高邮灌区“防不足、泄有余”理念的实践传承

徐锡华，王义加，孙 勇，孙 萍，徐 嘉

（1.江苏省高邮市水利局，225600，扬州；2.浙江水利水电学院，310018，杭州；3.江苏润邮水利建设集团有限公司，225600，扬州）

河流的自然流域本身就呈现出一种网状形态，这在大尺度空间范围内表现得更加明显。“里运河—高邮灌区”是世界级灌溉工程遗产，兼顾漕运和灌溉，实现了水资源“防不足、泄有余”的功能，是我国古代巧妙利用河湖水系、合理调控河流湖泊的典范，是系统论思想在古灌溉工程中的成功实践。

一、高邮灌区“防不足、泄有余”理念的渊源

春秋时期，吴王夫差开挖邗沟。隋唐时期，平津堰和高邮三塘的修建，拦蓄丘陵高地降雨洪水，缓解了河湖水量不足的问题。宋代以后，黄河夺淮，黄水南侵，多湖合一后形成高邮湖。明代以前，里运河以相互连通的众多湖泊为运道，从明弘治二年（公元1489年）开始，陆续修建并完善了里运河东西两堤，实现了运河与湖泊的分离。明清以后，高邮湖、里运河逐步形成一个完善的漕运灌溉调配体系，即通过运堤的水闸、水关、水洞进行蓄水、调水、配水，在保证漕运水位的同时，利用多余的水灌溉民田。

20世纪初，里运河高邮段两岸已建成9闸9洞及4座归海坝，形成较为完善的灌溉排水设施。新中国成立后，高邮灌区通过开挖渠道河道，建成干渠（分干渠）9条115 km、支渠124条422 km、斗渠3250条2598 km的灌溉网络；开挖大沟级排水河道21条263 km、中沟级排水河道116条443 km、小沟级河流数千米的排水体系。至此，高邮灌区形成河渠并行、灌排相间的灌溉排水格局，旱时通过渠道引水灌溉，涝时通过河流排泄余水，“防不足、泄有余”的工程体系日趋完善。

二、“防不足、泄有余”水资源调配系统分析

1.系统的整体性和综合性分析

高邮湖—里运河—高邮灌区以湖、河、田为水资源载体，以闸、洞、关为水资源通道，以河、沟、渠为灌溉配水终端，形成蓄水、调水、漕运、配水、排水整体协调运行的“防不足、泄有余”系统。该系统具有水资源调配、旱涝防御、水质改善等综合功能。如：水资源调配可以实现水运交通、农业灌溉和生活供水等多项功能；水旱灾害防御有洪水宣泄、旱灾抵御和应急供水等多项功能；水质改善包括生态修复及景观维护等功能。

综合考虑和平衡与水资源承载力相关的诸多要素，如气候变化、漕运运力、种植面积、耕作方式、人口数量等，对“防不足、泄有余”系统顺利运行起到关键作用。

“防不足、泄有余”系统运行过程是动态的。首先，系统是由河湖田、水系、生态、环境和社会等众多子系统组成的复合系统，内部各子系统在相互联系、作用下不断发展和变化。其次，关键要素如气候、水文或用水需求是变化的，这使系统变得复杂。

2.系统的动态平衡性分析

古人以“防不足、泄有余”为根本理念，联系实际，把握水资源调配系统的客观情况和运行规律，在闸洞启闭上制定出精细的管理方法。清乾隆二十二年（公元1757年），在里运河西堤御码头设置的“水则”，是淮河流域较早的水位站。通过持续性的水位观测来确定沿河闸洞的启闭时间，并在一定时期内形成制度。合理的启闭洞闸，使得水在湖、河、田之间科学调配，高邮湖成为调节里运河水量的“水柜”，里运河不但能保证漕运安全，也成为里下河区域的灌溉用水总渠，从而实现了两大动态平衡，即调节旱涝的水位平衡、兼顾漕运和灌溉的功能平衡。

三、“防不足、泄有余”理念的实践

随着历史的发展，如今的高邮灌区已建成南水北调东线源头的大型灌区。节约集约用水，开展洪水资源利用，是现代化灌区建设发展的必然要求。“防不足、泄有余”理念在高邮灌区的现代化建设进程中得到进一步发展。

1.“防不足”的科学化运用

（1）科学调度水源

高邮灌区属沿运自流灌区。正常年份，灌区通过沿运闸洞，引运河水自流灌溉。干旱年份，运河水位不足时，为保证农田灌溉，一方面通过高邮湖与里运河之间的河湖调度闸，调用淮水，从高邮湖调水至里运河，补充水源；另一方面改革灌区灌溉制度，实行全灌区大轮灌，并积极引导，指导农民节水灌溉，通过多年的探索和实践，形成了“集水期灌”制度。同时利用科技信息化手段，打造“用水早知道”信息终端，让农民做到“农事早安排”，让水资源得到高效充分利用。2019年5—7 月苏北地区遭遇60 年一遇的气象干旱，通过科学调度水源，优化灌溉制度，高邮灌区农业生产依然取得了丰收，为粮食连续增产、乡村振兴作出了贡献。

（2）建设引补互济工程体系

高邮灌区现状引运干渠渠首有车逻洞、车逻闸、八里松洞等9座闸洞工程，设计引水能力159 m3/s（大运河水位7.0 m）。

在工程体系建设上，一是改造各级引水渠道。据统计，通过近20年的节水配套改造建设，高邮灌区内干、支、斗等多级渠道实施防渗衬砌改造的约占60%，其中干渠、分干渠115 km，支渠 124 条 422 km，已完成衬砌改造218 km，占51.2%；斗农渠道 3250 条 2598 km，衬砌率约占60%。通过多年的建设，灌区渠系水利用系数达到0.67。二是建设补水泵站。对灌区干渠中下部设备老化失修、机泵效率衰减、河道侵占淤塞的7座补水泵站，先后按原规模进行拆建改造，提引里下河水源补充干渠水量不足或抬高干渠水位，设计补水能力42 m3/s。

正常年份，里运河水位、流量能够满足灌区自流引水要求，实现灌区的自流灌溉。当灌区遇大运河水位较低或流量控制时，不能够保证灌区部分区域自流灌溉时，一方面，可以通过干支渠上所设节制闸分组轮灌，抬高水位，实现自流灌溉；另一方面，当分组轮灌仍不能满足灌区部分高亢地区自流灌溉时，通过7座补水泵站补水进入干渠，抬高运行水位，保证自流。通过建设引补互济工程体系，解决特殊情况下灌溉难的问题，实现“防不足”。

（3）建设保水蓄水工程

大中型灌区是保障国家粮食安全的重要基础，是落实乡村振兴战略的有效抓手，灌区现代化是农业农村现代化的重要组成部分。高邮市“十四五”水利发展规划中明确重点推进区域调蓄水工程，持续加强节水供水，提高资源保障水平。加快灌区河道疏浚整治，加大降雨拦截力度，提高河网蓄水能力；适度调整部分圩口规划，适度联圩并圩，遇持续干旱可关闸保水，做好“防不足”预案。

2.“泄有余”的合理化运用

（1）淮水资源化利用

高邮灌区地处江淮之间，资源互济互用、互为调配，充分利用自然资源，优化水资源配置，有利于减少低水上抽和高水多排的水资源浪费。相对于里下河，淮水属高水，充分利用高水，既节能减耗，又提高管理效率。

高邮灌区在淮水资源化利用上主要体现在以下方面：一是用于农田灌溉。充分调度水源，减少江都泵站开机时间。汛期淮水充足，通过河湖调度闸及时“泄水”至里运河，再通过里运河东堤的引水闸引水至干支渠，通过各级退水闸退水入河，给灌区范围内大中小沟及时补水。2021年，在合理调度水源的情况下，灌溉期通过调用淮水及里下河内部水网，江都泵站在灌溉期间未开机抽水。二是用于生态用水。高邮灌区雨量充沛，多年平均年降雨量1037 mm，但年内降雨分布不均，6—9月份降雨约占全年60%。汛期有水存不住现象突出，干旱期又缺水。通过科学调度，运用河湖调度闸适时减水至里运河，生态水量得以保证，可以改善生态环境。经查验多年调度记录，通过科学测算，确定灌区范围内沟渠生态基流，并已形成一套完善的调度体系和保障措施。三是用于农业水产养殖。高邮里下河农田面积约100万亩（1亩=1/15 hm2，下同），其中养殖面积约15万亩。养殖业换水周期明确，不仅需要河道水量充足，也对水质有较高的要求，由于高邮湖湖心断面按Ⅱ类水质控制，湖内水质优良，养殖业优先利用高邮湖的“泄水”。

（2）建立快速精准的信息化调度体系

通过信息化手段快速精准地调度水源，关键在于建立现场感知体系，运用信息传感系统，及时监测水质、水位、水量。高邮灌区自2002 年开始进行信息化建设，目前建成的硬件设施主要包括闸门远程控制站39 处、视频监控点68 处、自动水量计量点153 处等。软件系统主要包括“三个一”，即一套准确的基础数据库系统，通过信息采集，将灌区骨干工程的图片、文字、视频信息以及历史水位、雨量、水量等信息统一入库，提供查询与下载功能；一套实用的遥控监控系统，实现灌区全部骨干渠系建筑物远程测控与视频监控，为灌区水量决策调度和“用水早知道”灌溉制度执行提供支撑；一套智慧灌区业务系统，集成“可视化集中展示、灌区管理一张图、综合业务管理、移动智能终端”四大模块，运用物联网、地理信息、视频监控等技术，形成流程规范化、成果标准化、管理智能化，实现灌区水情工情可读、场景可视、水量可测、设施可遥控、资源可调度等目标功能。

2022年，高邮灌区被确定为水利部48处数字孪生灌区建设先行先试单位之一。目前，高邮灌区数字灌区建设已经取得初步成果，建成包含三维数字化沙盘、配水调度场景化模拟预演平台以及数字化工程运行管理平台，能够全过程地参与水资源调配和农业灌溉调度决策，初步实现了“灌溉水量数据化、实时运行可视化、指挥调度智能化”。在局部区域，能够实现在不同边际条件下的调度方案仿真模拟，提高了“用水早知道”工作的精准性，不断支撑预报、预警、预演、预案“四预”功能实现。

四、结 语

高邮“防不足、泄有余”河湖连通系统，解决了水资源空间和时间分布上的不均衡，提高了水资源利用效率。系统化的治水工程经久不衰，虽有演变发展，但基本布局结构与组建原则沿用至今。

“防不足、泄有余”理念的运用，体现了古人对自然界水资源时空分布不均的科学调配，是历代先贤在对地区历年水情、水量、水位观测、记录、分析、研究的基础上，对历年实践经验总结的结果，为灌区建设打下了坚实的基础，影响并引领着高邮灌区现代治水的方向。