現(xiàn)代化水網(wǎng)工程體系下洪水災(zāi)害防控與資源化利用思路
Approach to flood disaster prevention, control, and resource utilization under modern water network engineering system
馬昱斐1,劉艷麗,高長勝1,張建云
(1.南京水利科學(xué)研究院水災(zāi)害防御全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,210029,南京;2.水利部應(yīng)對氣候變化研究中心,210029,南京)
摘要:全球氣候變化背景下,我國極端降水事件增多趨強(qiáng),洪水災(zāi)害的突發(fā)性、極端性、不確定性日益凸顯,水資源時(shí)空分布不均與供需矛盾依然突出,“水害”與“水利”問題交織疊加,對傳統(tǒng)洪水管理模式提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)?,F(xiàn)代化水網(wǎng)作為集防洪減災(zāi)、水資源配置、生態(tài)保護(hù)于一體的綜合性基礎(chǔ)設(shè)施體系,為統(tǒng)籌推進(jìn)洪水災(zāi)害防控與資源化利用提供了物理載體。本研究基于對洪水危害性、資源性、功能性的三維認(rèn)知,闡釋了現(xiàn)代化水網(wǎng)工程體系下“調(diào)蓄為本、防用并重”的系統(tǒng)化洪水治理的理論基礎(chǔ),提出以“綱、目、結(jié)”為架構(gòu)的系統(tǒng)優(yōu)化思路。在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建了基于預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案“四預(yù)”的智慧化協(xié)同調(diào)度體系,并探討了健全統(tǒng)籌協(xié)同體系、完善制度標(biāo)準(zhǔn)體系等制度保障問題。研究認(rèn)為,現(xiàn)代化水網(wǎng)為實(shí)現(xiàn)洪水從“控制”到“利用”再到“塑造”的能級躍升提供了工程基礎(chǔ),亟須通過理念更新、工程優(yōu)化、智慧調(diào)度和制度創(chuàng)新的系統(tǒng)推進(jìn),加快構(gòu)建以洪水調(diào)蓄為核心、防洪減災(zāi)與資源利用協(xié)同的現(xiàn)代化洪水治理新格局,為提升國家水安全保障能力提供理論支撐與實(shí)踐路徑。
關(guān)鍵詞:現(xiàn)代化水網(wǎng);洪水防控;洪水資源化;協(xié)同調(diào)度;流域系統(tǒng)治理;智慧化協(xié)同調(diào)度
作者簡介:馬昱斐,工程師,主要從事水文水資源方面研究。
通信作者:劉艷麗,教授級高級工程師,主要從事氣候變化對水文水資源的影響研究。E-mail:ylliu@nhri.cn
基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(52325902)。
DOI:10.3969/j.issn.1000-1123.2026.05.004
引言
水安全是關(guān)系國家長治久安的大事。我國特殊的自然地理和氣候條件決定了2/3以上的國土面積始終面臨洪水災(zāi)害威脅,加之水資源時(shí)空分布極不均衡導(dǎo)致的資源性缺水問題隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展越來越突出,水安全風(fēng)險(xiǎn)始終是中國式現(xiàn)代化進(jìn)程中必須高度關(guān)注的問題。目前,我國建成了世界上規(guī)模最大、范圍最廣、受益人口最多的水利基礎(chǔ)設(shè)施體系,大江大河基本具備防御新中國成立以來實(shí)際發(fā)生的最大洪水能力,防洪能力實(shí)現(xiàn)整體性躍升。
然而,受全球氣候變化和人類活動(dòng)影響,洪水災(zāi)害的突發(fā)性、極端性、不確定性日益凸顯,暴露出我國防洪體系在應(yīng)對極端天氣方面的短板弱項(xiàng)。同時(shí),水資源供需矛盾長期突出,北方資源性缺水與南方季節(jié)性缺水問題并存。面對這一嚴(yán)峻挑戰(zhàn),中共中央、國務(wù)院印發(fā)《國家水網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃綱要》,明確提出加快構(gòu)建“系統(tǒng)完備、安全可靠,集約高效、綠色智能,循環(huán)通暢、調(diào)控有序”的國家水網(wǎng),統(tǒng)籌解決水資源、水生態(tài)、水環(huán)境、水災(zāi)害問題。在此背景下,如何依托現(xiàn)代化水網(wǎng)工程體系,構(gòu)建洪水災(zāi)害防控與資源化利用一體化的系統(tǒng)解決方案,在保障防洪安全的同時(shí)有效利用洪水資源,已成為當(dāng)前我國水利領(lǐng)域亟待解決的重大戰(zhàn)略問題。
本文立足于變化環(huán)境下我國防洪安全面臨的新形勢新要求,基于對洪水屬性的再認(rèn)識,系統(tǒng)探討現(xiàn)代化水網(wǎng)工程體系下洪水災(zāi)害防控與資源化利用的理論內(nèi)涵、優(yōu)化思路與實(shí)踐路徑,以期為“十五五”時(shí)期提升國家水安全保障能力提供決策參考。
變化環(huán)境下洪水災(zāi)害防控的新態(tài)勢與新要求
1.極端洪水事件頻發(fā)重發(fā)對防洪安全提出新挑戰(zhàn)
全球變暖背景下,氣象水文循環(huán)規(guī)律發(fā)生深刻改變,我國洪水災(zāi)害的時(shí)空分布與演變規(guī)律日趨復(fù)雜,對現(xiàn)有洪水防控體系的韌性與適應(yīng)性提出了更高要求與全新挑戰(zhàn)。
一是極端暴雨呈頻發(fā)多發(fā)態(tài)勢,1961—2024年間,我國極端日降水量事件頻次呈增加趨勢,年累計(jì)暴雨站日數(shù)呈增加趨勢,平均每10年增加4.5%;研究表明,不同氣候態(tài)、不同干濕區(qū)的極端降水指數(shù)變化不一致,但整體表現(xiàn)為總降水量增大、日極端降水事件增多,其中干旱區(qū)和長三角、珠三角地區(qū)表現(xiàn)得最明顯。
二是臺風(fēng)活動(dòng)規(guī)律發(fā)生顯著改變,1949年以來登陸我國的臺風(fēng)個(gè)數(shù)總體呈減少趨勢,但強(qiáng)臺風(fēng)個(gè)數(shù)和占比均呈上升趨勢,強(qiáng)臺風(fēng)嚴(yán)重影響風(fēng)險(xiǎn)較高;臺風(fēng)強(qiáng)度增強(qiáng)、強(qiáng)臺風(fēng)頻率增加,且路徑呈現(xiàn)向高緯度遷移的趨勢,導(dǎo)致我國北方沿海地區(qū)面臨的臺風(fēng)威脅日益嚴(yán)峻。
三是海平面持續(xù)波動(dòng)性抬升,1993—2024年,我國海平面以4.0mm/a的速率持續(xù)上升,高于同時(shí)段全球3.4mm/a的平均水平,增加了河口地區(qū)防洪壓力與咸潮上溯風(fēng)險(xiǎn),其中,海平面上升與臺風(fēng)、天文潮和風(fēng)暴潮共同作用引發(fā)的極值水位及復(fù)合洪澇災(zāi)害對沿海地區(qū)的影響尤為顯著。
此外,降水時(shí)空分布變化帶來新的風(fēng)險(xiǎn)格局。近年受西太平洋副熱帶高壓偏強(qiáng)偏北影響,我國主雨帶較常年同期偏北,臺風(fēng)活動(dòng)范圍向北擴(kuò)展并出現(xiàn)季節(jié)性提前,臺風(fēng)和季風(fēng)暴雨疊加概率增大,加重了北方地區(qū)洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。海河“23·7”流域性特大洪水、2025年華北極端暴雨等事件表明,傳統(tǒng)干旱半干旱地區(qū)頻發(fā)短時(shí)強(qiáng)降水時(shí),由于這些地區(qū)生態(tài)本底脆弱、極端天氣應(yīng)對經(jīng)驗(yàn)不足,災(zāi)害鏈?zhǔn)椒磻?yīng)更為顯著。極端洪澇災(zāi)害已不再是“黑天鵝”事件,而是可能出現(xiàn)在任何地區(qū)、任何流域、任何年份的常態(tài)化威脅。
2.水資源供需矛盾加劇對洪水利用提出新需求
我國基本水情是夏汛冬枯、北缺南豐、水資源時(shí)空分布與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展布局不相匹配,全國人均水資源量僅為世界平均水平的28%,北方地區(qū)尤為短缺,以占全國19%的水資源量支撐著46%的人口和較高的經(jīng)濟(jì)比重。隨著人口結(jié)構(gòu)深刻調(diào)整和新型城鎮(zhèn)化推進(jìn),糧食安全、能源安全、生態(tài)安全對水資源供給的穩(wěn)定性、可靠性提出更高要求,僅依靠常規(guī)水源已難以滿足日益增長的用水需求。亟須突破洪水治理“重防輕用”的傳統(tǒng)理念,在風(fēng)險(xiǎn)可控前提下最大化挖掘汛期洪水的資源化利用潛力,將洪水轉(zhuǎn)化為可長期利用的戰(zhàn)略水源。
與此同時(shí),極端干旱事件也頻繁發(fā)生,“旱澇急轉(zhuǎn)”“旱澇并存”現(xiàn)象日益突出。這一趨勢使得洪水資源化利用的戰(zhàn)略價(jià)值更加凸顯,在保障防洪安全的前提下,盡可能蓄留汛期富余水量,以豐補(bǔ)枯,調(diào)節(jié)時(shí)空分布不均,成為應(yīng)對氣候變化的重要適應(yīng)性策略。
針對當(dāng)前全球變化背景下極端洪水頻發(fā)重發(fā)、水資源供需矛盾加劇的嚴(yán)峻挑戰(zhàn),我國洪水治理應(yīng)堅(jiān)持系統(tǒng)觀念,基于現(xiàn)代化水網(wǎng)工程體系,深化對洪水危害性、資源性與功能性的多維認(rèn)知,依托“綱、目、結(jié)”系統(tǒng)布局,加快形成“調(diào)蓄為本、防用并重”的系統(tǒng)化洪水治理體系,推進(jìn)實(shí)現(xiàn)防洪安全體系和能力現(xiàn)代化,構(gòu)筑起更具適應(yīng)性的水安全韌性格局。
現(xiàn)代化水網(wǎng)工程體系下“調(diào)蓄為本、防用并重”的系統(tǒng)化洪水治理體系
現(xiàn)代化水網(wǎng)工程體系下的洪水治理理論基礎(chǔ)
1.洪水屬性的三維認(rèn)知框架
對洪水屬性的科學(xué)認(rèn)知,是洪水治理的根本前提。傳統(tǒng)洪水治理聚焦于洪水的危害性,將洪水視為需要防控的自然災(zāi)害,治理模式以“控制洪水”為核心。習(xí)近平總書記“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”治水思路,指引我國治水實(shí)踐統(tǒng)籌推進(jìn)水災(zāi)害、水資源、水生態(tài)、水環(huán)境系統(tǒng)治理,推動(dòng)了對洪水屬性認(rèn)知的系統(tǒng)性革新——從單一危害性向危害性、資源性、功能性的拓展。
洪水的危害性在于其短時(shí)間內(nèi)釋放出巨大的自然破壞力,這是千百年來人類治水聚焦的核心,對其的有效防控是防洪保安的底線所在。無論何時(shí),對洪水危害性的有效控制始終是水安全保障的首要任務(wù)。
洪水的資源性在于其本質(zhì)是水資源。在經(jīng)濟(jì)社會用水需求穩(wěn)步增長與水資源剛性約束并存的背景下,將汛期棄水轉(zhuǎn)化為有效水資源供給,是緩解水資源供需矛盾的戰(zhàn)略選擇。據(jù)估算,我國洪水資源化利用潛力可達(dá)每年6000億~8000億m
洪水的功能性在于其為河流生態(tài)系統(tǒng)最重要的影響因子。適當(dāng)時(shí)機(jī)、適當(dāng)量級的洪水過程具有河道造床、維持水生生物繁殖生境等不可替代的生態(tài)功能。人工塑造可控洪水過程,已成為復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境的重要手段。
2.現(xiàn)代化水網(wǎng)的內(nèi)涵與防洪功能定位
《國家水網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃綱要》明確,國家水網(wǎng)是以自然河湖為基礎(chǔ)、引調(diào)排水工程為通道、調(diào)蓄工程為結(jié)點(diǎn)、智慧調(diào)控為手段,集水資源優(yōu)化配置、流域防洪減災(zāi)、水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)等功能于一體的綜合體系?,F(xiàn)代化水網(wǎng)作為國家重要的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性、先導(dǎo)性公共設(shè)施,其核心特征與洪水系統(tǒng)治理的需求高度契合,為“調(diào)蓄為本、防用并重”的系統(tǒng)化洪水治理提供了理論支撐。
從洪水治理的視角,現(xiàn)代化水網(wǎng)的核心功能定位體現(xiàn)在三個(gè)方面:一是洪水防控的骨干屏障,通過“綱、目、結(jié)”的系統(tǒng)布局,構(gòu)建“擴(kuò)排、增蓄、控險(xiǎn)”相結(jié)合的流域防洪減災(zāi)工程體系,形成流域統(tǒng)籌、區(qū)域協(xié)同、上下聯(lián)動(dòng)的洪水防控格局,以體系的系統(tǒng)性、可靠性有效應(yīng)對洪水災(zāi)害的突發(fā)性、不確定性;二是洪水資源調(diào)蓄的核心載體,依托水網(wǎng)的互聯(lián)互通特性,打破流域、區(qū)域的空間壁壘,實(shí)現(xiàn)洪水在不同時(shí)空尺度的豐枯調(diào)劑、優(yōu)化配置,為洪水資源化利用提供物理通道與調(diào)蓄空間;三是洪水多目標(biāo)協(xié)同的調(diào)度平臺,通過數(shù)字孿生水網(wǎng)建設(shè),實(shí)現(xiàn)水網(wǎng)工程全要素、全流程的智能化模擬與精準(zhǔn)化調(diào)度,統(tǒng)籌洪水控制、洪水利用、洪水塑造三大目標(biāo),從而實(shí)現(xiàn)洪水管理綜合效益的最大化。
3.“調(diào)蓄為本、防用并重”的內(nèi)涵與核心要義
現(xiàn)代化水網(wǎng)工程體系下的洪水治理,要突破傳統(tǒng)被動(dòng)防御的局限,轉(zhuǎn)向洪水災(zāi)害防控與資源化利用一體化的系統(tǒng)性治理模式。
調(diào)蓄是洪水治理的前提和核心手段,依托水網(wǎng)中的水庫、蓄滯洪區(qū)、調(diào)蓄池等設(shè)施,通過科學(xué)調(diào)控洪水流量、錯(cuò)峰削峰,既為洪水災(zāi)害防控目標(biāo)落地提供堅(jiān)實(shí)支撐,也為洪水資源化利用目標(biāo)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造有利條件。
防控是核心目標(biāo)之一,聚焦“保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全、降低洪水災(zāi)害損失”,通過調(diào)蓄手段的有效發(fā)揮,構(gòu)建全方位、多層次的防洪減災(zāi)體系,守住防洪安全底線。
利用是另一核心目標(biāo),與防控處于同等級地位,將經(jīng)過處理或天然可控的洪水,合理用于農(nóng)業(yè)灌溉、生態(tài)補(bǔ)水、工業(yè)用水等領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)洪水的資源化轉(zhuǎn)化,破解水資源短缺與洪水災(zāi)害并存的矛盾,讓洪水從“災(zāi)害隱患”轉(zhuǎn)化為“寶貴資源”。
“調(diào)蓄為本、防用并重”的內(nèi)涵可概括為以水庫、湖泊、蓄滯洪區(qū)等調(diào)蓄工程為物質(zhì)基礎(chǔ)和調(diào)控手段,將洪水災(zāi)害有效防控與洪水資源合理利用置于同等重要的戰(zhàn)略地位,通過系統(tǒng)化的工程布局和智慧化的調(diào)度管理,實(shí)現(xiàn)兩大目標(biāo)的協(xié)同優(yōu)化。
“調(diào)蓄為本、防用并重”的核心要義在于“以疏代堵、化害為利、系統(tǒng)調(diào)控、彈性適應(yīng)”“以疏代堵”強(qiáng)調(diào)順應(yīng)洪水自然規(guī)律,改變單純依靠工程措施堵截洪水的思維,通過合理疏導(dǎo)給洪水以出路。“化害為利”強(qiáng)調(diào)在有效管控洪水危害性的前提下,通過調(diào)蓄手段將洪水的資源性與功能性價(jià)值充分釋放。要在精準(zhǔn)評估風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上,抓住減災(zāi)和興利的平衡點(diǎn),通過控制、積蓄、利用對部分洪水徑流進(jìn)行資源化利用。“系統(tǒng)調(diào)控”強(qiáng)調(diào)立足流域整體和水網(wǎng)全局,統(tǒng)籌多目標(biāo)、多主體、多過程。要以流域?yàn)閱卧?,充分發(fā)揮水網(wǎng)工程體系的整體優(yōu)勢,通過聯(lián)合調(diào)度實(shí)現(xiàn)洪水風(fēng)險(xiǎn)在空間上的分散與資源在時(shí)空上的重配。“彈性適應(yīng)”強(qiáng)調(diào)提升系統(tǒng)應(yīng)對不確定性的能力。面對全球氣候變化加劇、極端天氣氣候事件頻發(fā)的新形勢,洪水管理必須強(qiáng)化底線思維和極限思維,構(gòu)建韌性防洪體系。
支撐“防-用”雙目標(biāo)的現(xiàn)代化水網(wǎng)工程體系優(yōu)化思路
現(xiàn)代化水網(wǎng)工程體系的核心在于“調(diào)蓄”,依托“綱、目、結(jié)”的系統(tǒng)布局,形成覆蓋流域、層級分明、功能互補(bǔ)的調(diào)蓄網(wǎng)絡(luò),為實(shí)現(xiàn)洪水災(zāi)害防控與資源化利用兩大目標(biāo)提供工程基礎(chǔ)。優(yōu)化思路在于強(qiáng)化剛性調(diào)蓄能力以筑牢災(zāi)害防控屏障,織密柔性調(diào)蓄網(wǎng)絡(luò)以增強(qiáng)資源利用效能,暢通資源化配置通道以實(shí)現(xiàn)調(diào)蓄水量高效轉(zhuǎn)化。
1.強(qiáng)化剛性調(diào)蓄能力,筑牢安全底線
剛性調(diào)蓄以控制性水庫、堤防、蓄滯洪區(qū)等骨干工程為核心,發(fā)揮洪水削峰、錯(cuò)峰、攔蓄等災(zāi)害防控功能,是保障流域防洪安全的“壓艙石”。提升剛性調(diào)蓄能力應(yīng)聚焦“綱”的工程建設(shè),構(gòu)筑安全可靠的災(zāi)害防控主骨架。
一是暢通流域行洪“主動(dòng)脈”。以大江大河大湖為重點(diǎn),統(tǒng)籌做好一般洪水和超標(biāo)準(zhǔn)洪水防御工作,加快建設(shè)由水庫、河道及堤防、蓄滯洪區(qū)組成的現(xiàn)代化防洪工程體系。實(shí)施重點(diǎn)河流(河段)河道治理、堤防達(dá)標(biāo)建設(shè)和提質(zhì)升級工程,進(jìn)一步補(bǔ)齊防洪薄弱環(huán)節(jié),筑牢江河防洪安全屏障。
二是加固洪水防控“硬屏障”。加快實(shí)施病險(xiǎn)水庫、水閘、堤防的除險(xiǎn)加固,解決先天設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低、后天老化失修的問題,完善安全監(jiān)測體系,強(qiáng)化白蟻等害堤動(dòng)物隱患整治,確保工程長期安全穩(wěn)定運(yùn)行。要統(tǒng)籌考慮上下游、干支流、左右岸關(guān)系,科學(xué)布局?jǐn)r洪、蓄洪、分洪等工程措施。
三是建設(shè)蓄滯洪區(qū)“安全閥”。結(jié)合安全和發(fā)展的需要,優(yōu)化調(diào)整蓄滯洪區(qū)布局,推進(jìn)蓄滯洪區(qū)分區(qū)分塊精細(xì)化運(yùn)用,減少淹沒損失。探索分類管理新模式,降低蓄滯洪區(qū)對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的約束,實(shí)現(xiàn)“一區(qū)多能”,為洪水資源化利用提供空間。
2.織密柔性調(diào)蓄網(wǎng)絡(luò),提升洪水資源利用能力
柔性調(diào)蓄以湖泊濕地、河湖水系連通、城市分散調(diào)蓄設(shè)施等為載體,同時(shí)依托水庫汛限水位動(dòng)態(tài)控制這一關(guān)鍵非工程措施,發(fā)揮洪水資源滯蓄、涵養(yǎng)、生態(tài)補(bǔ)給等功能,是提升洪水資源化利用效率的核心支撐。構(gòu)建柔性調(diào)蓄網(wǎng)絡(luò)應(yīng)依托“目”與“結(jié)”的系統(tǒng)布局,形成覆蓋廣泛、彈性靈活、功能協(xié)同的調(diào)蓄體系。
一是強(qiáng)化調(diào)蓄結(jié)點(diǎn)擴(kuò)容挖潛。推進(jìn)水庫清淤增容和功能提升。全國共有水庫大壩約9.5萬座,80%以上建成于20世紀(jì)80年代以前,部分水庫存在淤積嚴(yán)重、功能退化問題,應(yīng)加快實(shí)施病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固,健全常態(tài)化管護(hù)機(jī)制,在確保安全前提下有序?qū)嵤┮呀ㄋ畮鞌U(kuò)容疏浚,增強(qiáng)洪水調(diào)控能力。推進(jìn)湖泊濕地生態(tài)修復(fù)與功能提升。針對全國200多個(gè)面積大于10km湖泊萎縮、天然陸域濕地面積減少28%的嚴(yán)峻現(xiàn)實(shí),應(yīng)加強(qiáng)湖泊、濕地等天然調(diào)蓄空間的保護(hù)與修復(fù),實(shí)施退田還湖、退圩還湖工程,恢復(fù)萎縮的湖泊濕地面積,提升天然調(diào)蓄能力。
二是優(yōu)化汛限水位動(dòng)態(tài)控制。汛限水位在防洪中具有法定地位,是協(xié)調(diào)水庫防洪與興利的關(guān)鍵參數(shù),直接影響水庫效益發(fā)揮。然而要求水庫在汛期嚴(yán)格按照汛限水位時(shí)刻預(yù)防小概率的設(shè)計(jì)洪水,必然導(dǎo)致汛期棄水多、汛后無水蓄和洪水資源化利用效率低等問題。有研究指出,傳統(tǒng)的單庫汛限水位設(shè)計(jì)帶來的汛期棄水等問題突出,已經(jīng)不能適應(yīng)水資源需求顯著增加帶來的新挑戰(zhàn)。
三是暢通區(qū)域調(diào)蓄脈絡(luò)互聯(lián)互通。通過河湖連通、引調(diào)水工程,激活“目”的流動(dòng)性與調(diào)蓄彈性。依托南水北調(diào)等重大引調(diào)水工程,加強(qiáng)國家骨干網(wǎng)與省市縣水網(wǎng)的互聯(lián)互通,實(shí)現(xiàn)洪水資源在不同流域、區(qū)域間的優(yōu)化配置。在城市、農(nóng)田和山丘區(qū)域系統(tǒng)布局分散式調(diào)蓄設(shè)施。在城市區(qū)域,系統(tǒng)推進(jìn)海綿城市建設(shè),布局下凹式綠地、雨水花園、調(diào)蓄池、透水鋪裝等設(shè)施,提升城市雨水就地消納、滯蓄、利用能力;在農(nóng)田區(qū)域,完善塘堰、淤地壩、小型水庫等農(nóng)田水利設(shè)施,提升田間雨水集蓄利用能力;在山丘區(qū)域,結(jié)合山洪溝治理,建設(shè)小型攔蓄工程,實(shí)現(xiàn)山洪資源的就地利用。
3.暢通資源化配置通道,實(shí)現(xiàn)調(diào)蓄水量高效利用
調(diào)蓄的最終目的是服務(wù)于用水需求。在增強(qiáng)調(diào)蓄能力的基礎(chǔ)上,需依托現(xiàn)代化水網(wǎng)“綱、目、結(jié)”的系統(tǒng)協(xié)同,建設(shè)暢通的資源化配置通道,將調(diào)蓄的洪水資源有序輸送至用水單元,實(shí)現(xiàn)洪水從棄水到資源的轉(zhuǎn)化。
一是構(gòu)建洪水資源化利用的輸配水網(wǎng)絡(luò)。依托國家水網(wǎng)骨干輸配水通道,將汛期攔蓄洪水輸送至缺水區(qū)域。懷柔水庫和京密引水渠聯(lián)合調(diào)度的實(shí)踐表明,完善的水網(wǎng)工程體系可為洪水資源在不同水庫間的聯(lián)合調(diào)度與戰(zhàn)略儲備提供工程支撐。
二是規(guī)劃生態(tài)補(bǔ)水與地下水回補(bǔ)通道。針對河湖生態(tài)用水被擠占、地下水超采等問題,利用洪水資源實(shí)施生態(tài)補(bǔ)水和地下水回補(bǔ)。塔里木河流域利用洪水開展生態(tài)輸水的實(shí)踐表明,在胡楊集中落種、植物生長繁衍需水期,最大限度橫向漫溢下泄水量,可以有效提高沿線生態(tài)效益。在華北地下水超采區(qū),可結(jié)合河道綜合治理和雨洪利用工程,將部分洪水資源引入回補(bǔ)區(qū),促進(jìn)地下水采補(bǔ)平衡。研究表明,華北平原主要水系具備良好的地下調(diào)蓄潛力,通過河道帶進(jìn)行人工回補(bǔ)可顯著增加地下水補(bǔ)給量,對于實(shí)現(xiàn)區(qū)域水資源可持續(xù)利用與生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)具有重要意義。
三是統(tǒng)籌配置洪水用于農(nóng)業(yè)灌溉與城市雜用。在糧食主產(chǎn)區(qū),結(jié)合大中型灌區(qū)續(xù)建配套和現(xiàn)代化改造,完善灌排工程體系,提高農(nóng)業(yè)灌溉洪水資源利用效率。在城市地區(qū),建設(shè)用地不透水面積占比較高,產(chǎn)流潛力顯著,是城市雨洪收集利用的重點(diǎn)區(qū)域,將經(jīng)過凈化的雨洪水用于市政雜用、景觀補(bǔ)水等用途,緩解城市供水壓力。如基于SCS-CN模型對內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市主城區(qū)的評估顯示,其多年平均雨水資源化利用潛力可達(dá)7350.18萬m/a。
基于“四預(yù)”的智慧化協(xié)同調(diào)度與管理策略
現(xiàn)代化水網(wǎng)工程體系下的洪水治理,既要依托“四預(yù)”(預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案)構(gòu)建智慧化協(xié)同調(diào)度體系,實(shí)現(xiàn)洪水的精準(zhǔn)管控與科學(xué)調(diào)度,也要健全完善配套體制機(jī)制,為調(diào)度管理策略落地、工程高效運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)保障。二者相輔相成、協(xié)同發(fā)力,前者是核心手段,后者是重要支撐,共同推動(dòng)洪水治理從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)”向“智慧化、規(guī)范化、長效化”轉(zhuǎn)型。
1.基于“四預(yù)”的智慧化協(xié)同調(diào)度體系
智慧化協(xié)同調(diào)度是現(xiàn)代化水網(wǎng)洪水治理的核心抓手,以“四預(yù)”聯(lián)動(dòng)為核心框架,依托數(shù)字化、智能化技術(shù),打破信息壁壘、整合治理資源,實(shí)現(xiàn)流域、區(qū)域、工程間的協(xié)同調(diào)度,提升洪水治理的精準(zhǔn)度和高效性,為“調(diào)蓄為本、防用并重”的系統(tǒng)化洪水治理理念落地提供技術(shù)支撐。
(1)精準(zhǔn)預(yù)報(bào):筑牢智慧調(diào)度基礎(chǔ)
構(gòu)建“天空地水工”一體化洪水監(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng),整合氣象衛(wèi)星、測雨雷達(dá)、地面雨量站等多源數(shù)據(jù),形成雨水情監(jiān)測預(yù)報(bào)“三道防線”。重點(diǎn)強(qiáng)化中小流域、山洪易發(fā)區(qū)的洪水預(yù)報(bào)能力,實(shí)現(xiàn)從單點(diǎn)預(yù)報(bào)向全域精準(zhǔn)預(yù)報(bào)轉(zhuǎn)變。數(shù)字孿生黃壘河流域的案例表明,采用“三道防線”耦合預(yù)報(bào)方法后,流域內(nèi)花家疃水庫入庫洪峰預(yù)報(bào)的有效預(yù)見期由傳統(tǒng)方法的3h延長至30h,入庫流量過程預(yù)報(bào)有效預(yù)見期延長約3h,水庫水位過程預(yù)報(bào)有效預(yù)見期延長約20h,預(yù)報(bào)平均相對誤差降低至許可誤差以內(nèi)。
(2)快速預(yù)警:實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)防控閉環(huán)
建立分級分類、精準(zhǔn)高效的洪水預(yù)警體系,結(jié)合不同區(qū)域防洪標(biāo)準(zhǔn)、人口分布、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級,劃分預(yù)警級別,明確預(yù)警范圍和響應(yīng)措施。依托智慧水網(wǎng)信息平臺,實(shí)現(xiàn)預(yù)警信息“一鍵推送、全域覆蓋”,打通預(yù)警信息傳遞“最后一公里”。同時(shí),建立預(yù)警信息反饋機(jī)制,實(shí)時(shí)跟蹤預(yù)警信息接收情況和群眾轉(zhuǎn)移進(jìn)度,確保預(yù)警不缺位、響應(yīng)不滯后。如甘肅省鸚鴿嘴水庫防洪“四預(yù)”體系建設(shè)中,基于歷年山洪災(zāi)害調(diào)查成果和水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置預(yù)警級別與閾值,通過多種形式實(shí)現(xiàn)對雨情、水情、工情、險(xiǎn)情的分級分類快速預(yù)警研判。
(3)科學(xué)預(yù)演:優(yōu)化調(diào)度實(shí)施方案
依托數(shù)字孿生水網(wǎng)平臺,構(gòu)建洪水演進(jìn)、工程調(diào)度、風(fēng)險(xiǎn)防控全流程預(yù)演模型,精準(zhǔn)模擬特大洪水、常遇洪水、突發(fā)洪水等不同洪水情景下水庫、河道、調(diào)蓄設(shè)施等工程的運(yùn)行狀態(tài),以及洪水對沿岸地區(qū)的影響。通過多場景、多方案預(yù)演,對比分析不同調(diào)度策略的效果,優(yōu)化水庫泄洪、河道行洪、調(diào)蓄設(shè)施調(diào)控等調(diào)度方案,提前發(fā)現(xiàn)調(diào)度過程中可能存在的問題和隱患,完善應(yīng)對措施,提升調(diào)度決策的科學(xué)性和可行性。研究表明,通過整合蓄滯洪區(qū)容積結(jié)構(gòu)、人口動(dòng)態(tài)、洪水淹沒模擬等數(shù)據(jù),可設(shè)計(jì)多場景應(yīng)用支撐汛前預(yù)報(bào)、汛中應(yīng)對及汛后管理的科學(xué)決策。
(4)完善預(yù)案:強(qiáng)化應(yīng)急處置能力
修訂完善各級洪水應(yīng)急預(yù)案,明確不同預(yù)警級別、不同洪水情景下的應(yīng)急組織體系、響應(yīng)流程和處置措施。推動(dòng)應(yīng)急預(yù)案與智慧調(diào)度體系深度融合,實(shí)現(xiàn)預(yù)案的數(shù)字化、智能化管理。以鄭州“7·20”特大暴雨災(zāi)害為例,相關(guān)學(xué)者對比分析了基于應(yīng)急預(yù)案的組織間協(xié)作網(wǎng)絡(luò)與實(shí)際響應(yīng)協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的差異,指出應(yīng)急預(yù)案動(dòng)態(tài)調(diào)整與政府危機(jī)學(xué)習(xí)長效機(jī)制建立的重要性,為應(yīng)急預(yù)案的優(yōu)化完善提供了支撐。
(5)協(xié)同調(diào)度:提升全域治理效能
以智慧水網(wǎng)信息平臺為載體,打破行政區(qū)域、部門、工程管理單位的界限,建立“全域統(tǒng)籌、上下聯(lián)動(dòng)、左右協(xié)同”的調(diào)度機(jī)制,實(shí)現(xiàn)流域與區(qū)域、上游與下游、干流與支流、各類水利工程之間的協(xié)同調(diào)度。統(tǒng)籌兼顧防洪安全、水資源利用、生態(tài)保護(hù)等多重目標(biāo),優(yōu)化調(diào)配洪水流量,合理調(diào)控水庫、調(diào)蓄池等設(shè)施,實(shí)現(xiàn)錯(cuò)峰削峰、洪水資源化利用。
2.協(xié)同管理體制與政策法規(guī)保障
智慧化協(xié)同調(diào)度體系的高效運(yùn)行,有賴于健全的體制框架與政策法規(guī)保障。針對當(dāng)前水網(wǎng)調(diào)度管理中存在的權(quán)責(zé)交叉、信息壁壘、協(xié)同不足等問題,亟須構(gòu)建權(quán)責(zé)清晰、協(xié)同高效、監(jiān)管有力、保障到位的體制機(jī)制,確保智慧調(diào)度策略落地生根、長效運(yùn)行,推動(dòng)現(xiàn)代化水網(wǎng)洪水治理持續(xù)提質(zhì)增效。
(1)健全協(xié)同管理機(jī)制
建立健全流域統(tǒng)籌、區(qū)域協(xié)同、部門聯(lián)動(dòng)的洪水治理協(xié)調(diào)機(jī)制,明確流域管理機(jī)構(gòu)、地方政府及水利、氣象、應(yīng)急、自然資源等部門的職責(zé)分工,消解權(quán)責(zé)交叉重疊、責(zé)任落實(shí)虛化等治理痛點(diǎn)。強(qiáng)化流域統(tǒng)一調(diào)度權(quán),統(tǒng)籌協(xié)調(diào)干支流、上下游水利工程的調(diào)度運(yùn)行,推動(dòng)跨區(qū)域、跨部門協(xié)同聯(lián)動(dòng),構(gòu)建流域全域協(xié)同治理格局。建立常態(tài)化協(xié)同調(diào)度會商機(jī)制,協(xié)同解決調(diào)度過程中的跨主體矛盾問題,全面提升流域協(xié)同調(diào)度的決策效率與執(zhí)行效能。
(2)完善制度標(biāo)準(zhǔn)體系
圍繞智慧化協(xié)同調(diào)度全流程和現(xiàn)代化水網(wǎng)工程全生命周期管理,修訂完善相關(guān)法律法規(guī)、規(guī)章制度和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系,明確防洪“四預(yù)”聯(lián)動(dòng)機(jī)制、智慧調(diào)度決策流程、工程運(yùn)行維護(hù)管理、洪水資源化利用等方面的要求,實(shí)現(xiàn)調(diào)度管理全流程的制度化約束。針對智慧水網(wǎng)建設(shè)中的數(shù)據(jù)共享、預(yù)警發(fā)布、應(yīng)急處置、模型算法等關(guān)鍵環(huán)節(jié),制定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與數(shù)據(jù)規(guī)范,推動(dòng)流域監(jiān)測數(shù)據(jù)、調(diào)度決策信息、應(yīng)急預(yù)案體系的互聯(lián)互通與標(biāo)準(zhǔn)化管理。2021年以來,水利部先后組織開展數(shù)字孿生水利建設(shè)頂層設(shè)計(jì)、先行先試和深化應(yīng)用等工作,先后出臺《智慧水利建設(shè)頂層設(shè)計(jì)》《“十四五”期間推進(jìn)智慧水利建設(shè)實(shí)施方案》等文件,為智慧化協(xié)同調(diào)度的規(guī)范化實(shí)施提供了依據(jù)。
(3)強(qiáng)化監(jiān)管考核機(jī)制
統(tǒng)籌規(guī)范水利工程運(yùn)行管理和調(diào)度執(zhí)行的監(jiān)督檢查,依托智慧水網(wǎng)一體化信息平臺,實(shí)現(xiàn)對水利工程運(yùn)行狀態(tài)、調(diào)度指令執(zhí)行情況、預(yù)警響應(yīng)落實(shí)成效的動(dòng)態(tài)監(jiān)管。將智慧調(diào)度執(zhí)行情況、流域洪水綜合治理成效納入地方政府和相關(guān)部門的績效考核體系,明確考核指標(biāo),細(xì)化考核標(biāo)準(zhǔn),強(qiáng)化考核結(jié)果運(yùn)用,嚴(yán)格責(zé)任追究。同時(shí),按照《水利領(lǐng)域基層政務(wù)公開標(biāo)準(zhǔn)指引》要求,建立多元化社會監(jiān)督機(jī)制,暢通監(jiān)督渠道,依法公開洪水調(diào)度相關(guān)信息,接受社會各界監(jiān)督,提升調(diào)度管理的透明度和公信力。
(4)健全要素保障機(jī)制
強(qiáng)化資金、人才、技術(shù)三大要素保障,為智慧化協(xié)同調(diào)度體系建設(shè)與體制機(jī)制長效運(yùn)行提供有力支撐。在資金保障方面,加大公共財(cái)政投入力度,重點(diǎn)支持智慧水網(wǎng)一體化平臺建設(shè)、監(jiān)測預(yù)警設(shè)施升級改造、應(yīng)急預(yù)案演練、核心技術(shù)研發(fā)等工作,建立常態(tài)化的工程運(yùn)維與調(diào)度管理經(jīng)費(fèi)保障機(jī)制。在人才保障方面,建立專業(yè)化復(fù)合型人才的培養(yǎng)與引進(jìn)機(jī)制,深化高校、科研院所、水利管理部門的產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同育人,全面提升智慧調(diào)度管理的專業(yè)化水平。在技術(shù)保障方面,強(qiáng)化核心技術(shù)研發(fā)與成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用,深化與科研院校、高新技術(shù)企業(yè)的協(xié)同創(chuàng)新,推廣應(yīng)用高精度監(jiān)測預(yù)報(bào)、智能優(yōu)化調(diào)度、流域水文數(shù)值模擬等先進(jìn)技術(shù),推動(dòng)智慧化調(diào)度技術(shù)持續(xù)迭代升級,為體制機(jī)制的落地實(shí)施提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。
(5)完善激勵(lì)約束機(jī)制
建立權(quán)責(zé)對等、獎(jiǎng)懲分明的雙向激勵(lì)約束機(jī)制,充分激發(fā)各治理主體的內(nèi)生動(dòng)力,壓實(shí)洪水治理與調(diào)度管理責(zé)任。建立常態(tài)化表彰獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制,充分調(diào)動(dòng)各主體的工作積極性與主動(dòng)性;針對預(yù)警響應(yīng)不及時(shí)、責(zé)任落實(shí)不力等情況,依法依規(guī)嚴(yán)肅追責(zé)問責(zé),形成有效的剛性約束。同時(shí),建立洪水資源化利用專項(xiàng)激勵(lì)機(jī)制,出臺配套的扶持政策,鼓勵(lì)地方政府與相關(guān)管理單位在保障防洪安全的前提下,科學(xué)合理開展洪水資源化利用,對利用成效顯著的主體給予政策傾斜與資金補(bǔ)貼,推動(dòng)洪水資源化利用常態(tài)化、規(guī)范化發(fā)展。
結(jié)語
現(xiàn)代化水網(wǎng)工程體系建設(shè)為洪水災(zāi)害防控與資源化利用提供了系統(tǒng)載體和戰(zhàn)略支撐。在變化環(huán)境下,需全面認(rèn)知洪水的危害性、資源性、功能性三維屬性,統(tǒng)籌推進(jìn)洪水控制、洪水利用、洪水塑造三種治理管理模式,構(gòu)建“調(diào)蓄為本、防用并重”的系統(tǒng)性洪水綜合治理體系。
“十五五”時(shí)期是加快建設(shè)現(xiàn)代化水網(wǎng)的關(guān)鍵階段,應(yīng)錨定《國家水網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃綱要》確定的2035年目標(biāo),立足長遠(yuǎn)、適度超前,統(tǒng)籌存量和增量,加強(qiáng)水網(wǎng)互聯(lián)互通和協(xié)同融合。依托現(xiàn)代化水網(wǎng)“綱、目、結(jié)”系統(tǒng)布局,夯實(shí)剛性調(diào)蓄工程支撐,筑牢流域防洪安全基礎(chǔ);完善柔性調(diào)蓄載體建設(shè),挖掘洪水資源利用潛力;暢通資源化輸配通道,推動(dòng)調(diào)蓄水量高效轉(zhuǎn)化。在此基礎(chǔ)上,強(qiáng)化數(shù)字孿生水網(wǎng)“四預(yù)”功能支撐,健全政策制度和市場機(jī)制,在更高水平上保障防洪安全,同時(shí)充分挖掘洪水資源潛力和生態(tài)功能,為全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家提供堅(jiān)實(shí)的水安全保障,繪就江河安瀾、人水和諧的美麗中國新畫卷。
Abstract: Under the context of global climate change, extreme precipitation events have become more frequent and intense in China, leading to increasing abruptness, extremity, and uncertainty in flood disasters. The uneven spatial and temporal distribution of water resources, along with the persistent contradiction between water supply and demand, remains a prominent issue. The intertwined challenges of “water disasters” and “water utilization” pose severe challenges to traditional flood management approaches. As a comprehensive infrastructure system integrating flood control and disaster reduction, water resource allocation, and ecological protection, the modern water network provides a physical carrier for the coordinated resolution of flood disaster prevention and resource utilization. Based on a tripartite understanding of the hazardous, resource-based, and functional attributes of floods, this paper elucidates the theoretical foundation of “regulation and storage as foundation, equal emphasis on prevention and utilization” within the framework of modern water network engineering. It proposes a system optimization approach structured around the “outline, mesh, and knot” framework. On this basis, an intelligent collaborative regulation system based on the “four pre” (forecasting, early warning, rehearsal, and contingency plan) is constructed, and institutional safeguards, including the improvement of coordination systems and the refinement of regulatory and technical standards, are explored. The study suggests that the modern water network provides an engineering foundation for achieving a leap in flood management capabilities from “control” to “utilization” and further to “shaping”. There is an urgent need to systematically advance conceptual renewal, engineering optimization, smart dispatching, and institutional innovation to accelerate the establishment of a modern flood governance paradigm centered on regulation and storage, with synergistic coordination between flood control and resource utilization. This will provide theoretical support and practical pathways for enhancing national water security capabilities.
Keywordsmodern water network; flood prevention and control; flood resource utilization; collaborative regulation; systematic river basin governance; intelligent collaborative scheduling
本文引用格式:
馬昱斐,劉艷麗,高長勝,等.現(xiàn)代化水網(wǎng)工程體系下洪水災(zāi)害防控與資源化利用思路[J].中國水利,2026(5):18-25.
封面供圖 陜西省水利廳
責(zé)編劉磊寧
校對楊文杰
審核張瑜洪
監(jiān)制馬穎卓
聲明:本文系轉(zhuǎn)載自互聯(lián)網(wǎng),請讀者僅作參考,并自行核實(shí)相關(guān)內(nèi)容。若對該稿件內(nèi)容有任何疑問或質(zhì)疑,請立即與鐵甲網(wǎng)聯(lián)系,本網(wǎng)將迅速給您回應(yīng)并做處理,再次感謝您的閱讀與關(guān)注。
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