2.2　调度实践研究

兴建调水工程是为了从水量充沛的地区调水到缺水的地区，从而改善缺水地区的水资源短缺和水体的生态环境，带动周边地区的社会经济发展，产生社会经济效益和生态环境效益。调水工程古已有之，据不完全统计，目前世界上至少有40个国家建成了350余项大型的调水工程，主要分布在美国、加拿大、印度、巴基斯坦、俄罗斯、中国、澳大利亚等国家。

2.2.1　国外综合调度实践及特点

最早的跨流域调水工程可追溯到公元前2400年的古埃及，为满足埃塞俄比亚境内南部灌溉和航运要求，古埃及兴建了世界第一条跨流域调水工程，在一定程度上促进了古埃及文明的发展与繁荣。20世纪40—80年代是世界范围内建设调水工程的高峰期，国外绝大多数调水工程是在这个时期完成的。例如美国20世纪40年代建成“中央河谷”工程、70年代建成加州调水工程，苏联“北水南调”工程，澳大利亚50—60年代“雪山调水工程”等。到20世纪70年代，国外学者开展了水利工程对水量分配、水质及生态环境改善影响的全面、系统的研究，并进行了大量的水资源调度工程实践。

1978年，田纳西河流域管理局（TVA）制定了“保护鱼类、野生生物和有关适应河川水流的其他财富”的方针，根据1970—1977年的资料，研究水质及用水造成影响的要素，根据影响程度的大小确定水库研究的优先级别和数目，并针对各影响要素的具体问题寻找有效的解决方法。1990年，田纳西河流域完成环境评估报告，基于每个大坝下游水环境、栖息地、供水等方面的综合需求，提出了改进流域内20座大坝调度方式的建议，并给出了这些大坝下泄水流的最小流量和最小DO浓度。1996年，历时5年、花费5000万美元的田纳西河流域20座大坝生态调度项目圆满完成。1988年，为解决新奥尔良地区存在的盐水入侵和湿地萎缩问题，美国陆军工程兵团与路易斯安那州共同规划和实施了引水工程，从密西西比河引水，向新奥尔良地区补充淡水，使得地区水环境得到有效改善。

1995年日本河川审议会的《未来日本河川应有的环境状态》报告指出推进“保护生物的多样生息和生育环境”“确保水循环系统健全”“重构河川和地域关系”的必要性。1997年日本对其《河川法》做出修改，不仅治水、疏水，而且“保养、保全河川环境”也写进了新《河川法》。筑坝使河流下游水流稳定而丧失活力，导致河床形态改变和浸水频率减少；沙石供给使河床下降、河床材料粗粒化，最终导致多种生物的栖息地减少。鉴于此，日本通过弹性管理大坝对下游放水、将蓄沙堰临时沉积的泥沙还原给大坝下游、设置排沙闸等，尽可能使泥沙供给、移动对自然环境的冲击得到恢复。在非洲南部的津巴布韦，研究人员在奥济（Odzi）河的Os-borne水库观测站开展研究，运用Desktop模型，估算河流生态环境需水流量，为水库调度提供了切实可行的指导。在澳大利亚，每个州和地区都要对“水依赖的生态系统”做出评价，并且提出水的永续利用和恢复生态系统的分配方案。

综合国外综合调度实践，具有以下基本特点：

（1）综合调度开展的历史时机具有鲜明的阶段性特征。西方发达国家最初也仅针对水量开展调度，从20世纪80—90年代前后开始实施水生态环境调度，其中美国开展最早。从社会经济发展阶段看，生态调度是在具备必要的社会经济可承受能力条件下才得以开展。

（2）综合调度已经融入流域综合管理。20世纪80年代末，西方发达国家从整体性管理角度提出流域综合管理理念，在生态调度逐渐受到重视后，近年来又提出了动态管理，即通过在某种程度上恢复河流的自然变化动态来维持或恢复河流的生态活力。生态环境调度强调整体、动态的技术特点恰好与流域综合管理的要求自然契合，国外的生态环境调度已经自然融入流域综合管理的日常工作之中，成为制度性、日常性的河流综合管理的重要调控手段。

（3）强调适应性管理，通过加强实验、监测、研究和及时反馈来不断减少综合调度实践中存在的不确定性。西方发达国家正视河流生态系统自身的复杂性和河流生态响应的不确定性，强调利用最新的科学知识来提出指导综合调度的可供验证的基本假设，再利用长期的系统监测研究计划以及效果评价计划来积极地对已有的假设进行验证，并不断地反馈改进。

2.2.2　国内综合调度实践及特点

中国自古以来就是一个水利大国，修筑了大大小小、不可胜数的水利工程，以减除水害。其中，调水工程数量最多，公元前486年修建了引长江水入淮河的邗沟工程；公元前361年修建了引黄河水入淮河的鸿沟工程；公元前256年修建了引岷江水入成都平原的都江堰引水工程，使成都平原成为“水旱从人”的“天府之国”；公元前246年起兴建郑国渠，引泾河水灌溉关中地区，使贫瘠的渭北平原变成富饶的八百里秦川；公元前219年建成了引湘江水入珠江水系的灵渠工程。我国已建的调水工程，在20世纪70年代以前多以农业灌溉为主要目的，随着我国社会经济的不断发展，城市用水增加，水资源供需矛盾逐渐突出，为解决城市缺水，从80年代起，陆续建设了一批调水工程，在解决地区供水上发挥了积极作用，有的还在干旱地区生态改善方面发挥了作用。

黄河水利委员会在1964年利用三门峡水库两次进行人造洪峰试验，2002—2004年黄河防汛抗旱总指挥部（以下简称防总）连续3年进行调水调沙试验，尝试利用水库联合调度塑造人工异重流排沙出库，利用人工扰沙技术促进河床泥沙启动，实现河床下切、输沙入海。在成功试验的基础上，2005年调水调沙由试验正式转入生产运用。2007年6月19日—7月7日，黄河防总按照洪水资源化和水沙联合调控的思路，精心调度万家寨、三门峡、小浪底等水库，再次成功实施调水调沙。此次洪峰是近10年来下游河道通过的最大洪峰，下游主河槽得到全线冲刷，而且还漫灌了黄河口湿地，为湿地保护及时补充了淡水资源。

2002年南水北调工程正式开工，把长江流域水资源自其上游、中游、下游，结合中国疆土地域特点，分东、中、西三线抽调部分送至华北与淮海平原和西北地区水资源短缺地区，该工程成为目前世界上正在实施的最大规模调水工程，也是我国跨流域调水的标志性工程。

针对珠江口咸潮上溯问题，国家防总、水利部连续组织实施了2005年、2006年珠江压咸补淡应急调水，2006—2008年转为枯水期珠江骨干水库统一调度。调度中针对龙头水库采取先蓄后补、保证调度水量的方法，调度策略采用“避大潮、压小潮、多蓄淡”的方法，调度的方式采取“月计划、旬调度、周调整、日跟踪”的方法，并每日跟踪，实施精细调度。

三峡工程自2007年1月11日起正式启动对长江中下游的补水调节机制，以满足沿江地区紧迫的生产、生活、通航、调节水量、平衡生态的需求，水库实验性蓄水完成后，对下游补水能力大大增强，从2008年长江枯水期开始至2009年2月11日，累计补水25亿m3。

太湖流域自2002年以来组织开展了“引江济太”水资源调度，在确保流域防洪安全的前提下，增加流域水资源总量。至2014年，通过望虞河调引长江水262.7亿m3入太湖流域，其中入太湖120.2亿m3，经太浦闸向下游地区增加供水179.6亿m3。“引江济太”的实施成功缓解了2003年、2004年和2011年流域的严重旱情，并在应对2003年黄浦江上游特大燃油污染事故、2007年太湖蓝藻暴发引发的无锡市供水危机、2013年上海金山船舶水污染事件，以及保障上海世博会供水安全等方面发挥了重要作用。

此外，江苏省江都江水北调工程、广东省东深引水工程、河北省与天津市引滦工程、山东省引黄济青等工程的修建均为当地经济、社会发展提供了必要的水源保障。

从目前国内的情况来看，基于多目标的工程调度实践取得了较为显著的效果，但仍处于尝试和摸索阶段，其特点及主要存在的问题如下：

（1）满足多目标要求的综合调度实践较少。随着工程管理技术及管理要求的不断提高，大多数的工程调度目标不再单一，但各项工程的综合调度侧重点不同，能够同时满足多目标要求的综合调度实践还较少。

（2）生态环境调度目前仍缺乏系统的理论指导。由于我国缺乏长期系统的生物监测资料，对水生生物的生态水文学、生态水力学特征的认识薄弱；对水沙过程与生物过程的相互作用关系研究较少；生态流量的设置主要集中在最小下泄生态流量，对于动态流量过程的生态作用认识还很不充分，尤其是对洪水过程的生态作用则更少关注。在管理实践中，水利水电工程生态环境影响后评估工作的基础仍然薄弱。

（3）综合调度的长效机制尚未建立，要进一步总结经验，向常态化运行调度转变。通过开展诸多综合调度试验，水利工程在实况调度中不断总结经验，工程的综合效益显著体现，但目前工程综合调度能力与地方需求还存在矛盾，需要进一步加强地区水利工程综合调度需求分析，逐渐由应急调度向常态化运行转变。

（4）流域综合调度管理水平有待进一步提高。我国流域管理体制是流域统一管理和行政区域管理相结合的方式。在市场经济条件下，我国尚未建立水资源配置的市场机制，对水权划分仍很模糊。流域水量的统一管理和调度在大部分区域尚未真正落实。已实施的调度实践需要通过多部门、多行业协调的方式开展，协调沟通成本较高。