水工程调度。汛期，水利部组建雨水情预测预报和水工程调度 2 个专班，根据实时雨水情和预报成果，考虑最不利因素，统筹流域防洪全局，优化制定水工程调度运用方案，科学调度水工程精细蓄泄，有效减轻流域防洪压力，发挥了巨大的防灾减灾效益。

4）完善机制做好山洪灾害防御工作。5 月份，水利部和工信部联合组织推进依托三大运营商对社会公众发布预警信息，通过三大运营商基站信号智能感知功能，及时将预警信息发送至山洪预警区域内的防汛责任人、受威胁群众、山区旅游人员及外来务工人员手机上，部分地区还采用了无线电广播推送手段，努力避免信息盲区，实现预警全覆盖。

5）强化暗访督查确保措施落实到位。水利部制定、修订汛限水位，水工程防洪抗旱调度运用，山洪灾害监测预警等 3 项监管制度，公布全国大型水库大坝安全责任人名单，实行河湖“清四乱”常态化，规范河湖行蓄洪空间管控，初步构建了“值班抽查 + 工作组指导+暗访督查”三位一体水旱灾害防御督查机制，强化水旱灾害防御行业监管。

3 智慧防汛实践

在以习近平同志为核心的党中央坚强领导下，2020 年防汛工作取得了重大胜利，打赢 1998 年以来最大的防汛硬仗，得益于“两个坚持、三个转变”防灾减灾理念的坚定遵循，得益于现代信息技术的强力支撑。从雨水情测报、洪水预测预报、水工程调度运用、山洪灾害预警、督查暗访等方面，广泛运用智能感知、互联网、大数据、人工智能等先进技术，推动洪水防御工作由“经验防控”向“经验 + 智慧防控”转变，取得了显著成效。

3.1 信息监测立体化，实现水利一张图应用

1）实现天空地一体化测报。广泛采用地面自动测报、空天遥感、智能感知、物联网、卫星传输、无线宽带网等先进技术，形成了全面感知水利一张网。在信息报送方面，信息量呈指数级增长，2020 年报汛站达 11.17 万处，报汛总量达 15.62 亿条，分别较 1998 年增加近 40，200 倍；信息测报实现分钟级，基层水文测站信息传输到水利部时间由 1998 年的 2 h 缩短至 10～15 min；在信息技术方面，2020 年大洪水期间，水利部信息中心利用卫星遥感，连续开展鄱阳湖、洞庭湖、巢湖、蒙洼等地区的洪水遥感监测共计 52 次，总面积达 6.83 万 km2，特别针对鄱阳湖地区，与 1998 年资料进行对比分析，应用人工智能算法提取居民地信息，动态分析洪水淹没范围和受影响房屋，取得较好效果。

2）实现防汛信息水利一张图的集中展示。充分发挥地理空间信息技术优势，基于全国水利一张图，全面融合雨情、水情、工情等相关业务系统的管理，监测，视频，预报和统计等信息，为洪水灾害防御提供信息支撑和决策服务[2]。全国水利一张图既汇集全国 5 万多条河流、9.8 万多座水库、9 万多座水闸、98 处蓄滞洪区、13 万处水文测站等各类水利对象，又包括居民点、交通、基础设施等防护对象，地形地貌、数字高程、经济社会等背景信息，同时整合水雨情、视频监控、遥感监测等实况信息及重要水文断面预报信息，有力支撑抗御流域性洪水的需求[3–4]。

3）实现基于全国水利一张图的专题分析。结合水旱灾害防御实际工作需求，基于全国水利一张图，可实现各类专题分析。2020 年，淮河流域性较大洪水期间，王家坝闸于 7 月 20 日 8 时 31 分开闸蓄洪。考虑到蓄滞洪区运用对淮河干流主要水文断面预测预报的影响，利用蒙洼蓄滞洪区遥感动态监视技术，结合数字高程，进行蓄滞洪区滞洪水量估算，及时修正王家坝、润河集、正阳关、吴家渡等水文站水位预报结果，为中下游行蓄洪区启用提供科学决策依据。

3.2 信息融合多源化，提高预测预报水平

1）开展多源实时雨量信息融合。利用气象部门的 90 部天气雷达实时探测数据，实现逐 10 min，1 km×1 km 网格的连续降水探测估算，通过与地面观测降雨信息融合后，能够及时有效获取山区及中小河流区域短历时暴雨信息，有效弥补雨量监测盲区，改善西部地区降水观测的完整性。

2）开展多源降水预报信息融合。通过对中国、欧洲、美国、日本、德国等 6 家短期数值降水预报模式的综合检验，实现最优降水预报背景场自动推荐，结合预报员综合经验分析，形成主客观融合订正成果，为水利系统降水数值预报提供了基础支撑。

3）开展多源水文信息融合。在预报难度大的华北山前平原区，海河流域水文部门布设 170 个应急监测断面，利用视频识别水位和流量技术，提高实时信息获取的时效性；在鄱阳湖地区，利用卫星遥感技术，开展水体-水面-面积动态监测，识别圩垸运用，为长江下游干流重要断面洪水预报提供信息。

4）开展预报调度信息融合。在长江三峡至莲花塘江段区间，探索开展江河洪水预报与水工程调度运行一体化业务，提前 5 d 准确预测长江 5 次编号洪水，提前 2 d 预报长江第 5 号洪水洪峰达 7.4 万 m3/s（实际出现 7.5 万 m3/s），为科学调度骨干水工程，减轻中下游防洪压力赢得宝贵时间。

3.3 工程调度精细化，有效化解洪水风险

1）长江洪水调度系统实现预报调度一体化。系统汇集长江流域 3 万多个报汛站点信息，覆盖 31 个干支流、849 个水文预报节点、近 100 个调度对象，基于大数据和智能计算等先进技术，实现每 3～5 min 生成一套调度分析方案。在长江流域性大洪水中，通过洪水调度系统，优化调度以三峡水库为核心的上中游 30 余座控制性水库群累计拦蓄洪水490 多亿 m3，成功避免洞庭湖、鄱阳湖附近蓄滞洪区和荆江分洪区运用。

2）淮河洪水作战图助力科学运用蓄滞洪区。淮河洪水复杂，行蓄洪区多，工程调度难度大，提前制定淮河大水作战图，凝聚洪水调度经验和智慧是战胜淮河洪水的重要法宝。在淮河流域性较大洪水中，依据洪水作战图，及时启用蒙洼、南润段等 8 个行蓄洪区分蓄洪水，其中仅 7 月 20 日短短的 7 h 内相继启用 7 个行蓄洪区，累积分蓄洪水 20.50 亿 m3，有效降低淮河上中游干流洪峰水位 0.2～0.4 m。

3）太湖洪水强排预案超前调度降低风险。依据精准的气象水文预报，结合工程调度信息，挖掘太湖排水潜力，精细调度太浦闸、望亭水利枢纽，及时开启东太湖口门、东苕溪导流东岸口门，尽全力排泄太湖洪水，大洪水期间望亭水利枢纽、太浦闸持续突破设计流量，有效降低了太湖及河网水位，使超保证天数减少 15 d，为后期防范台风强降雨赢得了主动。

3.4 预警发布精准化，支撑社会群策群防

1）山洪预警实现全覆盖。各地首次通过三大运营商向山洪预警区域内人员精准推送预警短信4.45 亿条，启动预警广播 39.2 万次，为基层人民政府及时组织威胁区群众按照“方向对、跑得快”要领转移避险提供支撑，山洪灾害人员伤亡比近 5 a 平均值下降约 45%。

2）预警发布更加精准超前。水利部门利用天气雷达技术，暴雨短临预警范围由 2019 年的省级细化至 2020 年的地市级，预见期提前 1～3 h；通过蓝信在水利行业内实时预警，累计实现雷达强回波预警1 677 个地市，其中北方 676 个地市、南方 1 001 个地市，预警精准度、时效性、针对性明显增强[5]。

3）预警手段更加丰富便捷。各地积极拓展预警信息发布渠道，推出水文公众服务一张图，逐时发布自动遥测站点实时信息，提供订阅、推送、互动等服务。例如，湖南水文公众号每天约有 5 000 人访问，雨水情全年互动超 500 万人次，为充分发挥防洪减灾群策群防作用提供了有力支撑[6]。

3.5 督查检查信息化，提升强监管效率

1）实现督查平台化。水利督查平台实现管理工作 PC 端和现场督查 App 相结合，整合空间、基础、业务、舆情等数据，实现督查计划管理的科学化、督查任务派送实时化、督查对象定位导航自动化、现场督查信息填报数字化、督查人员监管可视化、问题管理动态化。

2）实现督查全要素化。水利督查平台实现水毁修复、小型水库、水闸、山洪灾害防御、水库防洪调度、堤防工程险工险段和超标洪水防御预案编制等 7 项业务督查暗访全覆盖，为防汛业务督查提供了全方位支撑。

3）实现督查全过程化。水利督查平台实现由“纸质记录、人工上传”向“全程数字化管理”转变，支撑“查、认、改、罚”4 个环节的有效衔接和高效运转，最大限度发挥水利监督的整体能力。

4 新时代智慧防汛的思考

由于特殊的自然地理条件，我国将长期面临洪涝灾害威胁，洪水风险依然是流域的最大威胁。随着经济社会发展，我国人口、财富进一步聚集，淹不起、涝不得的地方越来越多，稍有不慎就可能造成重大损失，任何时候都不能掉以轻心，必须从保障中华民族永续发展和伟大复兴的战略高度，贯彻落实习近平总书记关于治水工作的重要论述精神，按照“水利工程补短板、水利行业强监管”的要求，立足国情、适度超前，谋划好“十四五”国家水安全保障规划，加快从传统水利向现代水利转变，牢固树立风险意识和底线思维，不断提高洪水预测预报、水工程调度、防洪抢险技术支撑的能力和水平，全力保障人民群众生命安全，最大程度减轻洪水灾害损失，为经济社会持续健康发展、实现“两个一百年”奋斗目标营造江河安澜的良好环境。

4.1 完善新时代防洪减灾对策

1）消除隐患。针对防洪薄弱环节和短板领域提出综合应对措施，特别是存在安全风险的病险水库、河道堤防、水闸、淤地坝等病险水利设施。2）强化弱项。按照相关规划和标准要求，根据区域经济社会发展和保护对象空间布局的新变化新情况，进一步完善大江大河大湖防洪体系，提升中小河流防洪和山洪灾害防治能力、重点涝区和城市排涝能力。3）加强监管。以堤防岸线防守、洪水防御预案、水库责任制、山洪灾害监测预警、河湖清“四乱”为重点，开展暗访督查，严格监管问责，压紧压实防御责任，真刀真枪落实防御措施。4）智慧治水。充分利用 5G、卫星、遥感、大数据等现代信息技术，实现全要素、网格化、立体化监测感知，水利设施互联互通，系统智能化应用，完善水文监测预警预报和工程调度运用一体化机制，建立以防洪安全为核心的水安全风险监控预警机制。

4.2 补齐防洪工程体系短板

1）加快大江大河、中小河流综合治理。对相关防洪工程进行达标建设，统筹考虑流域与区域、上中下游、江河湖库、左右岸和干支流协同治理，实施一批控制性枢纽工程建设，形成布局合理、功能完备的防洪减灾工程体系。2）加快国家重要蓄滞洪区安全建设。提前做好蓄滞洪区运用准备，在保证蓄滞洪区内人民生命财产安全的同时，有效减轻上下游防洪压力，确保重要堤防和重要城市的防洪安全。3）加快病险水库除险加固实施。建立病险水库常态化除险加固机制，对现有病险水库实施除险加固、消除隐患，恢复水库功能，发挥水库防洪、水资源配置等综合功能。4）加快山洪灾害防治系统治理。紧盯强降雨可能引发的山洪灾害，及时向威胁区群众发送预警信息，督促基层政府落实“包保”责任制，组织人员有序转移，减少因山洪灾害死亡人数。

4.3 强化水利行业智慧监管

1）建立水旱灾害防御督查机制。完善水旱灾害防御督查机制，依法依规全方位强化水旱灾害防御行业监管。2）实现全流程闭环精准监管。实现督查信息互联互通、督查计划动态管理及督查人员精准监管，最大化发挥督查平台作用，实现“查、认、改、罚”全流程闭环管理。3）实现天空地一体化监管。利用遥感影像、无人机、视频监控、舆情、“12314”监督举报服务平台等多源信息，建立问题追根溯源机制，逐步实现问题被动发现向主动预测发现过渡，以信息化驱动监管模式不断创新与变革。

4.4 加快推进智慧水利建设

1）构建天空地一体化的水利感知网。利用传感、定位、视频、遥感、云计算、大数据、物联网、移动互联网等技术，构建数据汇集与服务平台，实现感知范围全域覆盖，提升水利感知自动化、智能化水平。2）完善互联高速可靠的水利信息网。构建水利系统互联互通网络大平台，升级改造核心设备，优化网络结构、增强资源动态调配能力，全面建成智能水利信息网。3）建设支撑智能应用的水利大脑。完善“一云一池两平台”基础设施，支持“数据 +算法 + 算力”云服务，提高水利大数据实时处理分析能力，应用数据挖掘、机器学习、知识图谱等先进技术，全面提升洪水预测预报、水工程联合调度、风险损失评估、应急响应处置、防洪科学决策的算法能力。4）构建协同创新的智能应用体系。构建水资源、水生态、水灾害、水工程、水监督、水公共服务、综合决策等智能应用系统，运用大数据、遥感解译、水利模型等技术，全面提升水利业务的预测预报、分析评价、决策支持及精细管理等能力。

4.5 加强专业人才队伍建设

1）创建人才培养基地。建立完善从业资格和培训体系，定期开展防洪现代化技术应用培训和专业技术竞赛，重点加大基层职工业务培训力度，强化青年骨干培养，打造一支专业齐全、层次合理的防洪人才队伍。2）推广首席专家制度。落实人才优先发展战略，建设人才智库，发挥高端人才引领作用，借鉴水文首席预报员制度成功经验，探索建立防汛其他领域的首席专家制度，造就一批行业领军人才。3）营造人才成长的良好环境。建立规范、开放、有序的人才引进机制，多渠道引进国内外高层次人才，积极探索人事制度改革和考评激励机制，奖励科技业务发展创新，形成想干事、能干事、干成事的业务氛围。

5 结语

防汛是水利部门义不容辞的责任，经济社会高质量发展对洪水防御工作的要求越来越高。我们要始终秉持“人民至上、生命至上”的崇高理念，深刻领会“两个坚持、三个转变”的精髓内涵，牢固树立风险意识和底线思维，按照“水利工程补短板、水利行业强监管”的要求，大力推进洪水防御的信息化、智能化水平，努力提高洪水预测预报、水工程调度、防洪抢险技术支撑能力，最大程度地降低洪水风险，为保障人民群众生命财产安全，不断做出新的贡献。