以系统思维推进国家水网建设

——深入学习贯彻习近平总书记治水重要论述征文活动

（水资源所 王欣）党的十八大以来，习近平总书记站在实现中华民族永续发展的战略高度，亲自擘画、亲自部署、亲自推动治水事业，就治水发表了一系列重要讲话，作出了一系列重要指示批示，提出了一系列新理念新思想新战略，基于历史、立足当下、着眼未来，系统回答了新时代为什么做好治水工作、做好什么样的治水工作、怎样做好治水工作等一系列重大理论和实践问题。

习近平总书记关于治水的重要论述以“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水思路为核心，形成了科学严谨、逻辑严密、系统完备的理论体系，明确了新时代治水工作的根本保证、重大原则、治水思路、目标任务、政策举措，为新时代治水指明了前进方向、提供了根本遵循，在中华民族治水史上具有里程碑意义。深入学习贯彻习近平总书记关于治水的重要论述，要准确把握人与水、水与生态、水与经济社会等辩证统一关系，把“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水思路不折不扣落实到推动新阶段水利高质量发展各领域、各环节、全过程。

我国基本水情一直是夏汛冬枯、北缺南丰，水资源时空分布极不均衡。进入新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局，形成全国统一大市场和畅通的国内大循环，促进南北方协调发展，需要水资源的有力支撑。十三届全国人大四次会议审查批准的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》是新发展阶段的纲领性文件，提出面向服务国家重大战略，实施国家水网等重大工程，推进建设一批重大科研设施、重大生态系统保护修复、公共卫生应急保障、重大引调水、防洪减灾等强基础、增功能、利长远的重大项目。2023年5月25日，中共中央、国务院印发《国家水网建设规划纲要》，这是我国水利发展史上具有重要里程碑意义的大事。

国家水网是以自然河湖为基础、引调排水工程为通道、调蓄工程为结点、智慧调控为手段，集水资源优化配置、流域防洪减灾、水生态系统保护等功能于一体的综合体系。加快构建国家水网，建设现代化高质量水利基础设施网络，统筹解决水资源、水生态、水环境、水灾害问题，是以习近平同志为核心的党中央作出的重大战略部署。2021年5月14日，习近平总书记主持召开推进南水北调后续工程高质量发展座谈会，对加快构建国家水网作出系统部署，强调要以全面提升水安全保障能力为目标，加快构建国家水网主骨架和大动脉，为全面建设社会主义现代化国家提供有力的水安全保障。2022年4月26日，习近平总书记主持召开中央财经委员会第十一次会议，会议指出要加强水利等网络型基础设施建设，把联网、补网、强链作为建设的重点，着力提升网络效益;再次明确要求加快构建国家水网主骨架和大动脉。

习近平总书记强调，要坚持系统观念，用系统论的思想方法分析问题，处理好开源和节流、存量和增量、时间和空间的关系，做到工程综合效益最大化;要坚持遵循规律，研判把握水资源长远供求趋势、区域分布、结构特征，科学确定工程规模和总体布局。习近平总书记的重要论述为国家水网建设指明了前进方向、提供了根本遵循。

在人多水少、水资源时空分布不均的现实国情下，水库调度是水资源优化利用的重要途径。我国洪涝灾害多发，饱受水患威胁，保障防洪安全是水利工程建设的首要需求。对于综合利用水库(群)系统而言，根本性的目标任务是在保障防洪安全的前提下发挥水资源利用的效益。为了加快推进实现碳达峰、碳中和目标，我国将进一步提升新能源的比重，水电作为可再生清洁能源，可与风、光实现电力供给的互补，提高新能源系统稳定性，具有无可替代的重要性。在此背景下，水库调度平衡水安全和能源安全的纽带作用更加凸显。因此，处理好防洪与兴利的关系是水库调度的核心问题。我国《水库调度规程编制导则》规定“安全第一、统筹兼顾”，即兴利服从防洪、防洪兼顾兴利。然而如何在实际调度决策中落实该指导原则，尚没有可以遵循的量化标准。如果过于放大两者的矛盾对立，忽视协调合作，就会导致水资源的低效利用和经济社会损失，如并不鲜见的水电弃水等现象。准确把握防洪与兴利之间的竞争与合作关系，施行科学精准调度决策，是有效落实水库多目标调度“服从”与“兼顾”并举原则，实现水安全与能源安全平衡的必然需求。

近年来，大批流域梯级水库群建成并开展库群联合调度，跨流域调水工程大规模投入建设运行，我国己形成了众多河库连通体系。据2019年不完全统计，我国已建、在建、拟建不同规模的调水工程共计400余项，调水工程设计年引水量总计约1700亿方，其中已建成工程约占一半。跨流域引调水已成为我国解决水资源时空分布不均、促进经济社会发展的重要途径。在加快国家水网工程建设的大背景下，连通化、网络化调度成为我国新时期水利高质量发展的重点内容之一。水网系统中的水库群联合调度又给防洪与兴利的关系把握与协调增加了新的问题，水库之间的水力联系、水文和库容补偿调蓄作用是否会放大防洪兴利目标之间的冲突，还是会削减不利目标实现的风险，亦或会分散转移调度效益?充分认识多水库连通条件下防洪与兴利互馈关系给调度效益造成的累积影响，是满足水库群系统合理调控结构性风险、充分发挥联合调度优势的需求，切实贯彻新时期强调水资源系统治理的治水方针的重要途径。

就国内外的研究和实践现状来看，跨流域引调水工程联合调度领域的决策与管理技术探索已经取得了一定的成果，针对水网工程综合运用实施中涉及的多元目标、多主体利益协同机制的研究也有所展开。但综合来看，关于如何描述分析水库联合调度中防洪与兴利的互馈关系，以及建立符合水库调度决策管理体制特征的防洪兴利协调机制，仍存在进一步的研究空间。

一是现有理论模型描述的防洪与兴利之间竞争关系与实际尚存在较大的差距。大型综合利用水库群系统的联合调度，涉及多个利益相关部门，其各自的调度目标之间存在竞争性;同时根据我国水利分级管理的体制特点，调度的参与主体之间往往具有一定的层级结构关系。特别是汛期调度期间，由于防洪安全目标具有最高优先级，兴利调度必须服从于防洪调度，所以两者具有主从递阶结构的特殊性。然而，目前相关研究仍以聚合水库代表的单一主体多目标优化模型为主，较少考虑复杂水库群系统的防洪兴利主从结构关系。

二是目前还未充分挖掘水库群系统多目标调度的“协同”潜力。鉴于许多调度目标的函数具有非线性特征，水库调度中常常会出现采用不同的调度方案可以达到相同效益目标的现象。基于此，兴利部门是否会将对防洪最有利的调度方案反馈给防汛部门将对防洪调度目标的实现产生影响，因此为防洪与兴利的竞争关系外增加了合作空间。而对于防洪兴利合作空间的范围特性、竞争合作并存的关系会如何影响水库调度的决策效果、如何构建有利于水库群整体效益最大化的竞合协调机制等问题仍有待系统和深入的研究。

三是对防洪与兴利主从决策关系给调度效益造成影响在水网系统中累积效应的认识仍显不足。一方面由于跨流域降雨径流丰枯变化、水文预报误差、受水区需水预测不准确性等因素，水库连通工程在实际调度中面临来水和用水的不确定性，该不确定性会在多个水库运行中叠加，进而影响防洪兴利的互馈结果;另一方面，联合调度能够发挥连通水利工程之间的水文和库容补偿与调蓄作用，从而对防洪风险等不利因素具有消减或平衡效果。

针对以上问题，我们将湖北省“荆楚安澜”现代水网的重要组成部分之一、鄂东南水网典型区域王英–富水水库连通工程的汛末防洪与蓄水竞争合作问题作为研究对象，聚焦水网工程联合调度中防洪兴利的竞争与合作关系这一关键问题，从“安全第一、统筹兼顾”的水库调度决策体制特征出发，建模描述防洪与兴利主体之间竞争合作并存的主从博弈关系，同时研究防洪与兴利互馈关系对联合调度效益影响的定量分析方法，揭示该影响在水库连通条件下的累积效应，并在此基础上建立水库群系统防洪兴利调度的竞合协调机制。

我们的研究与探索以习近平总书记治水重要论述为指导思想，立足系统协同、科学调度，旨在改善当前模型理论不够切合实际水利工程联合调度管理和决策体制特征的状况，工作成果可为开展鄂东南地区水资源配置工程规划和未来的运行调度提供技术支撑，促进湖北省“荆楚安澜”现代水网规划建设，不仅对于提升我国水资源现代化综合治理能力具有重要的现实意义，而且将进一步缩小理论与实践之间的“鸿沟”，丰富和发展“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水思路运用于国家水网实施建设的方法体系和实践案例，推动新阶段水利高质量发展。