多目標協同的洪澤湖水量調度方案研究

焦 軍 顧雨田 曹先樹 詹同濤

一、洪澤湖概況

洪澤湖是淮河流域最大的淡水湖，位于淮河下游，蘇北平原中部，湖面分屬淮安、宿遷兩市，為淺水型湖泊，湖內平均水深1.35m，最大水深4.75m。湖盆呈淺蝶形，岸坡平緩，由湖岸向湖心呈緩慢傾斜，湖底平坦，總體上湖盆西高東低，由西北向東南傾斜。洪澤湖死水位11.30m（廢黃河高程基準，下同），死庫容7.00 億m3；汛限水位12.50m，相應庫容22.31 億m3；正常蓄水位13.50m，庫容38.35億m3。洪澤湖具有防洪除澇、水資源供給、生態保護等多種功能，具體體現在以下方面：

（1）洪澤湖承泄淮河上中游15.8 萬km2的來水，經三河閘控制由入江水道通過高郵湖入江，經入海水道和蘇北灌溉總渠入海，經淮沭河可利用新沂河入海通道分泄部分淮河流域洪水，是淮河流域洪水調度的重要組成部分。

（2）南水北調東線工程利用京杭大運河將沿線洪澤湖、駱馬湖、南四湖、東平湖作為調蓄湖泊，經泵站逐級提水北送，經過多年運行，洪澤湖在南水北調東線工程的作用越來越重要。

（3）湖區分布著洪澤區洪澤湖周橋干渠水源地飲用水水源保護區、泗陽縣成子湖盧集飲用水水源保護區、泗洪縣成子湖龍集飲用水水源保護區，洪澤湖是淮安、宿遷重要的城鄉供水水源地。

（4）沿湖分布有運南灌區、洪金灌區、蔣壩灌區、三河農場雙橋灌區、孫莊灌區、北圩灌區等大量灌區，現狀洪澤湖用水量中農業用水約占八成，洪澤湖已成為沿湖周邊農田灌溉用水的重要水源保障。

（5）湖內建有洪澤湖南線、北線、西線和西南線航道，是溝通淮河、京杭運河、長江和黃海的重要航運樞紐，隨著高良澗復線船閘、蔣壩復線船閘等的興建，洪澤湖在淮河流域水運交通樞紐中也發揮著越來越大的作用。

（6）周邊有泗洪洪澤湖濕地國家級自然保護區、洪澤湖東部濕地省級自然保護區、盱眙縣陡湖濕地市級自然保護區，以及洪澤湖銀魚、青蝦、河蜆、秀麗白蝦、鱖魚、黃顙魚等國家級水產種質資源保護區等重要生態保護對象，是國家重要的濕地生態自然保護區。

除以上主要功能外，洪澤湖還兼有水力發電以及漁業養殖、采砂、旅游等功能。按照最嚴格水資源管理制度的要求，堅持“系統治理”的治水思路，全面統籌洪澤湖水安全、水資源、水生態、水環境，必須立足于洪澤湖保護治理、開發利用全局，在洪澤湖各單目標功能調度方案和管理規定基礎上，協調整合形成多目標協同的洪澤湖水量調度方案，以最大程度發揮洪澤湖整體效益，充分保障防洪、供水、生態、灌溉、航運等多目標用途。

二、單一功能洪澤湖調度分析

（一）洪水調度

（1）洪澤湖汛限水位為12.5m。當預報淮河上中游發生較大洪水時，洪澤湖應提前預泄，盡可能降低湖水位。

（2）當洪澤湖水位達到13.5m 時，充分利用入江水道、蘇北灌溉總渠及廢黃河泄洪；淮、沂洪水不遭遇時，利用淮沭河分洪。

（3）洪澤湖水位達到13.5～14.0m，啟用入海水道泄洪。

（4）當預報洪澤湖水位將達到14.5m 時，三河閘全開敞泄，入海水道充分泄洪，在淮、沂洪水不遭遇時淮沭河充分分洪。

（5）當洪澤湖水位達到14.5m 且繼續上漲時，濱湖圩區破圩滯洪。

（6）當洪澤湖水位超過15.0m 時，三河閘控泄12000m3/s。如三河閘以下區間來水大且高郵水位達9.5m，或遇臺風影響到里運河大堤安全時，三河閘可適當減少下泄流量，確保洪澤湖大堤、里運河大堤安全。

（7）當洪澤湖水位超過16.0m 時，入江水道、入海水道、淮沭河、蘇北灌溉總渠等適當利用堤防超高強迫行洪，加強防守，控制洪澤湖蔣壩水位不超過17.0m。

（8）當洪澤湖蔣壩水位達到17.0m，且仍有上漲趨勢時，利用入海水道北側、廢黃河南側的夾道地區泄洪入海，以確保洪澤湖大堤的安全。

（二）供水調度

洪澤湖汛期來水比較豐富，各部門用水需求往往能得到滿足，供水調度主要是做好用水統計，在非汛期或枯水時段，湖內水資源不能滿足所有用戶用水時，需要根據各用水戶的優先保障次序，協調各用水戶之間的關系。

洪澤湖供水調度的核心是確定各用水戶的優先保障次序，根據洪澤湖供水功能定位，洪澤湖應優先滿足城鄉居民生活用水、保障生態用水、合理安排工業生產用水、兼顧農業灌溉用水及航運用水。

當洪澤湖水資源不足時，按照供水優先次序進行保障，必要時采取限制低優先級用水戶的措施保障高保障率用水需求，當采取限制用水措施時，根據旱情災害程度，限制用水次序為：農業、高耗水工業、一般工業、河道外生態等用水。

（三）引調水工程調度

（1）洪澤湖入湖徑流優先滿足當地原有用水需求后參與東線一期工程統一調度。

（2）東線一期工程調水優先保障供水區內城市用水，兼顧江蘇省現有江水北調工程供水區和安徽省洪澤湖用水區的農業用水，京杭運河航運用水。

（3）洪澤湖汛限水位12.5m（蔣壩站，下同），正常蓄水位13.5m。抽蓄控制水位汛期為12.5m，非汛期為13.0m。北調控制水位11.9～12.5m。

（4）非汛期（10 月—翌年5 月）調度：①洪澤湖水位高于北調控制水位、低于抽蓄控制水位13.0m時，按照洪澤湖以北調水、當地用水和洪澤湖充蓄水要求抽水北送；②洪澤湖水位高于抽蓄控制水位13.0m、低于正常蓄水位時，停止抽江水充蓄洪澤湖，按照洪澤湖以北調水和當地用水要求抽水北送。

（5）汛期（6—9 月）調度：①洪澤湖水位高于北調控制水位、低于汛限水位12.5m 時，視雨水情，按照洪澤湖以北調水、當地用水和洪澤湖充蓄水要求抽水北送；②洪澤湖水位高于汛限水位12.5m 時，服從防汛抗旱調度要求。

（6）枯水時段調度，洪澤湖水位低于北調控制水位時，充分利用長江～洪澤湖段各梯級泵站抽江水北送，新增裝機規模抽江水量優先滿足北方城市用水。

（7）北調控制水位，是為保護洪澤湖原有用水利益而確定的湖泊水位，一般情況下，低于此水位時，停止抽湖泊既有蓄水北調出省。

（四）生態調度及應急調度

（1）以蔣壩作為洪澤湖最低生態水位保障主要控制斷面，最低生態水位11.3m。

（2）洪澤湖最低生態水位保障納入洪澤湖水量統一調度，在年度水量調度計劃、月水量調度方案和實時調度指令實施過程中滿足最低生態水位保障目標。制定洪澤湖年度水量調度計劃和月水量調度方案時，應充分考慮保障蔣壩最低生態水位目標的需要，實施重要控制性水利工程聯合調度，加強取用水管理，保障蔣壩最低生態水位。

（3）當洪澤湖蔣壩水位小于預警水位時，在保障生活供水和高保證率生產用水安全的前提下，適時調度跨流域調水工程體系、重要水利工程以保證最低生態水位。

（4）河道外用水管控要求：江蘇省、安徽省依據下達的年度取用水計劃和月調度方案，加強取用水管理，依據區域供水和需水情況、來水條件、調水條件，合理安排用水次序及用水量，通過工程調度和取用水管控實現生態水位目標。當遇枯水期或特枯水年、連續枯水年，蔣壩生態水位不達標時，淮委會商江蘇省、安徽省水行政主管部門，在優先保障生活用水的前提下，制定河道外取用水壓減方案，由兩省水行政主管部門負責實施。限制用水的次序一般為：農業、工業、建筑業和服務業等用水。

（5）應急調度：省級及以上相關主管部門啟動抗旱應急響應時，優先滿足生活用水，兼顧生產用水需求，努力保障最低生態水位。遇重大突發水污染事件，淮委按照《淮委應對重大突發水污染事件工作實施辦法》，配合地方人民政府和有關部門做好處置應對。

三、多目標協同調度方案研究

（一）綜合調度目標

多目標協同的洪澤湖綜合調度旨在通過統籌協調洪澤湖保護治理、開發利用各種功能目標，在現有各單目標功能調度基礎上實現多目標協同、多方案集成，更大程度發揮洪澤湖整體效益，促進洪澤湖水資源治理提質增效，大幅提高洪澤湖防洪保安全、優質水資源、健康水生態、宜居水環境的幸福河湖社會功能，實現洪澤湖涉水效益“帕累托最優”。

（二）協同調度原則

（1）洪澤湖水量調度服從防洪調度，堅持防洪安全的原則。

（2）堅持生態保護原則，在保障基本生活、生態基流前提下，加強洪澤湖生態保護。

（3）堅持節水優先、優化配置原則。把區域節水水平作為年度用水計劃審核的重要環節和前提條件，強化水資源需求管理。

（4）堅持用水總量控制和重要斷面水量控制原則。按照最嚴格水資源管理制度和洪澤湖水量分配方案，各行政區實施區域用水總量控制，重要控制斷面實施斷面水量或水位控制。

（5）堅持統一調度原則。流域、區域、引調水等水利工程加強統一聯合調度，洪澤湖區域水量調度服從淮河流域水資源統一調度。

（6）堅持滾動修正、適時調整原則。洪澤湖多目標協同調度要密切關注不同時間尺度的調度執行情況，根據實時水情、雨情、旱情、墑情、水庫蓄水量及用水情況等，對已下達的調度方案和調度指標進行滾動修正、適時調整，并下達實時調度指令。

（7）堅持統籌兼顧、公平公正原則。合理安排供水對象及供水次序，協調好流域內外、上下游、左右岸和相關地區利益。

（三）多目標協同調度方案

（1）洪澤湖聯合統一調度的控制性水工程包括出入湖水利控制工程（二河閘、三河閘及高良澗閘）、南（江）水北調翻水泵站以及洪澤湖取用水口門。

（2）洪澤湖洪水調度服從淮河洪水統一調度，按照《淮河洪水調度方案》規定調度。

（3）汛期統籌興利需要，在初汛（6 月1—15 日），視天氣情況及用水需要，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），視雨水情及中長期預報，在不影響防洪和排澇的前提下，逐步由汛限水位抬高至汛末蓄水位13.0m，充分利用洪水資源。

（4）下泄水量調度以年度水量調度計劃確定的月下泄水量指標為依據，年總量控制為目標。通過出湖控制工程（二河閘、三河閘及高良澗閘）調度和洪澤湖取用水口門取用水管控共同實現調度目標。

（5）供水調度優先滿足城鄉居民生活用水、保障生態用水、合理安排工業生產用水、兼顧農業灌溉用水及航運用水。當供水不能完全滿足或下泄水量不滿足相應下泄指標時，根據旱情災害程度，限制用水次序為：農業、高耗水工業、一般工業、河道外生態等用水。

（6）生態水位調度以保障洪澤湖旬平均最低生態水位為目標，以生態預警水位為調度啟動條件，主要利用南（江）水北調翻水泵站對洪澤湖進行及時補水。調度期間，嚴格湖區周邊取用水管控，禁止違規引用湖泊生態水量。

（7）南水北調東線工程調度應服從流域水資源統一調度，根據調出區來水情況、受水區年度用水需求、調水規模等，合理確定和調整年度調水過程和調水量。

四、結語

（1）多目標協同的洪澤湖水量調度方案框架與各單目標調度方案共同構成洪澤湖水資源綜合調度有機整體，通過子方案內部及子方案間互適性協同優化，最大程度發揮洪澤湖整體效益。

（2）加大遺傳算法、神經網絡、人工智能等新技術、新方法的應用，不斷提高雨水情預報精度、延長預見期、提高預報效率是實現洪澤湖水資源科學調度、優化調度、精準調度的重要保障。

（3）按照系統觀念、全局思維，充分運用物聯網、大數據、云計算等新一代信息技術，建設數字孿生洪澤湖，實現洪澤湖場景數字化、模擬智慧化、決策精準化，是實現洪澤湖多目標協同調度的必然選擇■