多目标协同的洪泽湖水量调度方案研究

焦 军 顾雨田 曹先树 詹同涛

一、洪泽湖概况

洪泽湖是淮河流域最大的淡水湖，位于淮河下游，苏北平原中部，湖面分属淮安、宿迁两市，为浅水型湖泊，湖内平均水深1.35m，最大水深4.75m。湖盆呈浅蝶形，岸坡平缓，由湖岸向湖心呈缓慢倾斜，湖底平坦，总体上湖盆西高东低，由西北向东南倾斜。洪泽湖死水位11.30m（废黄河高程基准，下同），死库容7.00 亿m3；汛限水位12.50m，相应库容22.31 亿m3；正常蓄水位13.50m，库容38.35亿m3。洪泽湖具有防洪除涝、水资源供给、生态保护等多种功能，具体体现在以下方面：

（1）洪泽湖承泄淮河上中游15.8 万km2的来水，经三河闸控制由入江水道通过高邮湖入江，经入海水道和苏北灌溉总渠入海，经淮沭河可利用新沂河入海通道分泄部分淮河流域洪水，是淮河流域洪水调度的重要组成部分。

（2）南水北调东线工程利用京杭大运河将沿线洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖作为调蓄湖泊，经泵站逐级提水北送，经过多年运行，洪泽湖在南水北调东线工程的作用越来越重要。

（3）湖区分布着洪泽区洪泽湖周桥干渠水源地饮用水水源保护区、泗阳县成子湖卢集饮用水水源保护区、泗洪县成子湖龙集饮用水水源保护区，洪泽湖是淮安、宿迁重要的城乡供水水源地。

（4）沿湖分布有运南灌区、洪金灌区、蒋坝灌区、三河农场双桥灌区、孙庄灌区、北圩灌区等大量灌区，现状洪泽湖用水量中农业用水约占八成，洪泽湖已成为沿湖周边农田灌溉用水的重要水源保障。

（5）湖内建有洪泽湖南线、北线、西线和西南线航道，是沟通淮河、京杭运河、长江和黄海的重要航运枢纽，随着高良涧复线船闸、蒋坝复线船闸等的兴建，洪泽湖在淮河流域水运交通枢纽中也发挥着越来越大的作用。

（6）周边有泗洪洪泽湖湿地国家级自然保护区、洪泽湖东部湿地省级自然保护区、盱眙县陡湖湿地市级自然保护区，以及洪泽湖银鱼、青虾、河蚬、秀丽白虾、鳜鱼、黄颡鱼等国家级水产种质资源保护区等重要生态保护对象，是国家重要的湿地生态自然保护区。

除以上主要功能外，洪泽湖还兼有水力发电以及渔业养殖、采砂、旅游等功能。按照最严格水资源管理制度的要求，坚持“系统治理”的治水思路，全面统筹洪泽湖水安全、水资源、水生态、水环境，必须立足于洪泽湖保护治理、开发利用全局，在洪泽湖各单目标功能调度方案和管理规定基础上，协调整合形成多目标协同的洪泽湖水量调度方案，以最大程度发挥洪泽湖整体效益，充分保障防洪、供水、生态、灌溉、航运等多目标用途。

二、单一功能洪泽湖调度分析

（一）洪水调度

（1）洪泽湖汛限水位为12.5m。当预报淮河上中游发生较大洪水时，洪泽湖应提前预泄，尽可能降低湖水位。

（2）当洪泽湖水位达到13.5m 时，充分利用入江水道、苏北灌溉总渠及废黄河泄洪；淮、沂洪水不遭遇时，利用淮沭河分洪。

（3）洪泽湖水位达到13.5～14.0m，启用入海水道泄洪。

（4）当预报洪泽湖水位将达到14.5m 时，三河闸全开敞泄，入海水道充分泄洪，在淮、沂洪水不遭遇时淮沭河充分分洪。

（5）当洪泽湖水位达到14.5m 且继续上涨时，滨湖圩区破圩滞洪。

（6）当洪泽湖水位超过15.0m 时，三河闸控泄12000m³/s。如三河闸以下区间来水大且高邮水位达9.5m，或遇台风影响到里运河大堤安全时，三河闸可适当减少下泄流量，确保洪泽湖大堤、里运河大堤安全。

（7）当洪泽湖水位超过16.0m 时，入江水道、入海水道、淮沭河、苏北灌溉总渠等适当利用堤防超高强迫行洪，加强防守，控制洪泽湖蒋坝水位不超过17.0m。

（8）当洪泽湖蒋坝水位达到17.0m，且仍有上涨趋势时，利用入海水道北侧、废黄河南侧的夹道地区泄洪入海，以确保洪泽湖大堤的安全。

（二）供水调度

洪泽湖汛期来水比较丰富，各部门用水需求往往能得到满足，供水调度主要是做好用水统计，在非汛期或枯水时段，湖内水资源不能满足所有用户用水时，需要根据各用水户的优先保障次序，协调各用水户之间的关系。

洪泽湖供水调度的核心是确定各用水户的优先保障次序，根据洪泽湖供水功能定位，洪泽湖应优先满足城乡居民生活用水、保障生态用水、合理安排工业生产用水、兼顾农业灌溉用水及航运用水。

当洪泽湖水资源不足时，按照供水优先次序进行保障，必要时采取限制低优先级用水户的措施保障高保障率用水需求，当采取限制用水措施时，根据旱情灾害程度，限制用水次序为：农业、高耗水工业、一般工业、河道外生态等用水。

（三）引调水工程调度

（1）洪泽湖入湖径流优先满足当地原有用水需求后参与东线一期工程统一调度。

（2）东线一期工程调水优先保障供水区内城市用水，兼顾江苏省现有江水北调工程供水区和安徽省洪泽湖用水区的农业用水，京杭运河航运用水。

（3）洪泽湖汛限水位12.5m（蒋坝站，下同），正常蓄水位13.5m。抽蓄控制水位汛期为12.5m，非汛期为13.0m。北调控制水位11.9～12.5m。

（4）非汛期（10 月—翌年5 月）调度：①洪泽湖水位高于北调控制水位、低于抽蓄控制水位13.0m时，按照洪泽湖以北调水、当地用水和洪泽湖充蓄水要求抽水北送；②洪泽湖水位高于抽蓄控制水位13.0m、低于正常蓄水位时，停止抽江水充蓄洪泽湖，按照洪泽湖以北调水和当地用水要求抽水北送。

（5）汛期（6—9 月）调度：①洪泽湖水位高于北调控制水位、低于汛限水位12.5m 时，视雨水情，按照洪泽湖以北调水、当地用水和洪泽湖充蓄水要求抽水北送；②洪泽湖水位高于汛限水位12.5m 时，服从防汛抗旱调度要求。

（6）枯水时段调度，洪泽湖水位低于北调控制水位时，充分利用长江～洪泽湖段各梯级泵站抽江水北送，新增装机规模抽江水量优先满足北方城市用水。

（7）北调控制水位，是为保护洪泽湖原有用水利益而确定的湖泊水位，一般情况下，低于此水位时，停止抽湖泊既有蓄水北调出省。

（四）生态调度及应急调度

（1）以蒋坝作为洪泽湖最低生态水位保障主要控制断面，最低生态水位11.3m。

（2）洪泽湖最低生态水位保障纳入洪泽湖水量统一调度，在年度水量调度计划、月水量调度方案和实时调度指令实施过程中满足最低生态水位保障目标。制定洪泽湖年度水量调度计划和月水量调度方案时，应充分考虑保障蒋坝最低生态水位目标的需要，实施重要控制性水利工程联合调度，加强取用水管理，保障蒋坝最低生态水位。

（3）当洪泽湖蒋坝水位小于预警水位时，在保障生活供水和高保证率生产用水安全的前提下，适时调度跨流域调水工程体系、重要水利工程以保证最低生态水位。

（4）河道外用水管控要求：江苏省、安徽省依据下达的年度取用水计划和月调度方案，加强取用水管理，依据区域供水和需水情况、来水条件、调水条件，合理安排用水次序及用水量，通过工程调度和取用水管控实现生态水位目标。当遇枯水期或特枯水年、连续枯水年，蒋坝生态水位不达标时，淮委会商江苏省、安徽省水行政主管部门，在优先保障生活用水的前提下，制定河道外取用水压减方案，由两省水行政主管部门负责实施。限制用水的次序一般为：农业、工业、建筑业和服务业等用水。

（5）应急调度：省级及以上相关主管部门启动抗旱应急响应时，优先满足生活用水，兼顾生产用水需求，努力保障最低生态水位。遇重大突发水污染事件，淮委按照《淮委应对重大突发水污染事件工作实施办法》，配合地方人民政府和有关部门做好处置应对。

三、多目标协同调度方案研究

（一）综合调度目标

多目标协同的洪泽湖综合调度旨在通过统筹协调洪泽湖保护治理、开发利用各种功能目标，在现有各单目标功能调度基础上实现多目标协同、多方案集成，更大程度发挥洪泽湖整体效益，促进洪泽湖水资源治理提质增效，大幅提高洪泽湖防洪保安全、优质水资源、健康水生态、宜居水环境的幸福河湖社会功能，实现洪泽湖涉水效益“帕累托最优”。

（二）协同调度原则

（1）洪泽湖水量调度服从防洪调度，坚持防洪安全的原则。

（2）坚持生态保护原则，在保障基本生活、生态基流前提下，加强洪泽湖生态保护。

（3）坚持节水优先、优化配置原则。把区域节水水平作为年度用水计划审核的重要环节和前提条件，强化水资源需求管理。

（4）坚持用水总量控制和重要断面水量控制原则。按照最严格水资源管理制度和洪泽湖水量分配方案，各行政区实施区域用水总量控制，重要控制断面实施断面水量或水位控制。

（5）坚持统一调度原则。流域、区域、引调水等水利工程加强统一联合调度，洪泽湖区域水量调度服从淮河流域水资源统一调度。

（6）坚持滚动修正、适时调整原则。洪泽湖多目标协同调度要密切关注不同时间尺度的调度执行情况，根据实时水情、雨情、旱情、墒情、水库蓄水量及用水情况等，对已下达的调度方案和调度指标进行滚动修正、适时调整，并下达实时调度指令。

（7）坚持统筹兼顾、公平公正原则。合理安排供水对象及供水次序，协调好流域内外、上下游、左右岸和相关地区利益。

（三）多目标协同调度方案

（1）洪泽湖联合统一调度的控制性水工程包括出入湖水利控制工程（二河闸、三河闸及高良涧闸）、南（江）水北调翻水泵站以及洪泽湖取用水口门。

（2）洪泽湖洪水调度服从淮河洪水统一调度，按照《淮河洪水调度方案》规定调度。

（3）汛期统筹兴利需要，在初汛（6 月1—15 日），视天气情况及用水需要，可逐步控制湖泊水位至汛限水位；在主汛期后（8 月15—9 月30 日），视雨水情及中长期预报，在不影响防洪和排涝的前提下，逐步由汛限水位抬高至汛末蓄水位13.0m，充分利用洪水资源。

（4）下泄水量调度以年度水量调度计划确定的月下泄水量指标为依据，年总量控制为目标。通过出湖控制工程（二河闸、三河闸及高良涧闸）调度和洪泽湖取用水口门取用水管控共同实现调度目标。

（5）供水调度优先满足城乡居民生活用水、保障生态用水、合理安排工业生产用水、兼顾农业灌溉用水及航运用水。当供水不能完全满足或下泄水量不满足相应下泄指标时，根据旱情灾害程度，限制用水次序为：农业、高耗水工业、一般工业、河道外生态等用水。

（6）生态水位调度以保障洪泽湖旬平均最低生态水位为目标，以生态预警水位为调度启动条件，主要利用南（江）水北调翻水泵站对洪泽湖进行及时补水。调度期间，严格湖区周边取用水管控，禁止违规引用湖泊生态水量。

（7）南水北调东线工程调度应服从流域水资源统一调度，根据调出区来水情况、受水区年度用水需求、调水规模等，合理确定和调整年度调水过程和调水量。

四、结语

（1）多目标协同的洪泽湖水量调度方案框架与各单目标调度方案共同构成洪泽湖水资源综合调度有机整体，通过子方案内部及子方案间互适性协同优化，最大程度发挥洪泽湖整体效益。

（2）加大遗传算法、神经网络、人工智能等新技术、新方法的应用，不断提高雨水情预报精度、延长预见期、提高预报效率是实现洪泽湖水资源科学调度、优化调度、精准调度的重要保障。

（3）按照系统观念、全局思维，充分运用物联网、大数据、云计算等新一代信息技术，建设数字孪生洪泽湖，实现洪泽湖场景数字化、模拟智慧化、决策精准化，是实现洪泽湖多目标协同调度的必然选择■