專題策劃

P17-36

建設(shè)安全、生態(tài)、智能大壩，是全球壩工領(lǐng)域的共同關(guān)切和追求。本刊今年第16期推出的《大壩建設(shè)運(yùn)行管理的中國實(shí)踐》專輯，對(duì)智能大壩的內(nèi)涵要義、技術(shù)特點(diǎn)、運(yùn)行維護(hù)等方面進(jìn)行了系統(tǒng)闡述，在行業(yè)內(nèi)外引發(fā)廣泛關(guān)注。如何完善安全大壩、生態(tài)大壩、智能大壩體系，提升水庫大壩現(xiàn)代化建設(shè)運(yùn)行管理能力，成為業(yè)界研究重點(diǎn)。本期再次聚焦安全大壩、生態(tài)大壩、智能大壩建設(shè)，針對(duì)安全大壩科技創(chuàng)新需求、生態(tài)大壩建設(shè)路徑、智能大壩技術(shù)發(fā)展等，進(jìn)行深入探討。

目　次

特別關(guān)注

·“十五五”水安全保障規(guī)劃

1 黃河流域“十五五”水安全保障規(guī)劃總體思路與對(duì)策措施

祖雷鳴

前?沿

7 金沙江下游-三峽梯級(jí)水電走廊運(yùn)行調(diào)度技術(shù)進(jìn)展、挑戰(zhàn)與對(duì)策

劉偉平，劉海波

專題研究

·安全大壩、生態(tài)大壩、智能大壩

17 我國安全大壩建設(shè)的挑戰(zhàn)與科技創(chuàng)新需求

汪小剛，鄭璀瑩

23 生態(tài)大壩科學(xué)內(nèi)涵與建設(shè)路徑探析

王建華，張?jiān)撇?，胡鵬

29 以智能大壩理念引領(lǐng)壩工技術(shù)發(fā)展

劉毅，周秋景，趙運(yùn)天

水旱災(zāi)害防御

37 X波段水利測雨雷達(dá)降雨反演模型在湖南省的研究與應(yīng)用

何秉順，趙延偉

47 東江流域防洪安全保障對(duì)策與思考

李亮，陳文龍

河湖保護(hù)治理

53 新時(shí)代河湖保護(hù)治理視角下的幸福河湖建設(shè)理念和思路

童學(xué)衛(wèi)，李愛花，徐偉

工程建設(shè)運(yùn)行

58 陶岔渠首水質(zhì)變化趨勢分析及對(duì)策研究

劉聯(lián)兵，李飛

66 制度與技術(shù)雙輪驅(qū)動(dòng)的水利工程韌性提升研究

柴繼軒

摘　要

特別關(guān)注

黃河流域“十五五”水安全保障規(guī)劃總體思路與對(duì)策措施

祖雷鳴

摘要：黃河是中華民族的母親河。黃河流域是大江大河治理的重要標(biāo)桿，是國家生態(tài)安全的重要屏障、高質(zhì)量發(fā)展的重要實(shí)驗(yàn)區(qū)、中華文化保護(hù)傳承弘揚(yáng)的重要承載區(qū)?？偨Y(jié)了黃河流域“十四五”水安全保障規(guī)劃實(shí)施成效，剖析了“十五五”時(shí)期黃河保護(hù)治理面臨的洪水泥沙調(diào)控能力和流域防洪工程體系亟待提升和完善、水資源供需長期處于緊平衡、水資源節(jié)約集約利用有待加強(qiáng)、水生態(tài)保護(hù)治理成效仍不穩(wěn)固、數(shù)字孿生黃河體系尚不完善、水利體制機(jī)制法治管理仍需加力等問題。落實(shí)《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十五個(gè)五年規(guī)劃的建議》戰(zhàn)略部署，聚焦“推動(dòng)水利高質(zhì)量發(fā)展，保障我國水安全”目標(biāo)，對(duì)完善流域水旱災(zāi)害防御“三大”體系、水資源節(jié)約集約利用和優(yōu)化配置體系、水生態(tài)保護(hù)治理體系以及全面提高科技創(chuàng)新能力和流域治理管理能力等提出了對(duì)策措施。

前　沿

金沙江下游-三峽梯級(jí)水電走廊運(yùn)行調(diào)度技術(shù)進(jìn)展、挑戰(zhàn)與對(duì)策

劉偉平，劉海波

摘要：烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩、三峽和葛洲壩6座水庫水電站沿長江干流自上而下依次分布，串聯(lián)一體形成梯級(jí)，共同構(gòu)成了世界最大清潔能源走廊——金沙江下游-三峽梯級(jí)水電走廊。首先，從系統(tǒng)科學(xué)角度出發(fā)，揭示金沙江下游-三峽梯級(jí)水電走廊作為開放復(fù)雜巨系統(tǒng)的本質(zhì)，解構(gòu)其工程系統(tǒng)、自然系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)等核心組成，并闡釋其外源隨機(jī)性、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和功能多樣性等典型特征。其次，面向水利系統(tǒng)、電力系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)“大系統(tǒng)”，明確金沙江下游-三峽梯級(jí)水電走廊防洪保安中流砥柱、能源保供“壓艙石”、生態(tài)保護(hù)“主力軍”等“大擔(dān)當(dāng)”的功能定位，并闡述其“大安全”綜合效益。最后，從監(jiān)測感知、預(yù)報(bào)預(yù)測和調(diào)度運(yùn)行三個(gè)維度，梳理金沙江下游-三峽梯級(jí)水電走廊運(yùn)行調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)，并研判新形勢下面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)舉措。相關(guān)內(nèi)容可為推動(dòng)金沙江下游-三峽梯級(jí)水電走廊高質(zhì)量發(fā)展，在更高層次、更寬領(lǐng)域和更大范圍支撐保障國家水安全、能源安全和生態(tài)安全提供參考。

專題研究

我國安全大壩建設(shè)的挑戰(zhàn)與科技創(chuàng)新需求

汪小剛，鄭璀瑩

摘要：我國水庫大壩數(shù)量多，其安全是國家水安全戰(zhàn)略的重要組成部分。在全球氣候變化導(dǎo)致極端水文事件頻發(fā)，大壩面臨的環(huán)境條件更加復(fù)雜，以及有效防控風(fēng)險(xiǎn)、提升發(fā)展質(zhì)量要求更加迫切的背景下，水利部部長李國英在國際大壩委員會(huì)第28屆大會(huì)上提出“構(gòu)建安全大壩、生態(tài)大壩、智能大壩”的倡議。為進(jìn)一步深化對(duì)“安全大壩”的認(rèn)識(shí)，在概述我國水庫大壩建設(shè)情況和大壩安全總體狀況基礎(chǔ)上，對(duì)比傳統(tǒng)意義的大壩安全，結(jié)合新時(shí)代高質(zhì)量發(fā)展要求，辨析了構(gòu)建安全大壩的內(nèi)涵，分析了當(dāng)今大壩安全面臨的主要挑戰(zhàn)，包括氣候變化帶來的中低土石壩安全風(fēng)險(xiǎn)、復(fù)雜建設(shè)條件帶來的高壩安全風(fēng)險(xiǎn)以及梯級(jí)開發(fā)產(chǎn)生的流域系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)，提出建設(shè)安全大壩需要依靠科技創(chuàng)新，對(duì)中小型水庫大壩本質(zhì)安全提升、特高壩安全保障等技術(shù)以及智能大壩建設(shè)已取得的創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)展進(jìn)行了闡述，并提出了相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)一步進(jìn)行科技創(chuàng)新和推進(jìn)技術(shù)發(fā)展的需求，以期為服務(wù)安全大壩建設(shè)、構(gòu)建全面完善的大壩安全保障體系提供參考和借鑒。

生態(tài)大壩科學(xué)內(nèi)涵與建設(shè)路徑探析

王建華，張?jiān)撇?，胡鵬

摘要：長期以來，大壩經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益與生態(tài)環(huán)境影響之間存在矛盾與平衡問題，在相關(guān)領(lǐng)域引發(fā)了討論與爭議。新的歷史時(shí)期，在習(xí)近平生態(tài)文明思想指引下，水利部黨組提出的“生態(tài)大壩”建設(shè)是對(duì)這一基礎(chǔ)重大問題的戰(zhàn)略性回答和創(chuàng)造性實(shí)踐。雖然前期已有較多關(guān)于大壩生態(tài)環(huán)境效應(yīng)與減緩措施等方面的研究和實(shí)踐，但有關(guān)生態(tài)大壩科學(xué)內(nèi)涵還少有全面系統(tǒng)的分析，具體建設(shè)路徑也不甚清晰。從生態(tài)影響可控、生態(tài)效益發(fā)揮兩個(gè)方面提出了生態(tài)大壩的基本概念和科學(xué)內(nèi)涵；從大壩規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、蓄水、運(yùn)維的全生命周期解析了生態(tài)大壩建設(shè)要點(diǎn)，包括大壩規(guī)劃和設(shè)計(jì)能夠最大程度規(guī)避生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，大壩建設(shè)和蓄水過程的生態(tài)影響可控，大壩運(yùn)行和管理能夠維系庫區(qū)與壩下河流生態(tài)健康等；分析提出了建立生態(tài)大壩監(jiān)測評(píng)價(jià)體系與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等現(xiàn)階段推進(jìn)生態(tài)大壩建設(shè)的路徑建議。

以智能大壩理念引領(lǐng)壩工技術(shù)發(fā)展

劉毅，周秋景，趙運(yùn)天

摘要：我國是大壩工程建設(shè)大國。在全球氣候變化不斷加劇、人類活動(dòng)影響不斷增強(qiáng)的背景下，大壩工程長期安全保障和可持續(xù)高效運(yùn)行面臨挑戰(zhàn)，構(gòu)建智能大壩是應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)、把握時(shí)代之變、塑造發(fā)展動(dòng)能的關(guān)鍵之舉。當(dāng)前，新一代信息技術(shù)快速發(fā)展，為智能大壩理念、方法、技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展提供了機(jī)遇和條件。從保障高水平安全、保障效益充分發(fā)揮、發(fā)展水利新質(zhì)生產(chǎn)力3個(gè)方面闡述了智能大壩的建設(shè)需求；從時(shí)間、空間、物理、目標(biāo)、特征、層級(jí)6個(gè)維度闡釋了智能大壩的定義；構(gòu)建了由工程物理體系、工程感知體系、分析診斷體系、決策控制體系、信息網(wǎng)絡(luò)體系5個(gè)部分組成的架構(gòu)體系；明確了智能大壩透徹感知、智能分析、自主饋控、自主學(xué)習(xí)等主要功能，以及進(jìn)一步提高大壩安全保障水平和綜合效益發(fā)揮水平的作用；基于發(fā)展階段，依據(jù)感知、分析、控制水平制定了5級(jí)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可為智能大壩建設(shè)提供思路和技術(shù)支撐。

水旱災(zāi)害防御

X波段水利測雨雷達(dá)降雨反演模型在湖南省的研究與應(yīng)用

何秉順，趙延偉

摘要：為解決山洪災(zāi)害防御中傳統(tǒng)雨量站監(jiān)測盲區(qū)多、時(shí)空分辨率不足問題，基于湖南省4部X波段雷達(dá)觀測數(shù)據(jù)，結(jié)合傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c機(jī)器學(xué)習(xí)方法，構(gòu)建了基于X波段雙極化水利測雨雷達(dá)的高精度降雨反演模型，開展多參數(shù)聯(lián)合反演研究。其中，經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜆?gòu)建反射率（）、差分相移率（_DP）和差分反射率（_DR）與降雨強(qiáng)度的關(guān)系計(jì)算降雨；機(jī)器學(xué)習(xí)模型則采用K最鄰近（KNN）、支持向量機(jī)回歸（SVR）、隨機(jī)森林（RF）、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RNN）等算法對(duì)降雨進(jìn)行擬合。結(jié)果表明，在經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭校?/span>-R模型在降雨強(qiáng)度不超過10mm/h時(shí)表現(xiàn)最好，_DP-R模型在降雨強(qiáng)度超過10mm/h時(shí)表現(xiàn)較好。在機(jī)器學(xué)習(xí)模型中，RNN均方根誤差（RMSE）為3.125，確定系數(shù)（R2）為0.981，皮爾遜相關(guān)系數(shù)（Pearson）為0.992，優(yōu)于其他機(jī)器學(xué)習(xí)模型和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。X波段雷達(dá)結(jié)合多參數(shù)訂正與機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，可以顯著提高降雨反演精度，能夠?yàn)樯胶闉?zāi)害“三道防線”提供更可靠的數(shù)據(jù)支持。

東江流域防洪安全保障對(duì)策與思考

李亮，陳文龍

摘要：東江流域已形成了由新豐江水庫、楓樹壩水庫、白盆珠水庫以及干流堤防共同構(gòu)成的防洪工程體系，流域防洪能力逐年提升。然而，受全球氣候變化影響，流域暴雨洪水突發(fā)性、極端性、反常性越來越明顯，突破歷史紀(jì)錄、顛覆傳統(tǒng)認(rèn)知的洪澇災(zāi)害頻繁發(fā)生，東江流域防洪安全仍面臨挑戰(zhàn)：在防洪工程建設(shè)方面，受三大水庫庫區(qū)臨時(shí)淹沒問題限制、干流河床不均勻下切情勢等影響，流域防洪工程潛力尚未充分挖掘；在流域洪水調(diào)度方面，缺乏精準(zhǔn)科技支撐手段；在流域統(tǒng)一調(diào)度方面，部分水工程管理機(jī)制仍有待完善。針對(duì)上述問題與挑戰(zhàn)，從強(qiáng)化流域系統(tǒng)治理、挖掘防洪工程潛力，提高預(yù)報(bào)精準(zhǔn)度、強(qiáng)化智慧調(diào)度支撐，統(tǒng)一調(diào)度管理、完善調(diào)度管理措施三方面提出東江流域防洪安全保障對(duì)策與思考，為逐步提升東江流域防洪安全保障能力、適應(yīng)極端天氣下的防洪需求提供參考。

河湖保護(hù)治理

新時(shí)代河湖保護(hù)治理視角下的幸福河湖建設(shè)理念和思路

童學(xué)衛(wèi)，李愛花，徐偉

摘要：幸福河湖建設(shè)是具有中國特色的創(chuàng)新治水理念。當(dāng)前，我國幸福河湖建設(shè)已由試點(diǎn)探索、示范引領(lǐng)的1.0階段正式進(jìn)入系統(tǒng)謀劃、全面推進(jìn)的2.0階段。從新時(shí)代河湖保護(hù)治理的視角進(jìn)一步解讀了幸福河湖的本質(zhì)內(nèi)涵，認(rèn)為：一是幸福河湖具有雙重性，幸福河湖既包含河湖自身的“幸?！保舶ê雍Ыo人類的幸福；二是幸福河湖具有相對(duì)性，更強(qiáng)調(diào)一種心理體驗(yàn)和主觀感受；三是幸福河湖具有階段性，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，“幸?！卑殡S著人與河湖關(guān)系的變化總體呈現(xiàn)螺旋式上升態(tài)勢。生態(tài)文明階段幸福河湖終極目標(biāo)是人與河湖的雙向奔赴，實(shí)現(xiàn)人與河湖和諧共生。由此闡述了全面推進(jìn)幸福河湖建設(shè)的戰(zhàn)略要義：應(yīng)充分發(fā)揮河湖長制在全面推進(jìn)幸福河湖建設(shè)中的作用，堅(jiān)持全域統(tǒng)籌，做到“有總有分”；堅(jiān)持頂層設(shè)計(jì)，做到“有遠(yuǎn)有近”；堅(jiān)持精品打造，做到“有大有小”；堅(jiān)持文化傳承，做到“有古有今”；堅(jiān)持機(jī)制先行，做到“有硬有軟”；堅(jiān)持兩手發(fā)力，做到“央地共力”。

工程建設(shè)運(yùn)行

陶岔渠首水質(zhì)變化趨勢分析及對(duì)策研究

劉聯(lián)兵，李飛

制度與技術(shù)雙輪驅(qū)動(dòng)的水利工程韌性提升研究

柴繼軒

摘要：水利工程作為保障水安全、應(yīng)對(duì)極端氣候與自然災(zāi)害的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，其韌性水平直接關(guān)系區(qū)域生態(tài)安全與經(jīng)濟(jì)社會(huì)穩(wěn)定。當(dāng)前單一技術(shù)升級(jí)或制度完善已難以滿足復(fù)雜環(huán)境下水利工程韌性提升的需求，制度與技術(shù)雙輪驅(qū)動(dòng)成為破解這一困境的重要路徑。在水利工程韌性提升過程中，制度是韌性提升的規(guī)則保障，為技術(shù)應(yīng)用提供方向引導(dǎo)、資源支撐與規(guī)范約束；技術(shù)是韌性提升的工具支撐，為制度落地提供數(shù)據(jù)支撐、效率保障與創(chuàng)新動(dòng)力。兩者相互支撐，動(dòng)態(tài)協(xié)同。基于現(xiàn)有研究成果界定水利工程韌性的核心內(nèi)涵，梳理水利工程韌性提升中制度與技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，當(dāng)前水利工程韌性提升中技術(shù)已從被動(dòng)監(jiān)測向智能預(yù)警演進(jìn)，但存在碎片化問題；制度已從風(fēng)險(xiǎn)防范向系統(tǒng)治理拓展，但存在滯后性；兩者協(xié)同不足，“兩張皮”現(xiàn)象突出。同時(shí)，深入剖析制度與技術(shù)的互動(dòng)機(jī)理，構(gòu)建雙輪驅(qū)動(dòng)的實(shí)踐框架，并結(jié)合現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)提出構(gòu)建跨部門協(xié)同治理體系、自主創(chuàng)新+成本優(yōu)化雙管齊下、強(qiáng)化激勵(lì)-約束雙向機(jī)制等協(xié)同優(yōu)化對(duì)策，以期為水利工程韌性建設(shè)提供理論參考與實(shí)踐指引。

責(zé)編 | 田靈燕

排版設(shè)計(jì)王振航

校對(duì) 王慧

審核 | 楊軼

監(jiān)制 | 李坤

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