國家水網(wǎng)視角下的洪水資源化利用探討

Discussion on utilization of flood resources from perspective of national water network

王浩，劉家宏，梅超，高希超

中國水利水電科學研究院 流域水循環(huán)與水安全全國重點實驗室，100038，北京

摘要：基于對長期治水歷史和新時代治水實踐的重要認識，我國提出了洪水控制、洪水利用、洪水塑造三種洪水治理管理模式。在全球氣候變化導致天氣系統(tǒng)演變加劇、我國極端降水事件增多趨強的背景下，加強洪水資源化利用是洪水治理管理的重要方面，對于緩解我國水資源供需矛盾具有重要意義。從我國基本水情和國家水網(wǎng)建設的宏觀視角來看，我國開展大時空尺度洪水資源化利用具有較強必要性與可行性。推進基于國家水網(wǎng)的洪水資源化利用，首先需要定量評估大時空尺度洪水資源化利用潛力，摸清底數(shù)；其次需要構(gòu)建基于“自然-社會”二元水循環(huán)的國家水網(wǎng)模擬器，實現(xiàn)對洪水資源化利用預報、預警、預演、預案“四預”；最后要統(tǒng)籌考慮防洪和供水等多目標，充分發(fā)揮國家水網(wǎng)綜合功能，促進水資源與人口經(jīng)濟布局相均衡，支撐經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展。

關(guān)鍵詞：國家水網(wǎng)；“自然-社會”二元水循環(huán)；大時空尺度；洪水資源化；洪水控制；洪水利用；洪水塑造

作者簡介：王浩，中國工程院院士，正高級工程師。

基金項目：國家重點研發(fā)計劃項目（2024YFC3212800）；鄂爾多斯市科技重大專項項目（ZD20232323）；內(nèi)蒙古自治區(qū)黃河流域水資源節(jié)約集約利用科技創(chuàng)新重大示范工程項目（2023JBGS0007）。

DOI：10.3969/j.issn.1000-1123.2026.05.003

在全球氣候變化背景下，極端天氣事件呈現(xiàn)發(fā)生頻率升高、強度增強、空間分布顯著變化等新特征。面對水安全保障新形勢，在守住防洪安全底線的前提下，統(tǒng)籌開展洪水控制、洪水利用、洪水塑造，加快轉(zhuǎn)變洪水傳統(tǒng)治理管理理念和模式，具有重要現(xiàn)實意義。

我國屬典型的大陸性季風氣候，降雨時空分布極為不均，“興水利、除水害”歷來是國家治理與發(fā)展的重要基礎。歷史上我國大一統(tǒng)的中央政權(quán)長期存續(xù)，為在國家層面重構(gòu)江河提供了可能，其中京杭大運河的建設、運用和發(fā)展就是一個重要的例證。進入現(xiàn)代社會，人們?nèi)找嬲J識到，自然水循環(huán)與社會水循環(huán)緊密耦合，構(gòu)成了“自然-社會”二元水循環(huán)系統(tǒng)。洪水是自然水循環(huán)的局部過程，自然水循環(huán)的特性與社會水循環(huán)的需求不匹配，就會導致災害。人類控制洪水、利用洪水、塑造洪水，就是將自然水循環(huán)與社會水循環(huán)調(diào)控到良性互饋的過程。國家水網(wǎng)的建設為洪水控制、洪水利用、洪水塑造提供了重要基礎，特別是對于洪水資源化利用而言，“四橫三縱”國家水網(wǎng)主骨架對水資源的強大時空調(diào)配能力，使得從國家層面統(tǒng)籌實施大時空尺度洪水資源化利用成為可能。

《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十五個五年規(guī)劃的建議》提出，要堅持統(tǒng)籌發(fā)展和安全。對于水安全保障而言，開展洪水資源化利用，特別是開展大時空尺度洪水資源化利用，是水利領域統(tǒng)籌發(fā)展和安全的重要實踐。本文重點探討國家水網(wǎng)視角下的洪水資源化利用。

大時空尺度洪水資源化利用的必要性與可行性

1.我國基本水情決定了需要開展大時空尺度洪水資源化利用

我國水資源分布的基本特點是夏汛冬枯、北缺南豐。在時間尺度上，我國降雨主要集中在5—10月的汛期，約占全年降水量的60%～80%，這種時間上的不均勻，使得我們必須想辦法將水資源“留住”，將汛期的洪水資源調(diào)劑到非汛期甚至跨年度使用，實現(xiàn)更大時間尺度的調(diào)配。在空間尺度上，我國南方國土面積占36%、水資源占81%，北方國土面積占64%、水資源僅占19%，水資源時空分布與國家生產(chǎn)力布局嚴重不匹配。這種空間上的不均衡，決定了我們不能只滿足于在本地“留住”水資源，還必須對水資源進行空間調(diào)配，實現(xiàn)跨流域和更大空間尺度的優(yōu)化配置。

盡管我國用水總量總體趨于穩(wěn)定，但這是在從嚴高效管控條件下形成的“緊平衡”，未來面向經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展，我國水資源安全保障壓力仍然較大。一段時間以來，我國從流域、城市等不同尺度開展了洪水資源化利用，但總體上大時空尺度、國家層面有組織的洪水資源化利用體系仍需進一步完善。研究表明，我國汛期河川徑流量占地表水資源量的2/3以上，其中每年約8000億～10000億m洪水因難以資源化利用而棄放入海。與此同時，頻發(fā)的極端天氣使河川徑流在時間尺度上更加集中，難以利用的徑流總量呈上升趨勢，對防洪安全和水資源保障帶來嚴峻挑戰(zhàn)。我國的基本水情從根本上決定了洪水資源化利用不能局限于單一區(qū)域、短期時段，必須立足更大時空尺度統(tǒng)籌推進，將汛期分散的洪水轉(zhuǎn)化為全域、長期可用的水資源?？偠灾?，加強大時空尺度洪水資源化利用，對統(tǒng)籌我國防洪安全和水資源保障是十分必要的。

2.國家水網(wǎng)建設為大時空尺度洪水資源化利用奠定了物理基礎

國家水網(wǎng)是以自然河湖為基礎、引調(diào)排水工程為通道、調(diào)蓄工程為結(jié)點、智慧調(diào)控為手段，集水資源優(yōu)化配置、流域防洪減災、水生態(tài)系統(tǒng)保護等功能于一體的綜合體系。經(jīng)過多年建設，我國已建成5級及以上堤防約32萬km，水庫大壩約9.5萬座，總庫容超過1萬億m。隨著國家水網(wǎng)建設推進，國家水網(wǎng)“綱、目、結(jié)”工程體系將更加完備，國家水網(wǎng)覆蓋率更高，構(gòu)成洪水資源跨區(qū)域、長距離輸送的物理通道，為洪水資源在全國范圍內(nèi)更大空間尺度上調(diào)配奠定了基礎。以南水北調(diào)中線一期工程為例，該工程已累計從長江流域向北方調(diào)水750億m以上，如果預報更加精準且調(diào)度更加優(yōu)化，理論上相當一部分水量可以由洪水資源化來滿足。國家水網(wǎng)將分布在全國各地、不同流域的水庫和湖泊等調(diào)蓄工程“串聯(lián)”“并聯(lián)”起來，形成了一個總庫容巨大的分布式蓄水系統(tǒng)，其總調(diào)節(jié)能力遠超單個工程，理論上具備季、年甚至多年調(diào)節(jié)能力，能夠?qū)崿F(xiàn)更大時間尺度的水資源調(diào)配，為水資源在更長時間尺度上調(diào)節(jié)和應對旱澇急轉(zhuǎn)等極端情況奠定更加堅實的基礎。

3.科學技術(shù)進步為大時空尺度洪水資源化利用提供了重要支撐

雨水情監(jiān)測預報是洪水資源化利用的重要前提，直接決定了洪水資源化利用的科學性和有效性。經(jīng)過多年的建設和運維，我國已建成世界上規(guī)模最大的地表水文、氣象監(jiān)測站網(wǎng)體系，各類水文測站達13.3萬余處，隨著雨水情監(jiān)測預報“三道防線”和“天空地水工”一體化監(jiān)測感知系統(tǒng)建設的推進，面向洪水資源化利用的雨水情監(jiān)測感知體系將進一步完善。我國持續(xù)推進數(shù)字孿生水利體系建設，“十四五”期間大江大河數(shù)字孿生流域建設穩(wěn)步推進，“國家水網(wǎng)一張圖”初步構(gòu)建，洪水和水資源管理預報、預警、預演、預案“四預”能力進一步提升。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)的不斷應用，洪水資源化利用所需要的“四預”能力正在快速提升。監(jiān)測感知體系完善和洪水“四預”技術(shù)進步，為大時空尺度洪水資源化利用提供了重要支撐，使得洪水資源化利用決策逐漸從“經(jīng)驗式”向“智能化”轉(zhuǎn)變。

基于國家水網(wǎng)的洪水資源化利用關(guān)鍵技術(shù)需求

推進基于國家水網(wǎng)的洪水資源化利用，首先需要定量評估大時空尺度洪水資源化利用潛力，摸清底數(shù)；其次需要構(gòu)建基于二元水循環(huán)的國家水網(wǎng)模擬器，實現(xiàn)對洪水資源化利用“四預”；最后要統(tǒng)籌考慮防洪和供水等多目標，充分發(fā)揮國家水網(wǎng)綜合功能。主要有以下關(guān)鍵技術(shù)需求。

1.大時空尺度洪水資源化利用潛力評估技術(shù)

我國洪水資源化利用潛力評估技術(shù)整體上取得重要進步，并開展了較多應用，但相關(guān)研究多集中在流域尺度，較少考慮洪水資源在更大時空尺度進行調(diào)配后的利用潛力。隨著國家水網(wǎng)建設的穩(wěn)步推進，在更大時空尺度進行洪水資源化利用的條件已經(jīng)具備，應結(jié)合洪水資源“收集—調(diào)蓄—利用”全過程，依托國家水網(wǎng)“綱、目、結(jié)”工程體系，研發(fā)洪水資源“可控-可蓄-可用”耦合評估理論與技術(shù)，支撐開展不同水文年型下，國家、流域和區(qū)域尺度，以及汛期和非汛期調(diào)豐補枯等條件下的洪水資源化利用潛力評估，為國家水資源安全保障提供重要支撐。

2.基于二元水循環(huán)的國家水網(wǎng)模擬器

國家水網(wǎng)是在時空上進行水資源調(diào)配的物理實體，是從國家尺度耦合自然水循環(huán)和社會水循環(huán)的關(guān)鍵，為了更好地開展洪水資源化利用，應基于數(shù)字孿生水利體系和“國家水網(wǎng)一張圖”，構(gòu)建基于二元水循環(huán)的國家水網(wǎng)模擬器，主要包括基于“天空地水工”一體化監(jiān)測感知系統(tǒng)的國家水網(wǎng)數(shù)字化場景、基于“自然-社會”二元水循環(huán)的國家水網(wǎng)耦合模擬模型和國家水網(wǎng)知識平臺等。其核心是國家水網(wǎng)耦合模擬模型，要集成耦合降水預報模型、水文模型、水動力學模型和社會水循環(huán)模型等，實現(xiàn)對國家水網(wǎng)“自然-社會”二元水循環(huán)全過程綜合模擬，并結(jié)合大數(shù)據(jù)和機器學習等技術(shù)實現(xiàn)模型自學習，支撐構(gòu)建機理和數(shù)據(jù)雙驅(qū)動的國家水網(wǎng)模擬器。

3.考慮多目標的國家水網(wǎng)智能調(diào)度技術(shù)

國家水網(wǎng)運行需統(tǒng)籌考慮防洪、供水、灌溉、航運、發(fā)電和生態(tài)等多目標，為更好發(fā)揮其綜合功能和效益，需研發(fā)考慮多目標的國家水網(wǎng)智能調(diào)度技術(shù)。針對國家水網(wǎng)調(diào)度多目標、多結(jié)點和復雜約束的特點，需充分考慮水網(wǎng)各要素間豐枯調(diào)劑、多源互補的作用，構(gòu)建復雜水網(wǎng)多目標優(yōu)化調(diào)度模型，融合智能優(yōu)化算法，快速搜索出滿足復雜約束的最優(yōu)解集，支撐水網(wǎng)調(diào)度科學決策。要結(jié)合多情景下國家水網(wǎng)運行模擬推演，通過“情景—模擬—優(yōu)化—評估”閉環(huán)流程，綜合比選，提出科學的調(diào)度方案，兼顧效率與公平，統(tǒng)籌發(fā)展和安全，支撐基于國家水網(wǎng)的洪水資源化利用。

加強基于國家水網(wǎng)的洪水資源化利用的建議

1.基于國家水網(wǎng)統(tǒng)籌洪水控制、洪水利用、洪水塑造

洪水控制、洪水利用、洪水塑造并非彼此割裂，而是治水理念的不同側(cè)面，其內(nèi)涵與我國傳統(tǒng)治水思想中的“因勢利導、化害為利”理念一脈相承。在極端天氣頻發(fā)成為新常態(tài)的背景下，洪水的破壞性增強，但洪水所挾帶的水量、能量和塑造能力，同樣蘊含著重要的資源價值。洪水治理管理的關(guān)鍵不在于是否消滅洪水，而在于如何依托國家水網(wǎng)等現(xiàn)代水工程體系和科學調(diào)控手段，使洪水的破壞性轉(zhuǎn)化為有利因素，將風險過程轉(zhuǎn)化為水資源利用過程。

在洪水控制方面，要結(jié)合國家水網(wǎng)建設，構(gòu)建多層次、系統(tǒng)化的洪水控制體系，將“上游洪水攔蓄工程、堤防和蓄滯洪區(qū)、泵站和排水系統(tǒng)、河湖蓄滯空間、洪澇聯(lián)防聯(lián)控體系”等國家水網(wǎng)的“零部件”有機統(tǒng)籌起來，構(gòu)成洪水防控“五道防線”，加強國家水網(wǎng)工程與非工程措施協(xié)同運用，實現(xiàn)對洪水風險可控、可管、可承受。在洪水利用方面，要從以蓄洪為主的江河洪水利用、以非工程措施為主挖掘洪水潛力、以洪水自然下滲實現(xiàn)地下水回升等方面強化洪水資源化利用，要科學利用國家水網(wǎng)的槽蓄量和水網(wǎng)結(jié)點工程調(diào)蓄能力，進一步分洪、滯洪、蓄洪、散洪，實現(xiàn)不同區(qū)域豐枯調(diào)劑，提升洪水資源化利用水平。在洪水控制和洪水利用之外，洪水塑造是對洪水功能性認識的進一步深化，要通過科學調(diào)控洪水過程，改善河流形態(tài)、水文過程和水沙關(guān)系。要結(jié)合流域生態(tài)調(diào)控需求加強水工程群調(diào)度，科學干預洪水形成過程，更好地服務流域整體治理目標。

國家水網(wǎng)建成后，我國江河水系和水工程群將在物理上形成一個“南北調(diào)配、東西互濟”的整體，要結(jié)合“國家水網(wǎng)一張圖”和數(shù)字孿生水利體系，充分發(fā)揮國家水網(wǎng)對水資源時空再分配的調(diào)節(jié)作用，通過水庫等蓄水空間調(diào)蓄洪水，考慮不同流域和區(qū)域的徑流豐枯特性，結(jié)合跨流域、跨區(qū)域用水需求，有序調(diào)度水網(wǎng)工程體系，實現(xiàn)跨流域、跨區(qū)域洪水資源化利用。要統(tǒng)籌考慮洪水控制、洪水利用、洪水塑造，充分發(fā)揮國家水網(wǎng)對水資源時空分布和江河形態(tài)的整體塑造作用，以國家水網(wǎng)為基礎統(tǒng)籌保障國家水安全。

2.系統(tǒng)開展大時空尺度洪水資源化利用潛力評估

摸清洪水資源化潛力并分類、分區(qū)域提出可行的利用路徑，是開展洪水資源化的重要基礎。為了更好地開展洪水資源化利用，應在考慮國家水網(wǎng)建設情景下，系統(tǒng)開展大時空尺度洪水資源化利用潛力評估，科學分析不同水文年型下，不同流域、區(qū)域間通過國家骨干網(wǎng)和區(qū)域水網(wǎng)進行科學調(diào)配后能夠利用的洪水資源量，結(jié)合各層級水網(wǎng)物理通路，構(gòu)建可行的洪水資源化利用路徑，明確不同條件下洪水資源可利用量，為開展大時空尺度洪水資源化利用提供科學依據(jù)。

3.加快完善基于國家水網(wǎng)的洪水資源化利用機制

近年來，我國洪水資源化利用取得了長足進步，洪水資源化利用理念、政策、法規(guī)、工程和機制等方面均在不斷更新。隨著我國洪水治理管理理念和模式加快轉(zhuǎn)變，下一步推進洪水資源化利用應更多地加強和完善機制建設。首先，應加強洪水資源化利用“風險-效益”決策機制建設，使洪水資源化利用的風險承擔者與受益者之間達成平衡，避免形成風險和收益不對等，以及“決策者無限擔責、受益者單純受益”的情形。其次，要進一步強化“兩手發(fā)力”，充分發(fā)揮市場調(diào)節(jié)作用，通過供需雙方的市場行為，依托國家水網(wǎng)有效調(diào)節(jié)水價，使洪水資源化利用“有利可圖”，形成可持續(xù)的利用模式。

4.強化大時空尺度洪水資源化利用全過程技術(shù)支撐

要控制洪水、利用洪水、塑造洪水，首先要了解洪水的“秉性”，實現(xiàn)科學有效的洪水預報，才能有效、精準地控制和利用洪水資源。因此，要強化大時空尺度洪水資源化利用“監(jiān)測感知—模擬推演—調(diào)度運行”全過程技術(shù)支撐，在監(jiān)測感知方面，要結(jié)合“天空地水工”一體化監(jiān)測感知系統(tǒng)建設，全面構(gòu)建服務于國家水網(wǎng)科學運行和洪水控制、洪水利用、洪水塑造的監(jiān)測網(wǎng)絡。在模擬推演方面，要基于“自然-社會”二元水循環(huán)的國家水網(wǎng)模擬器建設，加強對極端工況、不同水文年型和不同利用模式的預報預演，支撐制定不同條件下的洪水資源化利用路徑和可行預案。在調(diào)度運行方面，要加強智能化調(diào)度技術(shù)支撐應用，系統(tǒng)協(xié)調(diào)國家水網(wǎng)防洪、供水、灌溉、航運、發(fā)電和生態(tài)等多目標。此外，要全面深化物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和區(qū)塊鏈等信息技術(shù)應用，進一步加強“大數(shù)據(jù)+”“人工智能+”“大模型+”洪水預報技術(shù)研發(fā)，強化洪水預報理論和技術(shù)創(chuàng)新，不斷挖掘海量水文氣象數(shù)據(jù)、知識和經(jīng)驗所蘊藏的內(nèi)在規(guī)律，有力提升洪水“四預”精準度和有效性，科學支撐洪水資源化利用。

結(jié)語

洪水控制、洪水利用、洪水塑造是我國經(jīng)過長期實踐探索提出的洪水治理管理三種模式，系統(tǒng)融合了對長期治水歷史和新時代治水實踐的重要認識。洪水資源化利用是洪水治理管理的重要方面，對于緩解我國水資源供需矛盾具有重要意義。從我國基本水情和國家水網(wǎng)建設的宏觀視角來看，我國開展大時空尺度洪水資源化利用具有較強必要性與可行性，特別是國家水網(wǎng)建設和數(shù)字孿生水利新技術(shù)的應用，為大時空尺度洪水資源化利用奠定了物理和技術(shù)基礎。加強基于國家水網(wǎng)的洪水資源化利用，還需進一步突破洪水資源化利用潛力評估、國家水網(wǎng)模擬器和國家水網(wǎng)智能調(diào)度等關(guān)鍵技術(shù)。面向未來，建議基于國家水網(wǎng)統(tǒng)籌洪水控制、洪水利用、洪水塑造，系統(tǒng)開展大時空尺度洪水資源化利用潛力評估，加快完善基于國家水網(wǎng)的洪水資源化利用機制，強化大時空尺度洪水資源化利用全過程技術(shù)支撐，切實發(fā)揮國家水網(wǎng)保障水安全的功能作用，促進水資源與人口經(jīng)濟布局相均衡，支撐經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展。

Abstract:Based on a profound understanding of the long-term history of water management and the practices in the new era, China has proposed three flood governance models: flood control, flood utilization, and flood shaping. Against the backdrop of intensified weather system evolution due to global climate change and the increasing frequency of extreme precipitation events in China, enhancing the resource utilization of floods is a crucial aspect of flood management, holding significant importance for alleviating the imbalance between water supply and demand in the country. From the macro perspective of the basic water situation in China and national water network construction, it is necessary and feasible to carry out large-scale spatio-temporal flood resource utilization. To promote the utilization of flood resources based on the national water network, it is first necessary to quantitatively assess flood resource potential for utilization on large spatio-temporal scales, clarifying the baseline. Secondly, it is essential to construct a national water network simulator based on the natural-artificial dualistic water cycle, so as to achieve “forecasting, early-warning, rehearsal, and contingency planning” for flood resource utilization. Finally, it is important to consider multiple objectives, such as flood control and water supply, and fully leverage the comprehensive function of the national water network to balance water resources with population and economic layout and support high-quality economic and social development.

Keywordsnational water network; natural-artificial dualistic water cycle; large spatio-temporal scale; flood resource utilization; flood control; flood utilization; flood shaping

本文引用格式：

王浩，劉家宏，梅超，等.國家水網(wǎng)視角下的洪水資源化利用探討[J].中國水利，2026（5）：13-17.

封面攝影牛奪戰(zhàn)

責編｜呂彩霞

校對董林玥

審核張瑜洪

監(jiān)制馬穎卓

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