如前所述，通过洪水预报系统能准确做出洪峰、洪量、洪水位、流速、洪水到达时间、洪水历时等洪水特征值，配合防洪工程，进行防洪调度，可避免和减少洪灾带来的经济和社会损失。

图4-4　系统总体功能体系结构

本节主要论述大型水库及大型河流堤防统一调度和管理，充分发挥已有大型水利工程防洪作用，实行动态控制水库汛限水位、河库联合科学调控洪水、适度承担并有效化解风险的主动防汛调度，达到了全面管理洪水，使下游河道洪水处于可控状态，确保社会稳定的目标。

（一）防洪调度的概念及原则

防洪调度是运用防洪工程或防洪系统中的设施，有计划地实时安排洪水以达到防洪最优效果，主要目的是减免洪水危害，同时还要适当兼顾其他综合利用要求，对多沙或冰凌河流的防洪调度，还要考虑排沙、防凌要求。

防洪调度原则是：①将确保工程安全置于首位；②防护区的洪灾总损失最小；③妥善处理防洪与兴利的矛盾，在汛期兴利服从防洪，防洪兼顾兴利；④编制防洪调度方案，严格按调度方案进行运用；⑤由于基本资料、水情预报、调度决策等可能存在误差或失误，运行时需要留有余地，以策安全。

（二）防洪调度的类型

1.分洪区运用

分洪区包括有闸控制或临时扒口两类。一般以防护区控制点的保证水位或安全泄量作为分洪工程运用的判别指标，当河道实际水位或流量即将超过判别指标时，首先启用有闸门控制的分洪区。如仍不能控制河道水位，或流量继续增大时，再使用其他分洪道、分洪区削减超额洪水，以保证重点堤段或防护区的安全。选择临时分洪区要以洪灾总损失最小为原则，尽先考虑淹没损失小，靠近防护区上游、分洪效果较好的分洪区，据此安排分洪区的使用顺序。当分洪区全部蓄满后，如洪水仍继续上涨，需要将分洪区作滞洪区或分洪道使用时，可同时打开下游泄洪闸（或扒口），采取“上吞下吐”的运用方式，或与邻近分洪区联合运用的方式，滞蓄超额洪水。

2.水库防洪调度

设有闸门控制泄洪的水库，才能进行防洪调度，否则只能起滞洪作用。为了满足下游防洪要求的防洪调度，一般利用防洪限制水位至防洪高水位之间的防洪库容削减洪水。水库通常有以下几种防洪调度方式：

（1）固定泄洪调度。

（2）防洪补偿调度。对于防护区离水库较远，两者区间流量多变的情况，一般采用这种调度方式。水库防洪补偿调度需要控制水库的泄量，使下游防护区代表站的流量不超过安全泄量，或水位不超过保证水位。当水库入流量超过保证水位相应的泄量时，超额的水量蓄于水库中；反之，当水库入流量小于该泄量时，水库可腾空部分库容，但一般不应低于防洪限制水位。制定防洪补偿调度方式时，根据区间洪水的变化特点，可以采用考虑洪水传播时间或考虑区间洪水预报，以及综合考虑防护区水位、流量、涨落率等因素。

（3）防洪预报调度。

（4）防洪与兴利结合的调度。

（5）水库群的防洪联合调度。指同一河流上下游的各水库或位于干、支流的各水库为满足其下游防洪要求进行的调度。对同一河流的上下游水库，当发生洪水时，一般上游水库先蓄后放，下游水库先放后蓄，以尽量有效地控制区间洪水，对位于不同河流（如干、支流）的水库，由于影响因素很多，应遵循水库群整体防洪效益最大为原则确定。

3.防洪系统的联合调度

防洪系统由堤防、分洪工程、水库等联合组成。在防洪调度时，要充分发挥各项工程的优势，有计划地统一控制调节洪水。这种调度十分复杂，基本调度原则是：①当洪水发生时，首先充分发挥堤防的作用，尽量利用河道的过水能力宣泄洪水；②当洪水将超过安全泄量时，再运用水库或分洪区蓄洪；③对于同时存在水库及分洪区的防洪系统，考虑到水库蓄洪损失一般比分洪区小，而且运用灵活、容易掌握，宜先使用水库调蓄洪水。如运用水库后仍不够控制洪水时，再启用分洪工程。具体动用时，要根据防洪系统及河流洪水特点，以洪灾总损失最小为原则，确定运用方式及程序。(www.daowen.com)

目前，我国防洪系统的联合调度研究发展迅速，2007年辽河流域防洪调度新方法及应用研究通过了国家专家组鉴定，辽河流域防洪调度根据水雨信息动态跟踪和掌握分析不同防汛时段所能获得的全部信息，充分发挥已有大型水利工程防洪作用，实行动态控制水库汛限水位、河库联合科学调控洪水、适度承担并有效化解风险的主动防汛调度，达到了全面管理洪水，使下游河道洪水处于可控状态，确保辽河流域安澜，社会稳定的目标。2009年国家防汛抗旱总指挥部（以下简称“国家防总”）批复了淮河、大清河等流域洪水调度方案和三峡等重要水库的调度运用计划。

（三）汛限水位的设计与运用

水库防洪调度离不开汛限水位。我国法律要求各大水库将汛限水位作为水库汛期兴利蓄水上限和防洪运用起调水位。因此，汛限水位在我国各大水库的调度中起着至关重要的作用。

根据《中华人民共和国防洪法》第四十四条的要求：在汛期，水库不得擅自在汛期限制水位以上蓄水，其汛期限制水位以上防洪库容的运用，必须服从防汛指挥结构的调度指挥和监督。《中华人民共和国防汛条例》第十四条也指出：水库、水电站、拦河闸坝等工程的管理部门，应当根据工程规划设计、经批准的防御洪水方案和洪水调度方案以及工程实际状况，在兴利服从防洪，保证安全的前提下，制定汛期调度运用计划，经上级主管部门审查批准后，报有管辖权的人民政府防汛指挥部备案，并接受其监督。防汛条例“兴利服从防洪”的要求决定了防洪限制水位是由设计洪水和校核洪水的调洪需要决定的。

汛限水位的设计过程为：根据技术设计阶段选定的设计与校核洪水过程线和防洪运用方式，分别以设计洪水位和校核洪水位为起始水位，由入库流量等于最大下泄流量的时刻开始，逆时序进行调洪计算，计算得出的最低水位即为防洪限制水位。

1.静态汛限水位设计方法

传统的汛限水位“静态控制法”要求依据历史资料设计出汛限水位的固定值，且要求水库在汛期运用过程中严格按照设计值进行控制。这种传统的和通用的汛限水位设计方法能够有效的保证水库及下游在设计洪水和校核洪水下的防洪安全。但是，这种静态的汛限水位设计方法有一个基本假定：同一量级洪水在汛期任一时段发生的频率相同。很显然，各年度洪水的量级是不同的，汛期不同时段可能发生洪水的大小也不一样。因此，这种静态汛限水位设计方法过多地考虑了小概率洪水事件，且未能有效利用短期气象、水文预报信息，不考虑实测和预报水文信息对洪水风险的影响，因而往往造成洪水资源的浪费。生产实践也表明：在平、丰水年，按照根据“兴利服从防洪”制定的水库调度规程（调度图）操作会造成洪水资源的浪费（《中国水利百科全书（第二版）》，2006）。这种浪费反映了水库兴利目标与防洪目标之间的矛盾，在当前水资源日益短缺的情况下，这种矛盾更加激化。

2.动态汛限水位控制方法

为满足新形势下水库调度工作的需要，我国学者在静态汛限水位设计的基础上先后提出了分期汛限水位设计和动态汛限水位设计的新理念。动态汛限水位控制方法要求将历史数据与实时水文预报信息相结合，以实现洪水风险的定量化控制和洪水资源的优化利用，从而使调度决策更加科学合理。2002年，在国家防总的主持下，相关单位开始对全国12座试点水库汛限水位设计和运用的方法进行系统研究。在此基础上，2005年，国家防总印发了《水库汛限水位动态控制试点工作意见》和《水库汛限水位动态控制研究主要内容》，作为全国各地开展水库汛限水位动态控制试点研究工作的指导性文件。《水库汛限水位动态控制试点工作意见》第二条指出：水库汛限水位动态控制是指水库在汛期，根据实时雨、水情，利用预报成果，在不降低水库防洪标准，确保水库、上下游地区防洪安全的前提下，按照经科学论证并经有关部门审批的水库汛限水位动态控制方案确定的控制范围对汛限水位进行浮动的调度过程。《水库汛限水位动态控制研究主要内容》则根据汛限水位动态控制研究工作的时间先后顺序将其主要研究内容分为7个部分：①水库状况分析；②必要性和可行性分析；③汛期分期和分期设计洪水及分期汛限水位的确定；④降水预报和洪水预报成果可利用性分析；⑤水库汛限水位动态控制范围值的确定；⑥水库汛限水位动态控制方法研究与选定；⑦水库汛限水位动态控制风险与效益分析。此外，《水库汛限水位动态控制研究主要内容》还详细介绍了各部分研究工作的具体内容以及研究过程中需要参考的规则规范等。

3.水库优化调度

水库优化调度的目标是通过系统分析、调度模型、优化算法等途径，将库水资源根据防洪、发电、航运、灌溉等方面的要求进行优化配置。

水库调度要求“兴利服从防洪”，这与非汛期水库调度是很不相同的。防洪是通过控制洪水风险来实现的，目前，我国通过工程水文分析的方法得到洪水的设计频率从而实现洪水风险的定量化。建立以水位为决策变量的水库优化调度模型，同时在约束条件中加入定量化的洪水风险约束，就有可能得到汛限水位动态优化控制方案。

目前国内学者对水库动态汛限水位和水库优化调度方法方面的研究主要有4个方面：

（1）基于历史数据进行汛限水位动态控制域划分：为了避免“为保证下游防洪安全而无限要求减少下泄流量导致汛限水位过低”和“为增加兴利蓄水而无限抬高汛限水位”，有必要研究设计动态控制汛限水位的范围，即汛限水位动态控制域，以此作为实时调度阶段汛限水位动态值的约束。“汛限水位动态控制域”的确定主要是调度规划设计阶段的任务，因此设计控制域需要充分利用历史数据。

（2）基于实时洪水预报进行汛限水位域内控制：实时洪水预报是汛限水位在前述动态控制域内进行控制的基础。目前，常用的汛限水位动态控制方法通常需要利用实时预报提供的信息，具体方法有：预蓄预泄法；综合信息推理模式法；耦合于防洪实时预报调度系统的汛限水位动态控制值优选法；综合信息汛限水位动态决策支持表；累积降雨信息法；前后关联控制法等。

（3）洪水风险定量化：学术界和工程界对于风险并没有一个普遍的定义。在实际研究中，往往对所研究的特定风险事件定义风险并提出相应的风险量表示方法。目前，风险定量化的方法有极限状态法、概率法、随机微分方程法及随机模拟法等。水库防洪调度风险分为规划调度风险和实时预报调度风险。水库汛限水位动态控制是在实时预报调度的关键时期进行的，尽管其归属于水库防洪调度风险，但是其风险来源有其独特性，因此需要专门研究。实际应用中，一般通过建立概率模型对水库汛限水位动态控制风险率进行定量化描述。

（4）利用实时预报信息推求动态汛限水位，获得和合理利用实时洪水预报信息，提高预报信息的准确性，对海量的数据进行优化分析，建立简单有效的模型，设计快速简洁的优化算法。