褚明華，李榮波，閆永鑾

（1.中國水利水電科學(xué)研究院，100038，北京；2.水利部防洪抗旱減災(zāi)工程技術(shù)研究中心（水旱災(zāi)害防御中心），100038，北京；3.長江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，430010，武漢；4.水利部長江水利委員會(huì)水旱災(zāi)害防御局，430010，武漢；5.水利部水旱災(zāi)害防御司，100053，北京）

三峽工程是治理和開發(fā)長江的關(guān)鍵性骨干工程，是世界上規(guī)模最大的水利樞紐工程和綜合效益最廣泛的水電工程。工程于1993年開始施工準(zhǔn)備，1994年12月14 日正式開工。2003 年三峽水庫水位蓄至135 m，工程開始發(fā)揮發(fā)電、航運(yùn)效益；2006 年比初步設(shè)計(jì)進(jìn)度提前1年進(jìn)入156 m初期運(yùn)行期；2008年開始正常蓄水位175 m試驗(yàn)性蓄水。2020年11月，三峽工程完成整體竣工驗(yàn)收，標(biāo)志著工程建設(shè)任務(wù)全面完成，工程轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。三峽水庫自2010 年以來已有13 年蓄至正常蓄水位175 m。三峽工程的成功建設(shè)從根本上改變了長江中下游特別是荊江河段的防洪形勢(shì)，極大減輕了下游地區(qū)的防洪壓力，大幅度降低了防洪風(fēng)險(xiǎn)和成本，顯著改變了川江航道通航條件，增加了宜昌下游枯水期流量，有力推動(dòng)了長江經(jīng)濟(jì)帶的快速發(fā)展。

習(xí)近平總書記高度重視長江安瀾，多次親臨長江視察，2023年10月在主持召開進(jìn)一步推動(dòng)長江經(jīng)濟(jì)帶高質(zhì)量發(fā)展座談會(huì)上指出，努力建設(shè)安瀾長江，科學(xué)把握長江水情變化，堅(jiān)持旱澇同防同治，統(tǒng)籌推進(jìn)水系連通、水源涵養(yǎng)、水土保持，強(qiáng)化流域水工程統(tǒng)一聯(lián)合調(diào)度，加強(qiáng)跨區(qū)域水資源豐枯調(diào)劑，提升流域防災(zāi)減災(zāi)能力。為進(jìn)一步做好新時(shí)期以三峽水庫為核心的長江流域水工程調(diào)度工作提供了根本遵循。三峽工程關(guān)系到長江安瀾，事關(guān)流域防洪安全、供水安全、糧食安全、生態(tài)安全、能源安全和綠色發(fā)展，開展三峽水庫優(yōu)化調(diào)度研究與實(shí)踐，充分發(fā)揮三峽工程在長江治理與保護(hù)中的作用，對(duì)進(jìn)一步支撐長江經(jīng)濟(jì)帶高質(zhì)量發(fā)展、改善流域生態(tài)環(huán)境、發(fā)揮工程綜合效益意義重大。

一、三峽水庫優(yōu)化調(diào)度研究歷程

三峽水庫的首要任務(wù)是防洪，并充分發(fā)揮發(fā)電、航運(yùn)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、水資源利用等綜合效益?；菊{(diào)度原則是興利調(diào)度服從防洪調(diào)度，發(fā)電調(diào)度與航運(yùn)調(diào)度相互協(xié)調(diào)并服從水資源調(diào)度，協(xié)調(diào)興利調(diào)度與水環(huán)境、水生態(tài)保護(hù)、水庫長期利用的關(guān)系，提高三峽水庫綜合效益。在此功能定位下，近年三峽水庫調(diào)度始終遵循“調(diào)度實(shí)踐—發(fā)現(xiàn)問題—研究優(yōu)化—再實(shí)踐”的流程，不斷完善調(diào)度方案并優(yōu)化運(yùn)行水位控制。相關(guān)成果納入調(diào)度規(guī)程及方案并獲批復(fù)，為三峽水庫優(yōu)化調(diào)度提供了技術(shù)支撐。

根據(jù)長江中下游防洪需要和水庫“蓄清排渾”要求，初步設(shè)計(jì)階段，安排三峽水庫每年汛期6月10日—9月30日維持防洪限制水位145.0 m運(yùn)行，以保留防洪庫容，調(diào)節(jié)可能發(fā)生的洪水，同時(shí)使庫區(qū)維持較大的水面比降，以利排沙。

2009 年，經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，水利部印發(fā)《三峽水庫優(yōu)化調(diào)度方案》，對(duì)三峽水庫防洪、發(fā)電、航運(yùn)、供水、生態(tài)等諸多目標(biāo)進(jìn)行了優(yōu)化。與初步設(shè)計(jì)調(diào)度方式相比，主要在以下方面實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化：在保證防洪安全前提下，汛期運(yùn)行水位最高允許上浮至146.5 m；防洪調(diào)度方式在對(duì)荊江河段進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)度基礎(chǔ)上，明確了155.0 m 水位以下56.5 億m3防洪庫容兼顧對(duì)城陵磯河段進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)度；蓄水期間，在保證防洪安全前提下，三峽水庫合理利用汛末洪水資源，蓄水時(shí)間可提前至9 月15 日。

2020年，水利部批復(fù)了《三峽（正常運(yùn)行期）—葛洲壩水利樞紐梯級(jí)調(diào)度規(guī)程（2019 年修訂版）》，適用于三峽—葛洲壩梯級(jí)水利樞紐正常運(yùn)行期，其目的是在確保梯級(jí)樞紐工程安全前提下，充分發(fā)揮梯級(jí)樞紐的防洪、發(fā)電、航運(yùn)、水資源利用等綜合效益。與《三峽水庫優(yōu)化調(diào)度方案》相比，諸多方面有了進(jìn)一步優(yōu)化。

①汛期運(yùn)行水位浮動(dòng)方面，三峽水庫汛期運(yùn)行水位按防洪限制水位145.0 m控制運(yùn)行，實(shí)時(shí)調(diào)度中最高允許上浮至148.0 m。

②對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度方面，當(dāng)三峽水庫水位高于155.0 m時(shí)，一般情況下不再對(duì)城陵磯河段進(jìn)行防洪補(bǔ)償調(diào)度，轉(zhuǎn)為對(duì)荊江河段進(jìn)行防洪補(bǔ)償調(diào)度，但如城陵磯附近地區(qū)防汛形勢(shì)依然嚴(yán)峻，視實(shí)時(shí)雨情水情工情和來水預(yù)報(bào)情況，可在保證荊江地區(qū)和庫區(qū)防洪安全前提下，加強(qiáng)溪洛渡、向家壩等上游水庫群與三峽水庫聯(lián)合調(diào)度，為進(jìn)一步減輕城陵磯附近地區(qū)防洪壓力，城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度水位原則上不超過158.0 m。三峽水庫防洪庫容分配方式如圖1所示。

圖1 三峽水庫優(yōu)化調(diào)度防洪庫容分配

③減輕中下游防洪壓力的中小洪水調(diào)度方面，根據(jù)雨水情狀況和防汛需要，三峽水庫可開展減輕中游防汛壓力的中小洪水調(diào)度，在滿足相關(guān)條件下最高可攔蓄至150.0 m運(yùn)行。

④蓄水調(diào)度方面，三峽水庫開始興利蓄水的時(shí)間不早于9月10日，一般情況下，9月底控制水位162.0 m，視來水情況可調(diào)整至165.0 m，10月底可蓄至175.0 m。

⑤汛前消落調(diào)度方面，維持初步設(shè)計(jì)階段6 月10日降至防洪限制水位，但依據(jù)地質(zhì)災(zāi)害防治對(duì)庫水位下降速率的要求，將集中消落開始時(shí)間提前至5月25日，同時(shí)明確當(dāng)上下游雨水情滿足一定條件時(shí)，可消落至144.9～146.5 m范圍內(nèi)。

二、近年三峽水庫優(yōu)化調(diào)度實(shí)踐成效

在水利部領(lǐng)導(dǎo)下，水利部長江水利委員會(huì)（以下簡稱長江委）經(jīng)大量研究，組織實(shí)施了三峽水庫兼顧城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度、汛期運(yùn)行水位動(dòng)態(tài)控制、中小洪水減壓調(diào)度、汛末提前蓄水調(diào)度、庫水位消落調(diào)度、補(bǔ)水調(diào)度、生態(tài)調(diào)度、壓咸潮調(diào)度等多項(xiàng)調(diào)度及流域水庫群的聯(lián)合調(diào)度實(shí)踐，發(fā)揮了三峽工程綜合效益。

（1）防洪減災(zāi)

2003—2021 年三峽水庫先后應(yīng)對(duì)50 000 m3/s 以 上 洪 水 過 程20 次，累 計(jì)攔蓄洪 水約2000 億m3。其中2010 年、2012 年和2020 年最大入庫洪峰流量均超過70 000 m3/s，大于1998年宜昌站最大洪峰流量63 300 m3/s和1954年66 800 m3/s，三峽水庫通過削峰、錯(cuò)峰調(diào)度成功應(yīng)對(duì)洪水，有效保障了長江中下游的防洪安全。特別是2020年長江發(fā)生新中國成立以來僅次于1954年、1998年的流域性大洪水，在應(yīng)對(duì)長江5次編號(hào)洪水過程中，上中游30余座控制性水庫累計(jì)攔蓄洪水490余億m3，其中三峽水庫攔蓄洪水254億m（3調(diào)度過程如圖2所示），降低了長江中下游洪峰水位0.3～3.6 m，縮短中下游干流主要控制站水位超警戒8～22天，成功避免荊江分洪區(qū)運(yùn)用，避免轉(zhuǎn)移60余萬人、淹沒耕地49.3萬畝（1畝=1/15 hm2），發(fā)揮了巨大的防洪減災(zāi)效益。

圖2 三峽水庫2020年防洪調(diào)度過程

（2）抗旱供水

三峽水庫每年枯水季節(jié)下泄流量提高到5500 m3/s以上，平均為長江中下游補(bǔ)水200多億m3。2008年11月至2022年累計(jì)補(bǔ)水2500余天，補(bǔ)水總量超3330億m3，改善了中下游地區(qū)生產(chǎn)、生活和生態(tài)用水條件。特別是在應(yīng)對(duì)2022年流域性極端干旱中，按照水利部“三個(gè)精準(zhǔn)”（精準(zhǔn)范圍、精準(zhǔn)對(duì)象、精準(zhǔn)措施）要求及部署，長江委會(huì)同湖南、江西兩省水利廳，分別于8月16日和9月12日兩次進(jìn)行長江流域水庫群抗旱保供水聯(lián)合調(diào)度，調(diào)度長江上游和洞庭湖、鄱陽湖水系75座大中型水庫，瞄準(zhǔn)供水、灌溉需求，累計(jì)向長江中下游補(bǔ)水62億m3，其中三峽水庫補(bǔ)水15.1億m3，有效改善了中下游干流和兩湖地區(qū)農(nóng)村飲水、灌溉取水條件。

（3）發(fā)電調(diào)度

2003—2021 年三峽電站累計(jì)發(fā)電量達(dá)1.58 萬億kWh，有效緩解了華中、華東地區(qū)及廣東省的用電緊張局面，有力支撐了這些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤4.8 億t，減少二氧化碳排放12.6 億t。自2010 年三峽成功蓄水至175 m 以來，年均發(fā)電量達(dá)933 億kWh，較設(shè)計(jì)值多51 億kWh；2020 年，三峽電站發(fā)電量達(dá)1118 億kWh，創(chuàng)單座電站年發(fā)電量世界紀(jì)錄。2022 年8 月上中旬，在全國電網(wǎng)迎峰度夏的困難時(shí)期，三峽等上游水庫群結(jié)合抗旱補(bǔ)水過程充分發(fā)揮電站骨干調(diào)峰調(diào)頻作用，三峽高峰最大出力近2020萬kW，頂峰出力保持在500萬～900萬kW。

（4）航運(yùn)調(diào)度

三峽蓄水成庫從根本上改善了上游660 km 川江航道條件，大型船舶直達(dá)重慶，川江航道實(shí)現(xiàn)全線夜航。通過三峽水庫流量調(diào)節(jié)，壩下枯期平均流量增加1000～2000 m3/s，增加航運(yùn)水深0.5～1.0 m，有效改善了中下游航道航行條件；汛期通過聯(lián)合調(diào)度大幅度削減洪峰流量，航行安全性明顯提高。三峽水庫逐年過閘貨運(yùn)量如圖3 所示，截至2022 年年底，三峽船閘累計(jì)貨運(yùn)量達(dá)18.4億t，貨運(yùn)量于2011年歷史首次突破1億t，較設(shè)計(jì)提前19年同時(shí)突破雙向1億t和單向5000萬t設(shè)計(jì)通行能力，2014—2022年三峽船閘過閘貨運(yùn)量連續(xù)9年突破1億t，2022年通航量更是創(chuàng)歷史新高，達(dá)到1.56億t，較設(shè)計(jì)通航能力提升了56%，有力促進(jìn)了長江航運(yùn)的快速發(fā)展和沿江經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

圖3 三峽水庫逐年過閘貨運(yùn)量

（5）生態(tài)環(huán)境

為協(xié)調(diào)三峽水庫防洪、航運(yùn)和發(fā)電等功能與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，減少對(duì)關(guān)鍵物種和生態(tài)環(huán)境的不利影響，在確保防洪安全的前提下，從2011年開始開展了生態(tài)調(diào)度試驗(yàn)和庫尾泥沙減淤調(diào)度試驗(yàn)。2022年三峽水庫兩次開展促產(chǎn)漂流性卵魚類繁殖生態(tài)調(diào)度期間，宜都斷面魚類總產(chǎn)卵規(guī)模達(dá)157億粒，其中四大家魚產(chǎn)卵88億粒，通過生態(tài)調(diào)度開展有效促進(jìn)了水生態(tài)的修復(fù)，進(jìn)一步發(fā)揮了三峽工程在生態(tài)文明建設(shè)中的重要作用。

（6）應(yīng)急調(diào)度

2015年6月“東方之星”號(hào)客輪翻沉事件應(yīng)對(duì)中，水利部和長江委緊急調(diào)度三峽水庫3次壓減下泄流量，3 h 內(nèi)將出庫流量由17 200 m3/s 壓減至7000 m3/s，長江干流宜昌至監(jiān)利江段水位迅速止?jié)q轉(zhuǎn)落，監(jiān)利站水位最大下降2.75 m，沉船區(qū)域流速明顯減緩，流態(tài)更加穩(wěn)定，為沉船救援打撈創(chuàng)造了有利條件。2022年9月，上海市長江口陳行、青草沙、東風(fēng)西沙水庫遭遇歷史上最早最嚴(yán)重的咸潮入侵，長江委調(diào)度三峽、丹江口等水庫加大下泄流量，共向下游補(bǔ)水41.53億m3，其中三峽水庫補(bǔ)水40.6億m3，使大通站流量自9000 m3/s左右漲至12 000 m3/s 以上并持續(xù)9 天，最大日均流量增加至13 700 m3/s，配合大通站以下引調(diào)水工程取水控制，有效壓制長江口咸潮，上海市長江口水源地引水補(bǔ)庫5010萬m3。

三、聯(lián)合調(diào)度重點(diǎn)關(guān)注問題

當(dāng)前長江流域調(diào)度對(duì)象已從單一水庫調(diào)度轉(zhuǎn)變?yōu)榱饔蛩こ搪?lián)合調(diào)度，形成了以三峽水庫為核心的流域水工程聯(lián)合調(diào)度格局。根據(jù)水利部批復(fù)的《2023年長江流域水工程聯(lián)合調(diào)度運(yùn)用計(jì)劃》，納入長江流域聯(lián)合調(diào)度范圍的水工程規(guī)模已達(dá)125座（處），其中控制性水庫53座（圖4），總調(diào)節(jié)庫容1169億m3，總防洪庫容706億m3。流域水工程調(diào)度目標(biāo)從單一防洪調(diào)度發(fā)展為防洪、供水、生態(tài)、發(fā)電、航運(yùn)、應(yīng)急等多目標(biāo)綜合調(diào)度，調(diào)度時(shí)間從汛期調(diào)度延伸至汛前消落、汛期防洪、汛后蓄水、全年供水及應(yīng)急處置的全周期全過程。

圖4 2023年度長江流域控制性水庫聯(lián)合調(diào)度示意圖

多年來，長江流域水工程在防洪、供水、生態(tài)、發(fā)電、航運(yùn)、應(yīng)急等方面發(fā)揮了重要作用，但在實(shí)踐中也應(yīng)看到，以三峽水庫為核心的長江流域水工程聯(lián)合調(diào)度既要考慮上下游、左右岸等不同區(qū)域需求，又要考慮水利、航運(yùn)、電力、生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)等多部門和多行業(yè)的需要，同時(shí)還要考慮汛期、非汛期等不同時(shí)段的不同需求。聯(lián)合調(diào)度具有多區(qū)域精準(zhǔn)調(diào)控難度大、多需求統(tǒng)籌協(xié)調(diào)要求高、多目標(biāo)整體效益優(yōu)化難等特點(diǎn)，加之受氣候變化、人類活動(dòng)等多因素影響，流域水工程聯(lián)合調(diào)度面臨新的挑戰(zhàn)。

一是水文監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)仍需加強(qiáng)。亟須科學(xué)掌握長江水情變化；需要進(jìn)一步加密監(jiān)測(cè)站網(wǎng)，完善常規(guī)監(jiān)測(cè)和應(yīng)急監(jiān)測(cè)方案；旱情監(jiān)測(cè)手段較為單一，旱情信息收集體系亟待完善；預(yù)報(bào)調(diào)度體系和重要斷面節(jié)點(diǎn)需要進(jìn)一步梳理，部分重點(diǎn)區(qū)域產(chǎn)匯流規(guī)律認(rèn)知需要進(jìn)一步加強(qiáng)；中期預(yù)報(bào)對(duì)降雨的落區(qū)和持續(xù)時(shí)間把握相對(duì)不足，延伸期、月尺度長期預(yù)報(bào)手段相對(duì)單一；需要深入研究利用雷達(dá)回波等提升洪水預(yù)報(bào)精度、延長預(yù)見期的融合技術(shù)。

二是聯(lián)合調(diào)度能力仍需提升。流域水工程統(tǒng)一聯(lián)合調(diào)度能力建設(shè)亟待強(qiáng)化，控制性水庫群防洪庫容精細(xì)運(yùn)用分配方案需要持續(xù)完善，蓄滯洪區(qū)與水庫群聯(lián)合調(diào)度運(yùn)用方式需要細(xì)化，流域防洪風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢(shì)評(píng)估能力需要加強(qiáng)；極端干旱情況下河道水流演進(jìn)模擬精度有待提升，特枯水年長江流域水工程聯(lián)合蓄水方式有待深入研究；促進(jìn)魚類自然繁殖的生態(tài)調(diào)度監(jiān)測(cè)技術(shù)較為單一，效果評(píng)估方法尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

三是決策支持水平仍需提高。長江流域控制性水工程綜合調(diào)度系統(tǒng)抗旱功能亟待完善，流域水工程應(yīng)急補(bǔ)水調(diào)度和壓咸潮調(diào)度預(yù)演有待補(bǔ)齊；水工程聯(lián)合調(diào)度信息化、智能化水平仍需提高，新一代信息技術(shù)融合應(yīng)用有待深入；需要進(jìn)一步提升優(yōu)化算據(jù)、算力、算法來全面滿足聯(lián)合調(diào)度會(huì)商決策需求。

四、建議與思考

1.完善體制機(jī)制

堅(jiān)持旱澇同防同治，強(qiáng)化長江流域統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一治理、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一管理，不斷完善長江流域水工程聯(lián)合調(diào)度管理體制機(jī)制，協(xié)調(diào)好各部門、各行業(yè)、各地區(qū)需求，完善管理辦法和方法手段，在確保防洪安全的前提下，統(tǒng)籌考慮水資源、水生態(tài)、水環(huán)境利用需求，努力發(fā)揮流域水工程綜合效益。

2.強(qiáng)化“四預(yù)”措施

建立覆蓋全流域的雨情、汛情、旱情、災(zāi)情信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)多源信息的實(shí)時(shí)共享。持續(xù)完善水文氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)體系，建立健全氣象衛(wèi)星和測(cè)雨雷達(dá)、雨量站、水文站組成的雨水情監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)“三道防線”，超前、滾動(dòng)、精細(xì)預(yù)報(bào)，努力提高預(yù)報(bào)精度，延長預(yù)見期。持續(xù)提高預(yù)案針對(duì)性，結(jié)合調(diào)度實(shí)踐修訂完善洪水防御、洪水調(diào)度、抗旱調(diào)度等方案預(yù)案；強(qiáng)化預(yù)演作用，檢驗(yàn)方案預(yù)案成效。

3.強(qiáng)化能力建設(shè)

做好《長江流域控制性水工程聯(lián)合調(diào)度管理辦法（試行）》宣貫，提升長江流域水工程聯(lián)合調(diào)度的法治化水平；深入開展長江跨區(qū)域水資源豐枯調(diào)劑、漢江流域水工程聯(lián)合調(diào)度、金沙江下游梯級(jí)與三峽水庫聯(lián)合調(diào)度、長江中下游洲灘民垸分類管理和調(diào)度運(yùn)用、蓄滯洪區(qū)和沿江骨干排澇泵站與水庫群聯(lián)合調(diào)度等關(guān)鍵技術(shù)研究；進(jìn)一步拓展流域水工程聯(lián)合調(diào)度規(guī)模，精準(zhǔn)摸排流域綜合調(diào)度需求，持續(xù)優(yōu)化流域水工程聯(lián)合調(diào)度方案，不斷強(qiáng)化流域水工程統(tǒng)一聯(lián)合調(diào)度。

4.強(qiáng)化數(shù)字賦能

按照“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力”的要求，以數(shù)字化場景、智能化模擬、精準(zhǔn)化決策為路徑，推進(jìn)長江流域全覆蓋水監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)和長江、三峽、漢江、澧水等數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生工程建設(shè)，提升水旱災(zāi)害防御調(diào)度的科學(xué)化、現(xiàn)代化、智能化水平。

5.強(qiáng)化成果應(yīng)用與總結(jié)

凝練總結(jié)多年調(diào)度成果，推動(dòng)調(diào)度技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。持續(xù)推進(jìn)三峽水庫科學(xué)調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)研究和成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，根據(jù)新形勢(shì)、新要求、新常態(tài)，適時(shí)將成熟化研究成果納入調(diào)度規(guī)程或方案。持續(xù)推動(dòng)長江流域控制性水工程綜合調(diào)度系統(tǒng)“實(shí)戰(zhàn)化”應(yīng)用，并結(jié)合復(fù)盤分析持續(xù)完善系統(tǒng)功能。