陳 進(jìn)

（長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院，水資源與生態(tài)環(huán)境湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430010）

1 研究背景

長(zhǎng)江流域主要位于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均降雨量約1 100 mm，多年平均入海流量9 190億m3，多年平均水資源總量為9 958億m3，屬于我國(guó)水資源相對(duì)豐富地區(qū)［1］，但由于長(zhǎng)江流域常住人口達(dá)到4.46億人，人均水資源量2 233 m3，僅略高于全國(guó)平均水平，為世界人均水資源量1/4多，人均水資源并不豐富，再加上山丘區(qū)面積占80%以上，不少地區(qū)仍然存在工程性缺水問(wèn)題。

從1949年到1980年，長(zhǎng)江流域人口從1.6億人增加到3.5億人，耕地面積和農(nóng)田有效灌溉面積顯著增加，總用水量從314億m3增加到1 325億m3，年均增長(zhǎng)率為4.7%，其中耕地面積和有效灌溉面積分別從1 948.1萬(wàn)hm2和287.7萬(wàn)hm2增加到2 105.5萬(wàn)hm2和1 310.0萬(wàn)hm2，分別增長(zhǎng)了1.08倍和4.5倍［2］，同期修建了多達(dá)4萬(wàn)多座水庫(kù)和500多萬(wàn)座塘壩（也稱山塘）［3］，而工業(yè)用水及居民生活用水占比較小，兩者合計(jì)僅占總用水量的21%。雖然修建了大量水庫(kù)和灌渠，但在一些山丘區(qū)仍然存在工程性缺水問(wèn)題，如四川盆地、湖南衡邵、江西贛南、河南南陽(yáng)、顎北和滇中等地區(qū)。從1980年到2011年（見(jiàn)表1），農(nóng)業(yè)用水1 029億m3，之后農(nóng)業(yè)用水基本穩(wěn)定下來(lái)［4］，只是受氣候影響，年際間略有波動(dòng)，而工業(yè)和生活用水占比逐漸增加，用水結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，農(nóng)業(yè)用水比例下降，工業(yè)和生活用水比例增加。從60多年用水結(jié)構(gòu)的變化可以看出，前30年長(zhǎng)江流域用水主要以農(nóng)業(yè)為主（農(nóng)業(yè)用水曾占比近80%），后30年，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化發(fā)展迅速，工業(yè)和生活用水顯著增加。從2007年以后，長(zhǎng)江流域總用水量一直維持在2 000億m3左右，農(nóng)業(yè)用水比例一直維持在50%左右。隨著工業(yè)和生活用水的不斷增加，使得廢污水排放總量也快速增加，1982年廢污水排放總量為127億m3，到2016年廢污水排放總量達(dá)353億m3，34年間增加了2.8倍，而相應(yīng)廢污水處理及收集能力沒(méi)有同步增加，加上大量尚未有效控制的農(nóng)業(yè)面源污染，長(zhǎng)江水系一些支流、湖泊和中小水庫(kù)水污染越來(lái)越嚴(yán)重［5］，水資源保護(hù)問(wèn)題突出，成為制約水系連通和水資源調(diào)控的重要因素。

表1 長(zhǎng)江流域用水結(jié)構(gòu)及水庫(kù)數(shù)量變化 （單位：億m3）

從長(zhǎng)江流域水利工程建設(shè)看，93%的水庫(kù)和絕大多數(shù)水閘和灌區(qū)都是1980年以前建設(shè)的，早期絕大多數(shù)水庫(kù)主要功能就是農(nóng)業(yè)灌溉，現(xiàn)在許多水庫(kù)增加了供水和旅游功能。大型水庫(kù)中的63%是在1980年以前建設(shè)的，但絕大多數(shù)控制性水庫(kù)（丹江口和柘林等水庫(kù)除外）都是1980年以后建成的，所以，1980年以前，長(zhǎng)江干支流水資源調(diào)控主要通過(guò)水閘和泵站，取水總量不大，而水庫(kù)調(diào)節(jié)局限在支流或者地區(qū)層面。隨著三峽等控制性水庫(kù)和南水北調(diào)中東線一期工程的建成，全流域及跨流域水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度成為可能。長(zhǎng)江流域已經(jīng)建成水閘38 204座，其中大型水閘265座，這些水閘累計(jì)過(guò)流、抽排能力超過(guò)2萬(wàn)m3/s，在水資源調(diào)控中占有重要地位，如長(zhǎng)江中下游每年通過(guò)水閘引江水量都在600多億m3以上，所以需要統(tǒng)籌考慮流域或者區(qū)域大型水庫(kù)與大型水閘聯(lián)合調(diào)度。此外，長(zhǎng)江水系通航河流3 600多條，通航里程總計(jì)達(dá)7.1萬(wàn)km，占全國(guó)內(nèi)河比重達(dá)56%，長(zhǎng)江流域水利工程調(diào)度需要考慮航運(yùn)要求。目前，長(zhǎng)江水資源調(diào)控已經(jīng)開(kāi)始從單一工程向水利工程群聯(lián)合調(diào)度發(fā)展，調(diào)度的目標(biāo)從防洪、發(fā)電向抗旱、供水、航運(yùn)、生態(tài)和應(yīng)急等多目標(biāo)發(fā)展，對(duì)調(diào)控技術(shù)和管理要求越來(lái)越高。

2 典型支流和水庫(kù)調(diào)控

長(zhǎng)江流域經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)、最早缺水的地區(qū)是太湖流域，而未來(lái)水資源供需矛盾突出、調(diào)控難度較大的支流是漢江，這兩個(gè)水資源二級(jí)分區(qū)在長(zhǎng)江水資源調(diào)控中最具有代表性，前者于2002年建成了引江濟(jì)太工程，后者有加高后的丹江口水利樞紐。三峽水庫(kù)建成后，不僅開(kāi)展了向中下游補(bǔ)水調(diào)度、長(zhǎng)江口壓咸調(diào)度，而且多次開(kāi)展生態(tài)調(diào)度試驗(yàn)。

2.1 太湖與引江濟(jì)太工程太湖是長(zhǎng)江流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展最快，水資源供需矛盾最突出的地區(qū)，因此修建了引江濟(jì)太工程［6］，主要目的是解決干旱期太湖及附近水網(wǎng)缺水和水環(huán)境容量不足等問(wèn)題。工程通過(guò)望虞河常熟水利樞紐引長(zhǎng)江水進(jìn)入太湖流域。經(jīng)望亭水利樞紐入太湖的引調(diào)水工程，從2002—2004年開(kāi)始試驗(yàn)性運(yùn)行，2005年以后進(jìn)入長(zhǎng)效運(yùn)行狀態(tài)。從2002年到2013年11年間，累計(jì)引調(diào)長(zhǎng)江水242.6億m3，年均引水量20.21億m3，占太湖流域水資源總量的11.5%，其中進(jìn)入太湖水量109.7億m3，年均入湖水量9.14億m3，占太湖水量的21%。

工程運(yùn)行11年主要成效是：（1）太湖年平均水位抬升0.11 m，年最低水位提高0.22 m，較好地解決了季節(jié)性缺水問(wèn)題；（2）促進(jìn)了湖水的流動(dòng)性，縮短了太湖換水周期，提高了水體自凈能力，改善了太湖及附近河網(wǎng)的水質(zhì)；（3）成功地應(yīng)對(duì)多次突發(fā)水污染事故，有效地保障了流域供水安全；（4）通過(guò)江河間、水網(wǎng)間各類水閘的聯(lián)合調(diào)度，推動(dòng)了太湖流域水利工程體系優(yōu)化調(diào)度技術(shù)的發(fā)展。

目前存在的主要問(wèn)題有：（1）受望虞河西岸支流污水和東岸分流影響，多年平均僅有45%水進(jìn)入太湖，引水入湖效率偏低；（2）僅靠單進(jìn)單出引調(diào)水對(duì)于許多湖彎水動(dòng)力條件改善程度不大，不能成為改善太湖水質(zhì)的主要手段；（3）目前長(zhǎng)江水體氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量越來(lái)越高，引江水稀釋太湖營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的作用在下降。雖然通過(guò)點(diǎn)源治理，使太湖水體總氮含量下降，但磷含量仍然偏高，所以，徹底解決富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題仍然應(yīng)該靠嚴(yán)格控制營(yíng)養(yǎng)鹽入湖，特別是面源污染控制，引江水只能起次要作用。未來(lái)需要研究在氣候變化條件下，湖流受氣候（如風(fēng)向、水溫、降水等）和多通道引水和出流條件下湖流、水位、水質(zhì)和水生態(tài)系統(tǒng)演變規(guī)律，實(shí)施更為精準(zhǔn)的調(diào)度。

2.2 漢江與丹江口水利樞紐漢江是長(zhǎng)江最長(zhǎng)的支流，全長(zhǎng)1 577 km，流域面積15.9 km2，涉及湖北、河南、陜西、甘肅、重慶和四川等6省市。隨著南水北調(diào)中線工程一期投入運(yùn)行，已經(jīng)向豫、冀、京、津等北方地區(qū)和城市供水，成為我國(guó)最重要的水源地。漢江流域多年平均地表水量554.7億m3，水資源總量573.2億m3，與黃河相當(dāng)，但它是長(zhǎng)江流域單位面積產(chǎn)流量較少的支流之一，而水資源利用率很高。以2014年為例，漢江流域用水總量145.04億m3，水資源利用率25.3%，南水北調(diào)中線調(diào)水一期95億m3，理論利用率達(dá)到41.9%，如果再考慮正在建設(shè)的引漢濟(jì)渭工程（10億（近期）～15億m3（遠(yuǎn)期））和顎北調(diào)水工程（10億（近期）～15億m3（遠(yuǎn)期））等，到2020年，漢江水資源利用率將達(dá)到47.1%，成為長(zhǎng)江流域水資源開(kāi)發(fā)利用程度最高的支流。雖然漢江干流水質(zhì)總體良好，但漢江一些支流、江漢平原及湖泊水污染問(wèn)題突出，漢江中下游河段多次發(fā)生水華，需要的環(huán)境流量增加。所以，漢江水資源調(diào)控不僅存在防洪與供水調(diào)度之間的矛盾，也存在水量、水質(zhì)和水生態(tài)聯(lián)合調(diào)度難題，如漢江中下游航運(yùn)、生態(tài)環(huán)境最小流量需要500～600 m3/s，與枯季天然來(lái)水差距較大，主要靠丹江口水庫(kù)補(bǔ)水。

加高后的丹江口水庫(kù)正常蓄水位170 m，相應(yīng)庫(kù)容290.5億m3，防洪庫(kù)容110億m3，為不完全多年調(diào)節(jié)水庫(kù)。水庫(kù)調(diào)度的優(yōu)先次序是：防洪、本流域用水、南水北調(diào)引水、發(fā)電和灌溉等，協(xié)調(diào)多目標(biāo)調(diào)度關(guān)系十分復(fù)雜。首先是防洪與蓄水調(diào)度之間，漢江防洪以秋汛著名，如果等秋汛過(guò)后再蓄水，水庫(kù)蓄滿率難以保證，而過(guò)早蓄水又可能增加防洪風(fēng)險(xiǎn)。原設(shè)計(jì)防洪調(diào)度采用預(yù)報(bào)預(yù)泄，分級(jí)補(bǔ)償方式，防洪限制水位6月21日到8月31日為160 m，9月底前控制在163.5 m，10月中旬蓄到170 m。如果遇到秋汛，需要承擔(dān)更大的防洪風(fēng)險(xiǎn)，如2017年9月下旬，漢江降雨量比多年均值多2倍以上，丹江口水庫(kù)發(fā)生6次漲水過(guò)程，出現(xiàn)2次17 300 m3/s的入庫(kù)洪峰，雖然有條件蓄到設(shè)計(jì)水位，但此時(shí)漢江中游宜城以下河段已經(jīng)全部超警戒水位，丹江口水庫(kù)是第一次蓄到超過(guò)165 m，大壩安全、庫(kù)岸穩(wěn)定和漢江中下游秋汛成為主要考慮因素，最終只蓄到167 m。同樣，漢江中下游生態(tài)環(huán)境和航運(yùn)用水與水庫(kù)蓄水之間也存在矛盾。原設(shè)計(jì)方案是，當(dāng)水庫(kù)水位低于150 m，來(lái)水大于350 m3/s，下游按需水的80%供水，但下泄流量不小于490 m3/s；當(dāng)水位低于150 m，來(lái)水小于350 m3/s，下泄流量按400 m3/s控制，而丹江口到漢口為Ⅲ級(jí)航道，滿足航運(yùn)要求一般需要500 m3/s以上。在枯季如果遇下游硅藻水華發(fā)生，在現(xiàn)狀漢江水營(yíng)養(yǎng)水平下，需要600 m3/s才能滿足水環(huán)境容量的要求，這些條件都超過(guò)原設(shè)計(jì)調(diào)度要求。所以，需要研究在氣候變化和人類活動(dòng)條件下丹江口水庫(kù)防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、汛限水位和水庫(kù)蓄水調(diào)水關(guān)系，平衡防汛與蓄水、調(diào)水和下游用水之間的關(guān)系。

2.3 三峽水庫(kù)補(bǔ)水調(diào)度三峽水庫(kù)是季調(diào)節(jié)水庫(kù)，有165億m3的調(diào)節(jié)庫(kù)容和221.5億m3的防洪庫(kù)容，而且處在上中游交界處，不僅對(duì)于中下游防洪具有巨大的功能，也可以使中下游干流每年12月—次年5月增加徑流量，在不同程度上抬高各河段水位，改善枯水期長(zhǎng)江中下游生活、生產(chǎn)取水條件和通航條件，可以緩解枯季長(zhǎng)江中下游旱情和長(zhǎng)江口咸潮入侵。

三峽水庫(kù)2003年開(kāi)始蓄水發(fā)電，到2008年全部建成，2010年以后每年都蓄到了175 m正常蓄水位，為水庫(kù)興利和向中下游補(bǔ)水發(fā)揮了巨大作用。以試驗(yàn)性蓄水運(yùn)行階段（2008—2013年）為例，三峽水庫(kù)向中下游補(bǔ)水主要作用是：（1）水庫(kù)累計(jì)向中下游實(shí)施航運(yùn)、生態(tài)和抗旱等補(bǔ)水836.9億m3，累計(jì)補(bǔ)水702天。2011年后補(bǔ)水量趨于穩(wěn)定，年均達(dá)到210億m3以上。（2）在枯水期結(jié)合發(fā)電對(duì)下游補(bǔ)水，出庫(kù)流量較入庫(kù)流量增加1 000～2 000 m3/s，有效緩解了枯水期下游河道低水位的局面。（3）平均增加航道水深0.72 m。葛洲壩下游（廟嘴）最小通航流量由原來(lái)的3 200 m3/s提高到6 000 m3/s。自2011年以來(lái)，長(zhǎng)江中游宜昌至武漢段航道枯水期航道維護(hù)水深從2.8 m提升到3.2～3.5 m，5 000 t級(jí)船舶可暢行長(zhǎng)江中游，同時(shí)大大提高了長(zhǎng)江中上游（尤其是重慶至武漢段）的通航能力。（4）三峽水庫(kù)的運(yùn)行增加了長(zhǎng)江口枯水期來(lái)水量，對(duì)抑制長(zhǎng)江口咸潮入侵起到重要作用。三峽水庫(kù)調(diào)蓄后，大通站12月—次年3月流量大于1萬(wàn)m3/s的保證率由天然狀態(tài)的66.9%提高到93.8%，明顯改善了干流枯水期的水情條件。

綜上所述，除汛末蓄水期外，在枯水季比較均勻地向中下游補(bǔ)水，增加了下泄流量，但也應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，三峽水庫(kù)調(diào)節(jié)庫(kù)容仍然有限，枯季增加的流量對(duì)水位的提升部分被清水下泄沖刷河床抵消，而且三峽壩址距長(zhǎng)江口距離較遠(yuǎn)（1 749 km），受到長(zhǎng)江中下游江湖關(guān)系和沿線取用水影響，尤其是南水北調(diào)東線、引江濟(jì)太等中下游大型引調(diào)水工程的影響，直接通過(guò)三峽水庫(kù)增加下泄流量補(bǔ)水壓咸，不僅能力有限，而且效果滯后［7］。長(zhǎng)江遭遇特枯來(lái)水條件時(shí)，長(zhǎng)江口咸水倒灌是必然的，也是不可避免的，要減輕其不利影響，不僅需要嚴(yán)格控制長(zhǎng)江中下游干流水利工程取用水規(guī)模，還可以采取河口地區(qū)多水源應(yīng)急避咸方案［8］，如適當(dāng)控制中下游引提水規(guī)模，開(kāi)展長(zhǎng)江口沿江的陳行、寶鋼水庫(kù)與崇明島的青草沙和東方西沙水庫(kù)的聯(lián)合避咸取水調(diào)度，三峽水庫(kù)可以起到配合作用。

2.4 三峽水庫(kù)生態(tài)調(diào)度生態(tài)調(diào)度分為廣義和狹義兩類，廣義生態(tài)調(diào)度包括生態(tài)和環(huán)境兩方面，如三峽庫(kù)尾減淤、控制庫(kù)彎水華、向下游及河口補(bǔ)水、補(bǔ)沙、水生生物棲息地重塑和旗艦物種產(chǎn)卵等方面的調(diào)度，而狹義生態(tài)調(diào)度主要針對(duì)特定保護(hù)物種產(chǎn)卵（如四大家魚(yú)）。為促進(jìn)長(zhǎng)江四大家魚(yú)自然繁殖，在試驗(yàn)性蓄水階段的2011—2014年，三峽水庫(kù)結(jié)合上游來(lái)水條件，利用水庫(kù)汛前加速消落時(shí)機(jī)，通過(guò)改變水庫(kù)下泄流量過(guò)程，人工創(chuàng)造了適合“四大家魚(yú)”產(chǎn)卵繁殖所需水文、水力學(xué)條件的洪峰過(guò)程，先后開(kāi)展了5次試驗(yàn)性生態(tài)調(diào)度工作，具體結(jié)果見(jiàn)表2［9］。從表2可見(jiàn)，通過(guò)三峽水庫(kù)的調(diào)蓄，在四大家魚(yú)產(chǎn)卵期，制造了持續(xù)3～10天流量漲落過(guò)程，流量漲幅在1 000～6 000 m3/s之間，且同時(shí)保證三峽水庫(kù)下游流量具有明顯的漲幅、干流水位具有一定的變化幅度。

表2 2011—2014年三峽水庫(kù)實(shí)施試驗(yàn)性生態(tài)調(diào)度工作情況

為監(jiān)測(cè)三峽工程生態(tài)調(diào)度效果，相關(guān)部門在長(zhǎng)江干流設(shè)置了宜都、沙市、監(jiān)利3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，對(duì)魚(yú)卵（苗）資源進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，2011—2014年三峽工程連續(xù)4年的生態(tài)調(diào)度期間，均發(fā)現(xiàn)了四大家魚(yú)的自然繁殖現(xiàn)象，監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。如表3所示，2011年6月16—19日生態(tài)調(diào)度期間，宜昌下游河段四大家魚(yú)有一定規(guī)模的產(chǎn)卵，推算總卵苗數(shù)1.31億粒；2012年5—6月兩次生態(tài)調(diào)度期間，宜都斷面監(jiān)測(cè)到6次產(chǎn)卵，推算總卵苗數(shù)5.15億粒；2013年5月7—16日，監(jiān)測(cè)期間宜都江段、沙市江段、監(jiān)利江段“四大家魚(yú)”卵苗總量分別達(dá)到1.31億粒（尾）、1.18億粒（尾）、5.2億粒（尾）；2014年生態(tài)調(diào)度期間，在調(diào)度第三天宜昌至宜都江段監(jiān)測(cè)到較大規(guī)模的四大家魚(yú)繁殖高峰，四大家魚(yú)魚(yú)卵平均密度較生態(tài)調(diào)度前提高3倍，調(diào)度第三天單日魚(yú)卵密度是調(diào)度前的7倍。

綜上所述，三峽水庫(kù)在試驗(yàn)運(yùn)行期開(kāi)展的生態(tài)調(diào)度試驗(yàn)，通過(guò)下泄適宜的洪水過(guò)程，對(duì)于促進(jìn)四大家魚(yú)自然繁殖是有成效的。值得注意的是，與水庫(kù)建成前比較，三峽水庫(kù)下游河道春夏季的水溫比天然情況仍然偏低，下泄流量過(guò)程趨于均一化，漲落次數(shù)偏少，中小洪水過(guò)程不明顯，仍然對(duì)四大家魚(yú)繁殖產(chǎn)卵時(shí)間和產(chǎn)卵規(guī)模產(chǎn)生了一定的影響，另外，產(chǎn)卵規(guī)模的減小與禁魚(yú)期偏短、人為過(guò)度捕撈等其他人類活動(dòng)關(guān)系也很大，只有采取生態(tài)調(diào)度與漁業(yè)管理相結(jié)合的綜合措施才能保證四大家魚(yú)自然繁殖的規(guī)模。目前三峽水庫(kù)的生態(tài)調(diào)度尚局限在四大家魚(yú)產(chǎn)卵調(diào)度，對(duì)于中華鱘產(chǎn)卵調(diào)度尚未進(jìn)行，而對(duì)于中下游魚(yú)類產(chǎn)卵場(chǎng)等棲息地修復(fù)調(diào)度等多目標(biāo)生態(tài)調(diào)度尚未起步。

表3 三峽工程2011—2014年試驗(yàn)性生態(tài)調(diào)度監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

3 水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度

盡管1998年大洪水期間，漢江的丹江口、清江的隔河巖、資水的柘溪、沅江的五強(qiáng)溪和修水的柘林等水庫(kù)發(fā)揮了重要的調(diào)蓄洪水作用，但主要調(diào)節(jié)的是支流洪水過(guò)程，對(duì)長(zhǎng)江中下游干流防洪作用是間接的，長(zhǎng)江流域控制性水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度是從三峽水庫(kù)建成以后開(kāi)始。由于上游控制性水庫(kù)逐漸建成以及三峽水庫(kù)蓄水期對(duì)于中下游影響受到社會(huì)關(guān)注，需要同時(shí)統(tǒng)籌考慮水庫(kù)群蓄水和蓄水期向下游補(bǔ)水調(diào)度。2016年長(zhǎng)江防總已經(jīng)將上游21座控制性水庫(kù)納入聯(lián)合調(diào)度范圍，2017年，又將中游7座大型水庫(kù)納入統(tǒng)一調(diào)度，參與聯(lián)合調(diào)度的控制性水庫(kù)達(dá)到28座。

3.1 從單水庫(kù)多目標(biāo)調(diào)度到水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度大型水庫(kù)一般都是多功能的，如防洪、發(fā)電、航運(yùn)、供水、灌溉、旅游、生態(tài)等，絕大多數(shù)控制性水庫(kù)都有兩種以上功能，即使對(duì)于單一水庫(kù)，其多目標(biāo)調(diào)度已經(jīng)不易，而對(duì)梯級(jí)水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度就更為復(fù)雜，不僅有大量科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題有待解決［10-11］，如多目標(biāo)優(yōu)化、上下游水位、流量、生態(tài)基流銜接和蓄泄關(guān)系等，還有大量利益協(xié)調(diào)等管理工作，如水庫(kù)分屬不同管理主體、發(fā)電效益分成問(wèn)題等，例如金沙江8個(gè)納入聯(lián)合調(diào)度的控制性水庫(kù)，分屬三峽集團(tuán)、金沙江中游公司、漢能集團(tuán)、華能集團(tuán)和大唐集團(tuán)等5家公司，管理關(guān)系復(fù)雜。再以防洪調(diào)度為例，金沙江梯級(jí)水庫(kù)調(diào)度既要考慮攀枝花、宜賓、瀘州等本江段和川江主要城市防洪安全，還要配合三峽水庫(kù)解決長(zhǎng)江中下游防洪問(wèn)題，在發(fā)電、汛前水位消落、汛后蓄水等方面都需要統(tǒng)一考慮。目前長(zhǎng)江防辦已經(jīng)制定出臺(tái)長(zhǎng)江控制性水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度方案，在防汛、汛后蓄水和應(yīng)急調(diào)度等方面取得初步成果。

3.2 從單一河流水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度到流域控制性水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度流域水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度與單一河流梯級(jí)水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度相比較，問(wèn)題更為復(fù)雜，不僅涉及上下游水庫(kù)、干支流水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度，還涉及到江湖關(guān)系和跨流域調(diào)水工程聯(lián)合調(diào)度問(wèn)題。以2017年長(zhǎng)江中游防洪調(diào)度為例，受6月22日以來(lái)連續(xù)強(qiáng)降雨影響，長(zhǎng)江中下游干流水位維持快速上漲勢(shì)態(tài)，形成1號(hào)洪峰，中游蓮花塘至大通河段全線超警（干流堤段超警戒最長(zhǎng)時(shí)達(dá)到1 691 km），而湖南湘江、資水、沅江，江西修水等主要河流發(fā)生超保證、超歷史洪水位，按照《長(zhǎng)江上中游水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度方案》規(guī)定，此時(shí)正是長(zhǎng)江上中游水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度為中下游防洪減負(fù)的時(shí)機(jī)。根據(jù)調(diào)度方案，三峽水庫(kù)在枯季最小下泄流量是6 000 m3/s，這次在主汛期的7月將三峽下泄流量降到8 000 m3/s，攔蓄率達(dá)到60%，是史無(wú)前例的，由于動(dòng)用了長(zhǎng)江上中游28座水庫(kù)，攔蓄洪量102.4億m3，其中三峽水庫(kù)攔蓄49.7億m3，上游水庫(kù)群攔蓄25.4億m3，洞庭湖流域水庫(kù)攔蓄27.3億m3，換來(lái)長(zhǎng)江干流蓮花塘站江段洪峰水位下降約1.0～1.5 m，漢口站江段洪峰水位下降約0.6～1.0 m、九江站至大通站江段洪峰水位下降約0.3～0.5 m成果，顯著減輕了中下游的防洪壓力，同時(shí)增加了三峽等水庫(kù)汛期水力發(fā)電量，實(shí)現(xiàn)了多贏的局面。

3.3 從興利調(diào)度到兼顧生態(tài)環(huán)境調(diào)度過(guò)去水庫(kù)調(diào)度主要是防洪和興利調(diào)度，現(xiàn)在不得不考慮生態(tài)環(huán)境調(diào)度，如金沙江水庫(kù)群調(diào)度需要考慮長(zhǎng)江上游珍稀特有魚(yú)類保護(hù)區(qū)保護(hù)魚(yú)類需要的水文、水動(dòng)力和水溫過(guò)程，三峽水庫(kù)需要考慮中華鱘和四大家魚(yú)產(chǎn)卵期水文和水體物理化學(xué)性質(zhì)（如水溫）的調(diào)度，也需要考慮三峽水庫(kù)庫(kù)尾減淤、泥沙過(guò)壩等環(huán)境調(diào)度，對(duì)于中下游水系連通工程，需要根據(jù)營(yíng)養(yǎng)物含量情況進(jìn)行引江濟(jì)湖的環(huán)境調(diào)度。

3.4 從水庫(kù)群調(diào)度到重要水利工程群聯(lián)合調(diào)度控制性水庫(kù)調(diào)度雖然在防汛中十分重要，但抗旱、供水和應(yīng)急調(diào)度需要沿江大型引調(diào)水工程配合，同時(shí)需求配合統(tǒng)一的管理措施。例如特枯年份（95%年份）長(zhǎng)江中下游供水調(diào)度，不僅要發(fā)揮三峽等控制性水庫(kù)的作用，還需要同時(shí)考慮包括南水北調(diào)東線、引江濟(jì)太等重要引江工程（包括大型水閘）實(shí)施統(tǒng)一調(diào)控，并配合嚴(yán)格的水資源管理措施才能保證供水安全。因?yàn)槟壳伴L(zhǎng)江中下游沿江取水量已經(jīng)達(dá)到600多億方，相當(dāng)于流量1 903 m3/s，超過(guò)了枯季三峽水庫(kù)向中下游補(bǔ)水的平均流量。隨著近年來(lái)城市內(nèi)澇問(wèn)題突出，重要城市和地區(qū)抽排能力大幅提高，例如：僅武漢市總抽排能力就達(dá)5 000 m3/s，長(zhǎng)江中下游和兩湖地區(qū)總抽排能力超過(guò)20 000 m3/s以上。所以，未來(lái)在主汛期，水庫(kù)防洪調(diào)度還要統(tǒng)一考慮大型水閘和泵站，平衡外江防洪與內(nèi)澇關(guān)系。

4 水資源綜合調(diào)控未來(lái)展望

水資源調(diào)控主要通過(guò)水庫(kù)等水利工程，而水庫(kù)調(diào)度過(guò)去主要考慮防洪和興利調(diào)度，現(xiàn)在還需要考慮抗旱、供水、水庫(kù)減淤、生態(tài)環(huán)境和應(yīng)對(duì)突發(fā)水污染事故的應(yīng)急調(diào)度等，不僅調(diào)度目標(biāo)多了，而且由于水庫(kù)群的空間布局差異和各方利益協(xié)調(diào)難度也越來(lái)越大，還有許多科學(xué)、技術(shù)和管理問(wèn)題需要研究［12］。

4.1 科學(xué)問(wèn)題氣候變化的不確定性、人類活動(dòng)快速變化和水生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性使得水資源調(diào)控科學(xué)研究永無(wú)止境。目前雖然已經(jīng)研發(fā)出許多水利工程調(diào)度模型，但真正能夠?qū)崟r(shí)指導(dǎo)調(diào)度實(shí)踐的模型很少，主要是模型的定量化和智能化程度不夠。定量化就是將以會(huì)商形式為主的經(jīng)驗(yàn)性調(diào)度方案上升到數(shù)學(xué)模型和理論層面。隨著預(yù)見(jiàn)期的臨近，雨情和水情預(yù)報(bào)精度逐步提高，可將不同調(diào)度方案運(yùn)用后的定量化情景及時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算出來(lái)。智能化是將歷史資料、現(xiàn)實(shí)信息和專家調(diào)度經(jīng)驗(yàn)加以積累、學(xué)習(xí)和反饋的過(guò)程，并及時(shí)制定優(yōu)化的調(diào)度方案，涉及到：（1）基于串并聯(lián)分布的水庫(kù)群多目標(biāo)協(xié)調(diào)巨系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度理論；（2）水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和控制理論；（3）梯級(jí)水庫(kù)聯(lián)合生態(tài)調(diào)度理論與調(diào)度效果評(píng)價(jià)方法；（4）梯級(jí)水庫(kù)群泥沙沖淤規(guī)律及江湖關(guān)系演變機(jī)理；（5）梯級(jí)水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度作用下河流生態(tài)系統(tǒng)演變規(guī)律；（6）梯級(jí)水庫(kù)動(dòng)態(tài)汛限水位控制理論及洪水資源化利用的風(fēng)險(xiǎn)控制方法等。

4.2 技術(shù)問(wèn)題由于不同地區(qū)水資源問(wèn)題不同、水利工程功能不同，水資源調(diào)控需要解決的技術(shù)難題也不同，如：（1）氣候變化和人類活動(dòng)常常引起的流域產(chǎn)匯流機(jī)制的變化，使已經(jīng)建立的調(diào)度模型需要不斷地修正，需要研究在變化條件下水文精細(xì)預(yù)報(bào)技術(shù)及水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度模型。（2）實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、反饋的非線性快速求解方法是解決調(diào)度模型實(shí)用化的關(guān)鍵，需要改進(jìn)聯(lián)合調(diào)度優(yōu)化數(shù)學(xué)模型和快速算法，使決策者可以及時(shí)用到計(jì)算成果，解決數(shù)學(xué)模型計(jì)算跟不上實(shí)時(shí)會(huì)商調(diào)度實(shí)踐的問(wèn)題。（3）由于各水電站在電網(wǎng)中功能不同，需要研究基于用電需求變化及輸變電能力下水電站發(fā)電、蓄水、蓄能的優(yōu)化調(diào)度方案，解決棄水棄電問(wèn)題。（4）由于水生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性，目前的生態(tài)調(diào)度主要針對(duì)保護(hù)魚(yú)類產(chǎn)卵水文過(guò)程的模擬，離恢復(fù)魚(yú)類生活史中的三場(chǎng)一道（繁殖場(chǎng)、產(chǎn)卵場(chǎng)、越冬場(chǎng)和洄游通道）和修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)還有很大的距離，需要建立兼顧生態(tài)保護(hù)和恢復(fù)河流生態(tài)控制性因子聯(lián)合調(diào)控技術(shù)，將生態(tài)調(diào)度目標(biāo)真正編入水庫(kù)調(diào)度方案中，并付諸實(shí)施。（5）根據(jù)變化條件和動(dòng)態(tài)變化的大數(shù)據(jù)，開(kāi)發(fā)智能化水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度決策支持系統(tǒng)及仿真技術(shù)。（6）考慮河道安全泄量和堤防安全等級(jí)下的梯級(jí)水庫(kù)群防洪調(diào)度方案，將防洪工程體系的功能發(fā)揮統(tǒng)一考慮。（7）枯水年控制性水庫(kù)與南水北調(diào)中東線聯(lián)合調(diào)度方案。（8）需要研究流域和地區(qū)級(jí)控制性水庫(kù)群與規(guī)模以上取排水工程聯(lián)合調(diào)度方案，確定控制性水庫(kù)與沿江地方取用水責(zé)任和利益分擔(dān)問(wèn)題。

4.3 管理問(wèn)題水利工程聯(lián)合調(diào)度綜合效益肯定比單個(gè)工程調(diào)度好，但由于各工程隸屬于不同地區(qū)和不同的業(yè)主，整體綜合效益好不一定單個(gè)工程效益好，社會(huì)效益好，不一定經(jīng)濟(jì)效益好，協(xié)調(diào)各方利益難度大，管理難題甚至超過(guò)技術(shù)難題，有許多管理問(wèn)題需要進(jìn)一步地研究，如：（1）需要制定不同河段（地區(qū)）、不同層次和不同對(duì)象的水利工程群公益調(diào)度啟動(dòng)條件（域值），不僅保障單個(gè)水利工程的效益，而且使公益調(diào)度得到利益相關(guān)方和社會(huì)的理解和支持。（2）建立水利工程聯(lián)合調(diào)度效果監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)體系，為利益協(xié)調(diào)和補(bǔ)償提供依據(jù)。（3）研究大型水利工程聯(lián)合調(diào)度基金籌措機(jī)制，組成由政府、受益地區(qū)或者受益主體共同出資的調(diào)度補(bǔ)償基金。（4）建立控制性水庫(kù)與大型水閘、大型泵站聯(lián)合調(diào)度管理機(jī)制，協(xié)調(diào)流域與地方關(guān)系。（5）建立防洪與抗旱兼顧的風(fēng)險(xiǎn)控制與責(zé)任分擔(dān)機(jī)制，科學(xué)利用洪水資源。（6）建立大型水利工程聯(lián)合調(diào)度下的水權(quán)制度和水市場(chǎng)運(yùn)作機(jī)制，充分發(fā)揮水資源綜合利用價(jià)值。（7）建立面向電力市場(chǎng)的梯級(jí)水電站競(jìng)價(jià)規(guī)則和交易機(jī)制，實(shí)現(xiàn)水電站廠和電網(wǎng)的利益均衡。

［1］水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì).長(zhǎng)江流域水資源綜合規(guī)劃［R］.武漢：長(zhǎng)江水利委員會(huì)，2012.

［2］陳進(jìn)，黃薇 .長(zhǎng)江流域水資源配置的思考［J］.水利發(fā)展研究，2005，5（12）：14-17.

［3］水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì).長(zhǎng)江流域綜合規(guī)劃報(bào)告［R］.武漢：水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì)，1990.

［4］方子云.保護(hù)水環(huán)境促進(jìn)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的可持續(xù)發(fā)展［J］.人民長(zhǎng)江，1998，29（1）：38-40.

［5］水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì).長(zhǎng)江流域及西南諸河水資源綜合規(guī)劃［R］.武漢：長(zhǎng)江水利委員會(huì)，2010.

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［10］黃草，王忠靜，李書(shū)飛，等.長(zhǎng)江上游水庫(kù)群多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型及應(yīng)用研究I：模型原理及求解［J］.水利學(xué)報(bào)，2014，45（9）：1009-1018.

［11］黃草，王忠靜，魯軍，等.長(zhǎng)江上游水庫(kù)群多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型及應(yīng)用研究Ⅱ：水庫(kù)群調(diào)度規(guī)則及蓄放次序［J］.水利學(xué)報(bào)，2014，45（10）：1175-1183.

［12］許繼軍，陳進(jìn)，尹正杰，等.長(zhǎng)江流域梯級(jí)水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度關(guān)鍵問(wèn)題研究［J］.長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2011，28（12）：48-52.