水利部部长李国英多次强调要锚定“人员不伤亡、水库不垮坝、重要堤防不决口、重要基础设施不受冲击”和确保城乡供水安全目标，贯通“四情”防御，落实“四预”措施，绷紧“四个链条”，构建纵向到底、横向到边的水旱灾害防御矩阵，实现“防”的关口前移，赢得防御先机。针对洪水灾害防御，提出要遵循“降雨—
产流—汇流—演进”规律、加强“流域—干流—支流—断面”水文监测、遵循“总量—洪峰—过程—调度”规律、贯通“技术—料物—队伍—组织”的“四个链条”，实现滚动更新洪水预报、预警信息迅即直达一线、洪水演进情况和调度过程动态模拟预演、迭代更新防汛预案。
构建干旱灾害防御矩阵
遵循“气象干旱—水文干旱—社会经济干旱”链式传导规律，提升旱情预测预报水平
旱情预测预报是指基于对干旱及其灾害的发生发展过程及规律的客观认识，应用中长期预报、过程模拟以及遥相关等技术方法，对未来水文气象因子演变趋势进行预测预报，进而实现对干旱发生发展过程的各个阶段进行早期识别和判断。旱情预测预报是干旱灾害防御“四预”措施的首要环节，是决定后续抗旱减灾工作能否赢得主动的“先手棋”。
干旱灾害的孕育及发展过程相对较为缓慢，通常需要数月甚至数个季节，存在“气象干旱—水文干旱—社会经济干旱”链式传导过程。
▲ “气象干旱—水文干旱—社会经济干旱”链式传导过程
构建纵向到底、横向到边的干旱灾害防御矩阵，需要绷紧第一大链条，即遵循“气象干旱—水文干旱—社会经济干旱”链式传导规律，研发多阶段渐进式旱情预测预报技术，提升旱情预测预报水平。结合目前的实际情况，亟须做好以下几方面工作。
从水循环自然过程出发，考虑降水、蒸发、气温、土壤水、径流、地下水等气象水文全要素，研发耦合分布式水文模型的干旱精细化模拟分析技术，研究揭示我国不同区域由气象干旱向水文、农业、城市、生态系统演化的时空传导路径、触发阈值等。
从大尺度海—陆—气耦合系统中萃取具有预报意义的海气环流因子和局地陆气耦合因子，综合运用多源数据融合、人工智能等方法，构建次季节尺度天气预报—地表过程耦合的旱情预报模型，发展多阶段渐进式极端干旱预报技术。
面向旱情短期变化预测、中长期趋势展望需求，集成多源数据采集管理、多模式模拟分析、多尺度滚动预报展示、系统综合决策等模块，全面推进旱情预测预报业务化系统平台建设，实现旱情旬尺度预报、月尺度预测、季节尺度展望等不同类型预报产品定制发布。
旱情监测预警是指基于降水、气温、蒸发、径流、土壤水分等水文气象观测要素，构建考虑单一要素或多要素的旱情监测评估指标，进而实现对现状干旱情势的准确评估，并适时发出预警的过程。旱情监测预警是干旱灾害防御“四预”措施的基础环节，是及时识别受旱范围、科学评估受旱程度、快速追踪旱情变化的重要手段，为实现抗旱资源的精准配置提供科学决策支撑。
旱情监测预警涉及气象、水文、土壤、作物以及灌溉条件等诸多因素。雨情是干旱形成及发生变化的“触发器”，是做好旱情监测预警的“初阶”条件，在此基础上，要进一步加强对江河湖泊水情（流量、水位等）、土壤墒情（土壤含水量）的监测，这是研判作物时令需水和城乡供水安全的重要依据；在综合雨情、水情、墒情等多源信息的基础上，考虑不同承灾对象实际状况，形成旱情的研判诊断。“四情”之间各有侧重、层层递进，每一环节都不可或缺，旨在从多维度、全过程、各环节全面追踪把握旱情的发展变化。
构建纵向到底、横向到边的干旱灾害防御矩阵需要绷紧第二大链条，即加强雨情、水情、墒情、旱情“四情”监测，深化干旱监测评估和智能追踪技术应用，提升旱情监测预警能力。目前亟须做好以下工作。
加快构建“空—天—地”一体化干旱多过程多要素综合感知体系
推进“四情”地面监测能力“补短板”，完善雨情、水情、墒情等地面基础水文监测站网结构和站网密度，因地制宜加强关键过程要素监测站网补充建设。加强“四情”精准感知装备研发。发展新型长波传感器以及相关天线技术，突破实现植被覆盖下的深层土壤水反演、提高GRACE地下水储量产品的空间精度；推进基于热红外和多光谱的无人机旱情监测装备和定量评估模型方法的研发，实现面向大地地块作物旱情的智能化判别与快速诊断；加强基于作物表型要素捕捉的旱情动态感知装备研发，打造卫星遥感—航空遥感—地面传感器的“空—天—地”一体化监测网。
▲ 基于“空—天—地”一体化的“四情”综合监测感知体系
针对雨情、水情、墒情数据来源不同、质量不同、存储结构不同等问题，加强异源、异质、异构数据融合治理与尺度推演技术研究，实现数据的质量检测、数据清洗、数据转换、数据过滤、融合整编。
考虑作物类型、生育期及灌区等下垫面条件，推进农业旱情监测评估技术研究，实现兼顾雨养与灌区耕地模式的农作物旱情监测；考虑河道型、水库型、地下水型等不同水源类型，摸清城市主体对象需水状况，推进城市旱情监测评估技术研发；考虑水体、林地、草地等不同生态类型，推进生态旱情监测评估技术研发，着力提升面向不同承灾对象的旱情综合监测评估能力。
集成多源数据汇集治理技术、下垫面条件分布式集成技术、多指标旱情综合评估技术，持续推进旱情综合监测预警与智能追踪系统优化升级，实现面向不同承灾对象的旱情监测预警产品定制与发布。
抗旱预演是根据当前旱情监测情况，结合未来不同时间尺度旱情预报结果，在数字化场景中动态推演模拟不同降水条件下和不同工程调度控制条件下旱情对不同承灾对象的影响情况，进而对比调度影响和效果，实现“虚拟模拟先行，决策调度在后”。抗旱预演是干旱灾害防御“四预”措施的关键环节，能够为科学精准实施各类抗旱减灾措施提供决策依据。
在2022年长江流域严重干旱期间，为确保群众饮水安全、保障大牲畜饮水和农作物时令灌溉用水需求，水利部提出“三个精准”要求，即精准范围、精准对象、精准措施，其中精准措施主要是指精准调度措施。精准“范围—对象—调度”是逐步深入、逐层递进的关系。
精准范围，是指当干旱发生时，能够准确定位不同程度旱情的空间分布。
作为一种自然现象，干旱的发生发展过程存在于一定时空范围内。由于干旱是大气环流和主要天气系统持续异常的直接反映，季风的强弱、来临和撤退的时间以及季风期内季风中断时间的长短与干旱也有直接关系。因此一旦发生干旱，往往波及范围较广。但是由于各地水源状况、水利工程状况、人口分布、产业布局、作物种植结构、作物生育阶段等下垫面条件存在差异，干旱和旱情在空间分布、严重程度上往往存在不完全匹配的情况。“精准范围”主要针对实际旱情而言，需要在充分掌握下垫面条件的基础上，准确评估及判断“哪里旱”的问题。在2022年长江流域干旱期间，水利部先后启动了两轮“抗旱保供水保秋粮丰收专项行动”，针对的都是长江中下游、鄱阳湖流域、洞庭湖流域旱区。
精准对象，是指在精准范围的基础上，能够准确评估该范围内的主要受旱对象。
根据受旱对象的不同，旱情可分为农村旱情、城市旱情和生态旱情等，其中农村旱情又包括农业旱情、牧业旱情和因旱人畜饮水困难。农业旱情是指作物受旱状况，即土壤水分供给不能满足作物发芽或正常生长要求，导致作物生长受到抑制甚至干枯的现象。牧业旱情是指牧草受旱情况，即土壤水分供给不能满足牧草返青或正常生长要求，导致牧草生长受到抑制甚至干枯的现象。因旱导致饮水困难是指由于干旱造成城乡居民以及农村大牲畜临时性饮用水困难情况。城市旱情是指因旱造成城市供水不足，导致城市居民和工商企业供水短缺的情况。生态旱情是指因旱造成江河径流量减少、地下水水位下降、湖泊淀洼水面缩小或干涸、湿地萎缩、草场退化、植被覆盖率下降等情况。“精准对象”就是要搞清楚“什么旱”的问题。2022年长江流域第二轮“抗旱保供水保秋粮丰收专项行动”中，水利部就提出要“在确保人民群众饮水安全的同时，重点保障‘一江两湖’旱区356座大中型灌区、1460万亩中稻、晚稻灌溉用水需求，当然，除此之外还包括众多小型灌区秋粮用水需求”。
精准措施，是指在精准范围和精准对象的基础上，本着干旱灾害影响最小化、抗旱减灾效益最大化的原则，因地制宜、科学精准调度各类水利工程，以确保旱期供用水安全。
水利工程是防汛抗旱的“利器”，也是防汛抗旱的“重器”，科学精准调度水利工程是抗旱的有效手段，也是关键措施。当遭遇严重干旱时，常常需要统筹好各类抗旱水源，科学、优化、联合调度各类水利工程，多引、多提、多调，精打细算用好每一方水。在2022年长江流域两轮“抗旱保供水保秋粮丰收专项行动”中，长江委基于抗旱动态预演分析，精准调度长江流域75座大中型水库，累计补水61.6亿 m 3 ，指导下游精准对接每一个供水取水口和灌区，优化调整供水和灌溉计划，尽力多引、多提、多调，确保了沿线城乡供水安全，保障了补水沿线356处大中型灌区2856万亩水稻等秋粮作物及众多小型灌区灌溉用水需求。
为了落实水利高质量发展要求，需要结合历史旱情旱灾情况以及经济、产业、人口布局等，分流域、分区域梳理受旱对象，逐步建立农作物种类、生育期、需水过程、城市取水口地点、水源类型、取水高程、重点生态保护对象面积、分布等基础信息台账，为精准范围、精准对象提供基础支撑。
加强对面向不同受旱对象的旱灾影响定量分析技术的研发
根据干旱灾害影响方式，可以分为直接影响和间接影响。直接影响表现为对实物形态的财产、资产、资源等的影响，包括对农林畜渔业以及工业等直接造成的影响、因旱减少水力发电、航运受阻等。间接影响包括间接停减产影响、产业关联影响和旱灾关联影响。目前，对于农业旱灾影响分析评估方法相对成熟，但是对于其他行业的直接影响定量分析方法仍较少，间接影响定量分析更为薄弱。
分流域、分区域、分城市因地制宜构建供水保障“三道防线”
2021年珠江三角洲严重干旱期间，珠江流域按照当地、近地、流域远端构筑了西江、东江、韩江供水保障“三道防线”，保障了珠三角地区供水安全。要结合流域、区域或城市群的干旱缺水情况以及水源工程状况，坚持“一盘棋”思想，统筹构筑当地水库抓时机蓄水补库、近地水库接续调控、远地水库储备水源持续补水的梯次供水保障“三道防线”，确保面向多区域、多对象、多目标的抗旱水量精准调度。
迭代更新抗旱预案，贯通“技术—料物—队伍—组织”链条
迭代更新抗旱预案是根据抗旱动态预演结果，针对不同等级干旱动态优选最佳响应方案，并及时组织人力、物力、财力实施抗旱减灾行动。迭代更新抗旱预案是干旱灾害防御“四预”措施的最后一环，是落实“预”字当先、“实”字托底的决胜之举。因此，构建纵向到底、横向到边的干旱灾害防御矩阵，需要绷紧第四大链条，即贯通“技术—料物—队伍—组织”链条，综合考虑抗旱工程与非工程措施，协同调配抗旱应急水量，因地制宜动态调整抗旱应急预案。结合目前的实际情况，亟须做好以下几方面的工作。
当前，我国各级已有抗旱预案多数未及时修订更新，启动条件不够明确具体、体现“预”字当先不足，响应措施与应急响应等级联动性不够，有关部门和单位的职责任务不够明确，针对性和可操作性不强，特别是对极端干旱应对措施考虑较少。应建立抗旱预案迭代更新制度，尽快修订《抗旱预案编制技术导则》水利行业标准，加强对地方各级抗旱预案和水量调度预案编制修订工作的指导，明确不同干旱等级应急响应启动条件和程序、会商研判程序、抗旱减灾措施等，全面提升预案的针对性和实效性。
水利、农业、应急、气象等多个部门在发布预警、启动响应、应对干旱过程中尚无法做到有效协同、无缝衔接，部门间信息共享、工作联动机制尚不健全。应进一步强化干旱灾害防御相关部门、行业的协同配合，深入健全完善联动响应机制，建立健全干旱灾害防御信息共享机制，及时汇集融合气象、水利、农业、应急等方面的旱情信息，为抗旱决策提供有效支撑。
要针对干旱灾害影响对象、范围和程度开展干旱期不同对象抗旱水量供需分析，制定干旱期抗旱需水及用水计划，以抗旱水量旱期调配为重点，构建干旱应急供水协同调配模型，综合政策层面和管理模式等因素，研究工程与非工程抗旱措施优化组合技术，全面支撑应急响应措施尤其是应急水量调度预案和实施方案制定，切实提升抗旱预案的可操作性。
在全球气候变化加剧、人口剧增、工业化与城镇化进程快速推进大背景下，干旱灾害极端性、反常性越来越明显，旱灾风险复杂性、多变性也越发显著，粮食安全、供水安全与生态环境安全保障将面临更大压力和挑战。需尽快构建“四预”措施和“四个链条”相结合的干旱灾害防御矩阵。 首先， 将“气象干旱—水文干旱—社会经济干旱”链式传导规律与“预报”环节相结合，推进多阶段渐进式旱情预报技术研发，着力提升旱情预测精度、延长预见期，下好抗旱“先手棋”。 其次， 将雨情、水情、墒情、旱情“四情”监测与“预警”环节相结合，加快构建干旱多过程多要素多维度综合感知体系建设，强化旱情实时动态追踪能力，掌握抗旱主动权。 其三， 将精准“范围—对象—调度”与“预演”环节相结合，加强统筹“三道防线”的不同抗旱水量调度方案成效预演分析，提升抗旱调度科学性与精准性。 最后， 将“技术—料物—队伍—组织”与“预案”环节相结合，推动抗旱应急调度预案及时更新，提高应急响应条件的科学性和联动响应机制的完整性，更好地体现“实”字托底。
屈艳萍，张学君，苏志诚，等.关于构建“四预”措施和“四个链条”相结合的干旱灾害防御矩阵
的思考[J].中国水利，2023（11）：15-19.
来源 | 《中国水利》2023年第11期
作者 | 屈艳萍（中国水利水电科学研究院正高级工程师），张学君，苏志诚，吕娟
责编 | 李博远
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