3.3 流域综合调度及平原河网水体有序流动内涵研究
3.3.1 太湖流域综合调度的内涵
人类从逐水而居到逐水而兴，由开始的开发利用河湖水系到后来的逐渐改造河湖水系，更好地服务于人类的社会经济发展，河湖水系调度的目的不断发生改变，从传统的军事、航运、供水、防洪、排涝、抗旱等单方面的重开发利用向统筹水资源调配、兼顾水生态环境修复等人水和谐的综合调度方面转变。但随着流域经济社会的快速发展和人民群众生活水平的不断提升，人民群众对环境质量、生存健康的关注度越来越高，对流域水利提出了更高、更全面的要求，从进一步保障流域防洪、供水、水生态安全的需求出发，需要在完善流域工程体系的同时，进一步提升流域综合调度管理水平，实现流域工程体系效益最大化。
流域尺度的综合调度是一项十分复杂的系统工程，既涉及社会、经济、政治、法律、生态、环境等方面的问题，又需要水利、电力、通信、控制、计算机等多领域的技术支撑。同时，由于各大流域涉及范围之大、工程之多、问题之复杂前所未有，即使在水利领域，也需要水文学、水力学、河流动力学、水资源学、水环境学、水生态学、水灾害学和数学等学科支撑。科学调度水利工程是合理调控流域洪涝、改善水资源与水环境条件、发挥水利工程减灾兴利综合效益的重要手段，对实现流域综合治理目标，保障流域及区域防洪、供水和水生态环境安全具有重要作用。
考虑调度目标统筹、调度矛盾协同、调水水情影响等方面，太湖流域综合调度内涵包括防洪—供水—水生态环境改善多目标协同、流域与区域多尺度协同、适应不同水情期调度目标、复杂水利工程群联合运用、实现河湖有序流动可控。
1.防洪—供水—水生态环境改善多目标协同的调度
2000年之前，太湖流域的突出问题是防洪，调度工作主要围绕防洪安全开展，主要指导思想是蓄泄兼筹、以泄为主，以洪水入江入海为安。进入21世纪，随着流域内经济社会持续高速发展，流域水资源、水环境与经济社会发展的矛盾日益突出，供水、水环境、水生态用水需求不断增加。国家防总防汛抗旱“两个转变”的提出以及流域水利工程调控能力的提高，为太湖通过工程调度提高水资源、水环境承载能力，缓解水质型缺水矛盾，改善水环境、水生态指明了方向，创造了条件。
与此同时，流域的调度目标也随之调整。1997年流域调度方案第一次明确了防洪调度目标，即确保环湖大堤安全，全力保护上海、苏州、无锡、常州、镇江、杭州、嘉兴、湖州等城市及其他重要城镇、重要设施的安全。2000年以前，流域调度主要围绕防洪安全开展，主要任务是合理安排太湖蓄泄，控制太湖洪水位，科学调度太浦河、望虞河骨干水利枢纽，使太湖洪水安全排泄。从2005年开始，随着引江济太的长效运行，流域水利工程调度不仅要统筹流域防洪、供水安全，还需兼顾水环境改善。特别是2007年无锡供水危机后，太湖流域水环境综合治理将引江济太工程作为遏制太湖蓝藻暴发、确保太湖水源地供水安全的重要措施之一，流域调度开始围绕防洪、供水及水生态“三个安全”开展，调度目标也逐步调整为流域防洪、供水、水环境和水生态的多目标。
流域水问题与经济社会发展的矛盾在未来一个时期将继续存在，流域多目标的综合调度是缓解矛盾，实现防洪、供水、水生态“三个安全”的必然选择和要求。
2.流域与区域多尺度协同的调度
太湖流域是我国大中城市最密集、经济最具活力的地区。改革开放以来，太湖流域城镇化发展迅猛，城市和圩区规模迅速扩大。各地开展了大量的城市包围工程和联圩并圩建设等，排涝动力大幅度提高，全流域总排涝动力相应增至1.71万m3/s，并仍有增大趋势。然而，流域沿江沿杭州湾闸泵总外排设计流量仅为0.8万m3/s，尚不足圩区排涝动力的一半，远不能满足流域泄洪的要求。城市包围工程和圩区建设在提高城市中心区和广大低洼地区防洪除涝标准的同时，也切断了与湖荡通连的河道，削弱了洪水调蓄能力，加大了流域骨干河道及圩外河道的防洪压力，也加大了各城镇、圩区自身的设防压力，使洪涝矛盾加剧恶化。同时，流域建设用地大幅度增加，水域面积总体减少，因土地利用方式的改变造成汇水过程加快、洪峰增大，流域整体调蓄能力趋于降低，进一步增大了流域洪涝风险。
近年，江南运河及沿线地区防洪安全问题凸显。由于江南运河沿线苏州、无锡、常州等城市排涝动力增强，运河两岸排水量加大，一直以航运为主要任务的运河渐渐成为两岸地区的主要排涝通道，而江南运河江苏段工程现状沿线防洪标准仅为20年一遇，江南运河已经成为流域内新的防洪薄弱环节。据统计，运河沿线已建和在建泵站总排涝动力已超过1500m3/s，其中常州、无锡、苏州三大城市在城市防洪工程建设过程中都将江南运河作为中心城区行洪和排水的主要通道，三大城市中心城区沿运河总排涝动力达到290m3/s。
2007年太湖蓝藻暴发后，为改善太湖水质，无锡市环太湖口门长期关闭，主要涝水出路受阻转而向运河排涝，直接导致上游常州段运河水位壅高、下游苏州段运河洪水量增加。如此一旦遭遇强降雨，运河水位迅速上涨且长期居高不下，给江南运河沿线区域及上下游各大城市防洪排涝带来巨大压力。流域内社情、工情变化的同时，流域极端暴雨与台风、高潮位遭遇等极端天气情况多有发生，进一步加剧了流域内的洪涝矛盾和蓄泄矛盾，增大了洪涝风险。
综上，太湖流域综合调度的内涵首先应当包括通过科学调度协调流域、区域、城市、圩区等不同空间尺度的矛盾。
3.适应不同水情期调度目标的调度
太湖流域地处长江中下游，地区季节变化引起的水情形势变化明显。汛期，防洪、供水及水生态环境调度都会存在，但防洪调度是该时期综合调度的核心，处于绝对优势。非汛期，防洪调度可能只存在于局部区域，但供水与水生态环境调度的重要性则更为明显，尤其是枯水年，太湖低水位运行情况下，流域内太湖及部分区域需水量与水源地水质必须得到满足，供水与水生态安全调度成为综合调度的核心内容。甚至当流域处于旱涝急转水情期时，流域与区域“防洪、供水、水生态环境”三大调度目标的重要性会突然变化。通常年内、年际流域综合调度三大目标在不同水情期会明显变化。因此，太湖流域综合调度内涵也是调度多目标适应不同水情期的综合调度。
4.复杂水利工程群联合运用的调度
太湖流域属平原河网区，为了实现防洪、供水等目的，流域修建了大量堤坝、土圩、闸口、泵站等水利工程，基本形成了防洪除涝、保障供水的工程体系，部分工程通过有针对性的引排水调度也可解决或缓解区域水环境问题。但就防洪而言，流域骨干引排工程调度与区域仍存在不同程度的矛盾，沿江排水工程难以协同和有效发挥泄洪效益，流域与区域、区域与区域水利工程仍未形成较为稳定有效的协同调度机制。就水利工程本身而言，工程引排能力与工程布局也存在很多不足，难以充分满足流域或区域对于设计洪水等水情的调度需求。因此，太湖流域综合调度是综合考虑流域与区域复杂水利工程群联合协同的调度，既需要依托现有工程能力与布局体系，也需要提出工程体系的不足，不断完善服务流域防洪、供水、水生态改善的复杂水利工程体系。
5.实现河湖有序流动可控的调度
太湖流域是典型的平原河网地区，河湖有序流动对于合理调控洪涝水，特别是改善水资源、水环境条件意义重大。近年流域初步开展了以保障防洪与供水安全、兼顾水环境改善为目标的综合调度，但按照“科学调度、精细调度”的要求，现有调度还存在不少薄弱环节。
（1）对流域生态调度目标及控制要求的认识不足，流域现行综合调度难以充分考虑水生态环境改善的需求。
（2）由于水文气象中长期预报准确性有待进一步提高，流域调度统筹兼顾防洪、供水、水生态环境“三个安全”难度较大；流域与区域、区域与区域之间往往需求不同，同一时期各对象调度目标存在差异，统筹协调难度大。
（3）流域水利工程缺乏流域性统一管理和完善的运行体制，流域与区域工程体系尚未实现联合调度。
（4）太湖流域虽已开展了多项引排通道工程建设和调水实践，但流域河网水体有序流动及其对水量水质的响应关系尚缺乏系统性研究。
太湖流域上下游、左右岸关系复杂，太湖作为流域防洪及水资源调蓄的核心，既受湖西区、浙西区等上游来水的影响，也是下游地区供水和水环境改善的重要保障，是流域水体有序流动的关键节点；望虞河、太浦河、江南运河等流域骨干河道，是流域水体有序流动的重要通道；区域部分水利工程，如梅梁湖泵站、走马塘拓浚延伸工程、西塘河引水工程等，都位于太湖及流域骨干引水河道周边，其建设与运用可影响流域与部分区域的水体流动格局，对流域防洪、供水和区域下游水环境均产生一定影响。因此，河湖有序流动可控也是太湖流域综合调度的重要内涵。
综上所述，本书认为太湖流域综合调度是指在保障流域防洪排涝、供水安全的基础上，兼顾水生态环境的一种多目标调度，是一项综合性的调度管理措施，通过设置科学、经济、合理的流域综合调度方案，合理运用水利工程，有序调动河网水体，解决流域、区域存在的一些防洪、供水、水生态问题，是一种利于防洪安全、供水安全、水生态改善等“三个安全”的多目标协调调度，统筹流域与区域、协调上下游省市间的多尺度协同调度，适应不同水情期且实现河湖有序流动可控的复杂水利工程群的联合调度。
3.3.2 太湖流域平原河网水体有序流动的内涵
有序是指物质的系统结构或运动是确定的、有规则的，序是事物的结构形式，指事物或系统组成诸要素之间的相互联系。有序的相对性是指事物的组成要素的相互联系处于永恒的运动变化之中，即有序是动态的、变化的有序。当事物组成要素具有某种约束性、呈现某种规律时，称该事物或系统是有序的。水体有序流动则可定义为河湖水体的组成要素的相互联系处于永恒的运动变化之中，即水体遵循动态的、变化的规律。当水体通过水利工程合理的调度具有某种约束性、呈现某种规律时，称水体实现了有序流动。水体流动有其自然属性和社会属性，水体有序流动总体上应既符合自然属性，即由自然地理条件决定的水流运动规律，也符合社会属性，即通过人类科学调控，改变其自然属性中对人类不利以及因人为造成的不利于总体的一面，形成一种自然流畅、人水和谐、利益最大化的流动格局。广义的河湖水体有序流动是指江河湖自然水系通过自然营造力和人为科学调控作用维持、重塑或构建的，能满足防洪、供水、水生态等一定功能目标的水体流动方式，包含洪水期、平水期、枯水期的河湖水体有序流动。河湖水体有序流动的概念化较抽象，不同学者对其内涵的理解不同，纵观上述国内外研究成果，河湖水体有序流动主要用来表征水流或以水为介质的有机物等转移的效率，表现为水体流动的规律性。
太湖流域大部分属于平原河网地区，河网密布、地势平坦，水体流动慢、流动性差。河流水系纵横交错，多数河流流经多个地市行政区，涉及上下游、省份间、地市间利益，水体流动受地方利益的影响较大，存在区域内部因各自为政造成水体流动无序、区域之间水体流动无序、流域与区域水体流动无序等问题。如何通过对河网水体流动性的控制来优化水资源配置，改善水生态环境，成为保障流域区域“三个安全”亟须解决的重大问题。鉴于太湖流域丰水期主要关注洪水外泄，本书河湖水体有序流动的研究重点是平水期、枯水期，旨在通过水利工程合理调度，将原河网流向多变、换水低效、流动性平缓的无序流态转变为水体引排方向规律、换水高效、流动性加快的有序流态，形成一种自然流畅、人水和谐、利益最大化的流动格局，改善水动力条件，增强流域、区域河湖水体稀释自净能力，增加水环境容量，从而有效促进河湖水生态环境的改善。