水闸与泵站联合调度在水利工程中的应用研究

摘要：本文把江苏地区当作研究对象，重点关注水闸和泵站联合调度在复杂水网状况下的应用逻辑以及实践价值，通过对江苏“江河湖海联动”水利工程布局和水情特征进行分析，系统阐述联合调度核心技术体系包含目标约束、技术架构、协同机制等内容，并且结合典型场景来探讨联合调度在防洪排涝、水资源调配以及生态保护方面所起到的作用，研究表明联合调度是解决江苏多重水问题的关键途径，需要借助技术升级和机制优化达成从“分散管理”到“系统协同”的转变，给平原水网地区水利现代化提供参考。

关键词：水闸-泵站联合调度；平原河网；智慧水利

江苏地处我国东部沿海区域，属于典型的平原水网地区，其水利工程体系与水情特征兼具独特性和复杂性。长期以来，江苏面临着洪水过境、内涝积滞、水资源时空分布不均、水生态脆弱等诸多挑战。单一水利工程的独立调度已难以满足现代水治理的需求。

水闸作为控制水流、调节水位的关键设施，泵站作为主动提排、补充水源的核心装置，二者联合调度能够实现水利工程群的协同运作，将分散工程的效能整合为系统合力，从而高效应对复杂水情。

近年来，随着智慧水利技术的不断发展，联合调度正逐渐从“经验驱动”向“数据驱动”转变，但在技术整合、机制协同等方面仍存在提升空间。

1 江苏地区水利工程与水情特征

1.1 水利工程布局概况

江苏水利工程布局是长期适应自然水情和社会需求所形成的结果，呈现出“以河为脉、以闸为节、以泵为骨”的网络形态，从水系分布情况来看，长江、淮河两大流域贯穿南北，太湖、洪泽湖等湖泊镶嵌在沿海地区和黄海、东海相互连接，形成了江河湖海相互交织的复杂水网，为了应对这种水网特征，江苏构建起多层次的水利工程体系，在骨干河道与外江、外海的连接处，分布着大量水闸用于控制内外水体交换，既能防止外水倒灌又能调节内河水位，在低洼圩区、平原腹地，泵站成为排水防涝与引水灌溉的核心设施，通过主动提排或引水来弥补自然水流的不足，京杭大运河等人工河道作为跨区域的输水通道，串联起不同流域的水闸与泵站，形成了跨区域的工程联动网络，这种布局的核心特点是“点线面结合”，水闸作为“点”控制局部水流，泵站作为“线”打通输水通道，整个水网作为“面”实现资源调配，共同构成江苏水利的基础框架^[1]。

1.2 江苏水情的核心特征

江苏水情核心特征能概括成复杂性、季节性和多目标冲突性三者叠加，从复杂性角度讲江苏水情受江河湖海多重因素影响，长江洪水、淮河来水、太湖内涝、沿海风暴潮，任一因素变化都可能引发连锁反应，像长江高潮位会致内河泵站排水困难，太湖水位过高会影响周边地区排涝效率，从季节性方面看不同季节水情差异相当显著，汛期时降水集中且强度大外江水位上涨，内涝风险加剧需水利工程快速外排内水，枯水期时降水减少河道流量下降，需通过引水补充内河水资源保障用水，从多目标冲突性来讲水利工程调度要兼顾防洪、排涝、供水、生态、航运等多目标，这些目标间常存在矛盾，为防洪关闭水闸会使内河水位上升增加内涝风险，为引水灌溉开启泵站会影响下游河道生态流量，这种多目标冲突特性让江苏水情治理难度远超单一水系地区，也对水利工程调度提出更高要求^[2]。

2 水闸与泵站联合调度的核心技术体系

2.1 联合调度的目标与约束条件

水闸和泵站联合调度所追求的目标是借助协同控制手段，达成水利工程群的最优效能，其核心目标分成功能性目标和生态性目标这两大类。功能性目标涵盖防洪排涝、水资源调配以及航运保障等方面，防洪排涝的目的是通过水闸拦蓄外江洪水、泵站提排内涝积水，进而降低洪涝灾害发生的风险，水资源调配是在枯水期依靠水闸引水、泵站输水，以保障生产生活用水能够稳定供应，航运保障要求维持河道的通航水位，通过水闸调节水位差、泵站补充流量，确保船舶可以顺畅通行。生态性目标主要聚焦于水生态保护工作，比如通过水闸与泵站的联动操作，促进河湖水体的流动，改善水环境质量，维持水生态系统的平衡状态。

这些目标的达成会受到多种约束条件的限制，从自然条件角度来看，外江水位的高低状况决定了泵站的排水效率，河道的承载能力限制了水闸的开启幅度，水文气象的不确定性增加了调度的困难程度，从社会条件方面来看，不同区域、不同行业对水资源的需求存在差异，调度方案需要平衡各方利益，同时还要考虑工程的运行成本与维护需求。所以，联合调度的过程实质上是在多重约束条件之下，对多目标进行权衡与优化的过程^[3]。

2.2 联合调度的技术架构

水闸与泵站联合调度的技术架构是闭环系统且各环节相互衔接协同运作，感知层作为联合调度基础依靠分布在河道水闸泵站等位置监测设备实时采集水位流量水质等水情信息以及水闸开度泵站运行状态等工程信息为调度决策提供数据支撑，分析层作为联合调度核心通过构建数学模型与仿真系统对采集到的数据进行处理与分析模拟不同调度方案下水情变化趋势，数学模型包含水动力学模型与优化算法模型水动力学模型用于模拟水流在河道中运动规律预测调度后水位流量时空分布优化算法模型则在多目标约束下求解最优调度方案如确定水闸开度与泵站运行功率组合，决策层依据分析层结果结合实际水情与调度目标制定具体调度指令并通过通信网络传递给执行层，执行层作为调度指令落地环节借助远程控制系统或现场操作人员调整水闸开度与泵站运行状态实现对水流控制^[4]。

2.3 联合调度的协同机制

水闸跟泵站联合调度的协同机制是保障技术架构有效运行的关键，它主要涵盖空间协同、时间协同与管理协同这三个层面，空间协同指的是不同区域、不同类型水利工程之间协同运作，像上游水库和下游水闸联动，通过上游水库预泄洪水降低下游水闸防洪压力，又如内河和外江工程协同，利用水闸控制外江水流进出结合泵站提排作用实现内河水体更新循环，时间协同是依据水情动态变化分阶段调整调度策略，比如在汛期来临前通过预降内河水位腾出库容为防洪做准备，在汛期过程中按照洪水演进情况实时调整水闸与泵站运行状态，在汛期结束后及时排水清淤恢复河道正常功能，管理协同是打破行政区域与部门之间壁垒建立统一调度管理体系，例如借助省级水利部门统筹协调实现跨区域水利工程联合调度，通过水利、环保、交通等部门协作平衡防洪、生态、航运等多目标需求^[5]。

3结论

水闸跟泵站联合调度是江苏地区应对复杂水情有效手段，它核心价值在于借助技术协同和机制协同，把分散的水利工程整合为系统治理体系，以此提升水利工程的整体效能。江苏实践经验显示联合调度能有效缓解洪涝灾害风险，还能保障水资源供应并改善水生态环境，不过在技术整合和机制协同等方面仍需进一步优化。未来随着智慧水利技术不断向前发展，联合调度会朝着更加智能化和精细化方向发展，比如利用人工智能技术提升调度决策准确性，通过数字孪生技术实现对水情实时模拟与预测。同时还得加强跨区域和跨部门的协作配合，建立更为完善的调度管理机制平衡各方利益需求。总而言之水闸与泵站联合调度是现代水治理重要方向，其发展与完善将为江苏及全国平原水网地区水利现代化提供有力支撑。

参考文献：

[1]刘达,黄广灵,陈晖,等. 基于水量水质目标的复杂感潮河网区闸泵联合调度研究[J].广东水利水电,2025,(08):1-7.

[2]高丽莎,韩超,陈奕. 基于水闸调度的上海市苏州河泵站放江污染消除方案[J].净水技术,2025,44(07):130-138.

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