第1章 绪论
1.1 问题提出与研究意义
2011年中央一号文件开宗明义指出：“水是生命之源、生产之要、生态之基。兴水利、除水害，事关人类生存、经济发展、社会进步，历来是治国安邦的大事”。由于我国地处北半球欧亚大陆的东南部，东南濒临太平洋，西北深入亚洲腹地，西南与南亚次大陆接壤，受季风气候的影响，降水主要集中在夏季，大部分地区每年汛期（6—9月）连续4个月的降水量占年降水总量的60%～80%，连续枯水或丰水的年份较为常见。因此，我国是世界上洪涝灾害最为严重和频繁的国家之一，其对社会经济造成的损失占各种自然灾害的首位。根据国家防汛抗旱总指挥部的统计，1978—2008年间，我国有14年发生了严重的洪涝灾害，发生频率为两年一遇；其中1982年黄河下游发生了新中国成立以来的第二位大洪水；1998年长江发生了有实测记录以来的第二位流域型大洪水，松花江、嫩江发生了超过百年一遇的特大洪水；1994年、2005年珠江发生了超过百年一遇的特大洪水；1991年、1999年太湖发生全流域性大洪水；1996年海河流域南系大清河、子牙河、漳卫河发生了大洪水；每年洪涝受灾面积1.25×103万hm2，成灾6900万hm2，倒塌房屋186万间，死亡3334人；1990年以来，全国年均洪涝灾害损失在1100亿元左右，约占同期全国GDP的2%，遇到发生流域性大洪水的年份，比例达3%～4%。根据史料统计，海河流域从明代以来，灾害发生的频次为：明代81次（特大7次），频率为29.3%；清代170次（特大13次），频率为63.4%；民国时期35次（特大3次），频率为94.6%；1949—1990年12次（特大1次），频率为28.6%。在1501—1990年的490年间，受灾范围在50～100州县或受灾面积在5000万亩以上的较大洪灾共发生了28次，平均17年一次。特别是1939年，由于河北省连降暴雨，河堤决口甚多，洪水汇成一片冲进天津市区。天津被淹两个月，有80%以上的面积被淹，街上行船，工厂停工，交通中断，受难群众达65万。
为了减轻洪水灾害，人们开始通过兴建水库，加固堤防，疏浚河道来抵御洪水的袭击。如美国到20世纪90年代，已修建各类水库5.6万多座，总库容在8000亿m3以上，其中绝大部分水库可以起到防洪作用，仅密西西比河干流具有防洪作用的较大水库就有150多座，总库容达2000多亿m3。到20世纪80年代末，印度已有坝高在15m以上的水库1554座，其中30m以上的水库就有317座，总库容达2669亿m3，修建堤防达1.7多万km。到2010年年底中国已建成各类水库87873座，水库总库容7162亿m3。其中：大型水库552座，总库容5594亿m3，占全部总库容的78.1%；中型水库3269座，总库容930亿m3，占全部总库容的13.0%，已建成江河堤防29.41万km。这些工程措施对缓解洪涝灾害发挥了重要作用。
然而，相关的研究和实践证明，任何防洪工程的防洪能力都是有限的，在采取防洪工程措施的同时，采用各种可能的非工程措施也是必不可少的。主要原因在于：①工程措施未能杜绝洪水灾害，水利工程建设虽然降低洪灾发生的频度，使过去的洪泛区获得了持续发展的基本条件，导致大量的生产和生活要素向防洪高风险区聚集，易出现小水成大灾；②防洪工程设施的建设对生态环境会产生一定的负面影响；③随着有效耕地减少和人口增加，为了减少堤防的新建与扩建对平原有效耕地的损毁，制约了防洪工程的建设。所以，美国从20世纪70年代开始，就做出了从完全工程措施转移到将工程措施和非工程防洪减灾措施相结合的转变。中国政府在1998年长江发生特大洪水之后，对洪水问题进行了深入的反思，对防洪工作做出了战略性调整，开始从控制洪水向管理洪水转化。
我国水资源的特点使我国极易发生洪涝灾害的同时，也极易发生旱灾。据统计，到20世纪末，我国670多座大中城市中，有400多座城市不同程度缺水，其中130多个城市严重缺水，年缺水量约60亿m3。据国家防汛抗旱总指挥部的统计，自1978—2008年间，我国共有11年发生了特大或较大旱灾，发生频率达37%。1978年长江中下游和淮河流域发生特大干旱灾害；1988年黄淮和长江中下游发生特大旱灾，因旱灾发生临时饮水困难人数达3463万人。2009年秋季以来一直到2010年初，旱灾致使广西、重庆、四川、贵州、云南5省（自治区，直辖市）受灾人口6130.6万，饮水困难人口1807.1万，饮水困难大牲畜1172.4万头，农作物受灾面积503.4万hm2，绝收面积111.5万hm2，直接经济损失达236.6亿元。
由此可见，洪涝灾害与干旱缺水是制约我国经济和社会发展的主要自然因素。随着我国经济的快速发展和人口的增长，洪灾造成的损失将会越来越大，而对水资源的需求也会急剧增加。由此，我们对洪水的管理既要认识到洪水是灾害的根源，又要认识到它是水资源的重要组成部分。然而由于洪水的骤发性及集中性，特别是北方河流，有时候7d洪量可达年径流量的30%～60%，使我国水资源的管理常常面临汛期洪水弃水、汛后水资源短缺的局面。所以，对水库群非工程措施的研究必须基于两点：一是防洪调度既要保证下游防护点的安全，又要满足水库自身运行的安全；二是要考虑洪水资源的利用，即在满足第一点的条件下抓住蓄水时机，提高洪水资源利用。鉴于此，研究如何进行流域退水预报、流域河道洪水演进及汛期分期，在此基础上实现水库群的联合防洪调度及洪峰过后和后汛期多拦蓄洪水，是一个具有理论意义和实践价值的课题。