1. 引言
汉川经济技术开发区作为国家级开发区，成立于1992年，规划面积960公倾，地处汉江下游平原，为了科学统筹开发区布局，推动开发区优化整合，更好发挥开发区功能作用，此次修订后开发区范围面积为5246公倾，面积扩大了5.5倍。汉川工业经济强劲、发展潜力巨大，各类市场主体超过10万家，规模以上工业企业达到577家，形成了以纺织服装、食品加工、装备制造三大主导产业和包装印刷、光电子信息、泛家居、新材料等一批特色优势产业，规上工业总产值、规上工业企业数均连续四年居全省县市第一，连续三年获评中国工业百强县市。随着开发区产业规模扩张与人口集聚，防洪与用水压力剧增，现有技术体系同区域水资源论证[1]和数字孪生[2]要求还存在一定差距。通过对福州[3]、宁波[4]、赣州[5]、武汉[6]城市先进技术与管理经验的借鉴，应用新技术、引进新理念，探索适合汉川开发区的优化防洪和用水路径具有重要现实意义。
2. 汉川经济技术开发区现状剖析
2.1. 区域概况
汉川经济技术开发区位于湖北省汉川市，地处武汉城市圈核心层，总面积5246公顷，涵盖31个区块，由原新河镇扩大至城隍镇、庙头镇、华严农场、分水镇、马口镇、西江乡、脉旺镇、沉湖镇、田二河镇12个乡镇，形成“一区四园七大片区”格局。区域内水系发达，汉江、汉北河等穿流而过，如图1，产业以纺织服装、食品加工、装备制造为主导，经济活动活跃。
2.2. 防洪技术体系现状
1998年7月至9月，长江全流域大洪水，汉川段汉江水位突破历史极值(29.43 m)，开发区(当时为初期建设阶段)多处围堰溃口，在建工程被淹，全市农田、工厂受灾严重，开发区建设进度延迟1年以上。2016年7月，单日降雨量突破300 mm，城区及开发区严重内涝，开发区道路积水深达0.5至1.2 m，物流中断，电力设施受损。约30家工厂停工，直接损失超10亿元。2020年6月至8月，汉江、汉北河水位全线超保证水位，汉川站水位达历史第二高(29.39 m)，开发区多处堤防出现管涌、漫溢险情，部分企业厂区进水深度超1 m，约50家企业停产，经济损失超30亿元，启用汈汊湖蓄滞洪区分洪，转移群众3万余人。
防洪标准上，汉江堤防规划达100年一遇(1935年洪水标准)，核心区内涝按50年一遇设防，汉北河及中小河流标准相对较低，经济区新河片位于主城区，按50年一遇一日暴雨一日排完，区域内主干渠及其相连接的支沟综合设计排涝洪水流量为167.5 m3/s，其中经济开发区新河片产流约55 m3/s，现有泵站排洪能力为37.8 m3/s，现有排洪能力有所不足，根据《汉川城市防洪规划》将徐家口泵站和洪南泵站进行改造和重建，项目完成后区域综合排洪能力将达78.9 m3/s，基本更够满足现有工业园区的排涝能力，但就项目区域主干渠以及连接的支沟产流而言，现有排涝能力有所不足。
现有防洪工程以堤防、泵站、水闸为主体，存在防洪标准不统一，除新河片位于主城区排涝标准为50年一遇，分布在乡镇的工业园20年一遇，排涝能力有待加强均存在泵站水闸老化、部门多头管理、指挥平台智慧不高、内涝防治不够、生态理念不强等问题。
2.3. 水资源利用现状
汉川市位于江汉平原腹地，全市国土面积1663平方公里，辖25个乡镇场街道，1个国家经济技术开发区，人口105万，2024年完成地区生产总值940.05亿元。汉川市多年降水1164.1 mm，多年地表水资源量7.39亿m3，
图1. 汉川市水系图
多年地下水资源量2.49亿m3，地下水资源与地表水资源不重复量0.52亿m3，水资源总量7.91亿m3。近5年，平均用水总量11.85亿m3，农业用水4.40亿m3，工业用水总量6.62亿m3，生活用水量0.83亿m3，其中工业用水占用水总量55.8%，工业是用水大户。
依据《2024年汉川市水资源公报》[7]，2024年汉川市平均降水量1048.8 mm，折合降水量17.24亿m3，与上年比较减少6.3%，与多年平均值比较偏少9.9%。2024年汉川市降水量月过程分布见图2。
图2. 汉川市降水量月过程分布图
2024年汉川市地表径流深374.3 mm，折合径流量6.15亿m3，与上年比较减少0.3%，与多年平均比较偏少16.7%。2024年汉川市地下水资源量2.51亿m3，与上年比较减少9.9%，与多年平均比较偏多0.9%。其中平原区地下水资源量2.79亿m3，平原区与山丘区间地下水资源重复计算量0.28亿m3。水资源量分类统计见表1。
2024年汉川市总供水量11.67亿m3，其中地表水供水量11.58亿m3，占总供水量的99.2%；地下水供水量0.09亿m3，占总供水量的0.8%。地表水源供水中，引水工程供水量1.27亿m3，提水工程供水量10.31亿m3，详见表2。
表1. 2024年汉川市水资源量分类统计表(单位：亿m3)
项目 |
年降水量 |
地表水资源量 |
地下水资源量 |
不重复计算量 |
水资源总量 |
量算值 |
17.24 |
6.15 |
2.51 |
0.47 |
6.62 |
表2. 2024年汉川市供水量统计表(单位：亿m3)
行政分区 |
地表水源 |
地下水源 |
总供水量 |
与上年比较(%) |
蓄水 |
引水 |
提水 |
合计 |
汉川市 |
|
1.27 |
10.31 |
11.58 |
0.09 |
11.67 |
−3.4 |
水资源禀赋方面，存在夏汛冬枯、时空分布不均、北少南多等特点。本次经济开发区扩区后，基本把汉川市工业全部纳入，用水总量呈增长趋势，开发区现状用水总量为6378.45万m3/a，规划用水总量为10778.45万m3/a，新增需水量4400万m3/a。规划新增4400万m³/a。目前供水由城东、新河等水厂，水源单一，且存在用水效率低(工业用水重复利用率65%，低于省级开发区平均75%)、水质风险(内河渠部分月份呈劣V类)、自备水源监管薄弱、用水水权不够、节水建设还需提升等问题。
3. 其他城市经验借鉴
3.1. 福州：水系联排联调与智慧防洪
福州地处闽江下游，河网密布，夏秋多台风暴雨，曾饱受内涝困扰。通过创新建立水系联排联调机制，整合涉水机构成立城区水系联排联调中心，对库、湖、河、闸、站等统一管理调度。利用大数据、物联网等技术打造科学调度系统，构建“眼(感知监测预警)、脑(数据分析)、手(自动化改造)”体系，实现精准调控。如晋安河直排闽江通道项目，缩短行洪距离，提升江北城区排涝能力。
打破“九龙治水”旧格局，通过体制机制创新与数字技术赋能，实现“一个中心管全域、一支队伍管调度”的系统化防洪模式。① 体制创新，建设联排联调中心。整合水利、城建、城管等部门职能，成立统一指挥机构，集中管理水库、河道、管网、闸泵等涉水设施，消除部门协作壁垒；构建“防洪大脑”智慧平台，全域感知网络：布设雨量站、水位计、监控设备，实时采集气象、水文、工情数据；开发智能决策系统，利用水文模型模拟洪涝演进，预判内涝风险，基于AI算法生成水库、河道、管网联合调度方案；联动气象预报实现暴雨预警“超前响应”。② 精准调度，“四库联调”机制。汛前预腾空：根据预报提前降低内河水位、排空管网，腾出蓄洪空间；雨中协同控：水库拦洪削峰，闸门调控河网流量；泵站按水位智能启闭，强排积水；利用调蓄池、绿地滞蓄雨水，避免洪峰叠加；远程一键调度：98%重要闸泵实现远程集中控制，指令响应从小时级缩至分钟级。③ 全流程闭环管理：预报预警→预泄预排→动态调控→应急抢险→复盘优化，形成智慧防洪闭环。
3.2. 宁波：数字孪生赋能防洪与供水优化
2022年4月，水利部办公厅印发了《数字孪生流域建设先行先试台账》，宁波市“数字孪生甬江流域”成功入选水利部数字孪生试点，如图3。市水利局启动项目建设，形成实时感知、水信互联、过程跟踪、智能处理的治水新格局，目前具有5项功能模块、24个业务功能，集成了水利、资规、应急、气象多部门多源数据，已上线洪涝预报、风险预警、调度仿真预演等重点功能，深度融合实景三维与虚实融合交互技术，打造甬江流域洪涝预报、预警、预演、预案的调度模型与业务体系。
宁波借助数字孪生技术，构建庞大感知网络，1.4 万余个监测点位覆盖各类水利工程。甬江流域预报调度一体化模型集成多部门数据，实现流域与模型动态联动，精准预报水位，科学调整防洪调度策略，成功利用台风后期雨洪资源。
供水方面，首创城市供水环网“高速路”，2006年，宁波在国内率先提出建设城市供水环网，建成全长48.2公里的城市“供水高速公路”。打破传统“一厂供一区”的模式，各水厂产水后先汇入环网“高速路”，再根据各区域的实际用水需求，通过智能化的调配系统精准分配至各区域。在用水高峰期，系统能自动感知各区域的用水压力变化，从环网中快速调配水量，确保全域水质稳定，实现水资源的统一调度与高效配置。随着城市发展，供水环网不断延伸，供水面积由800平方公里扩展到1642平方公里，宛如一条条城市大动脉，守护着饮用水生命线。
构建“库群互联、三网协同”智慧水网，库群互联：以钦寸水库通水和桃源水厂投产为契机，不断扩大多水库串联的规模，使中心城区日制水供水能力从2005年的97万吨提升至如今的200万吨，每日有70万吨自来水为“超滤水”，占总量的35%。各水库之间通过科学的联合调度，在丰水期合理蓄水，枯水期相互补充，保障城市供水的稳定性和持续性。
图3. 宁波甬江流域数字孪生平台
三网协同：以城区供水网为试点，率先建成数字孪生水网系统。结合供水网、雨水网和污水网模型，着力打造“孪生三网”。在数字孪生水网系统中，常态下的多水源优化调度模型根据城市不同区域的用水需求，实时分析各水库、水厂的供水能力，通过智能算法自动规划每一滴水的最优输送路径，确保水资源高效利用。同时，通过对雨水网和污水网的实时监测和模拟分析，及时发现管网漏损、堵塞等问题，实现对城市供水从“源头–水厂–龙头”的全链条智慧监管。例如，当监测到某区域雨水管网出现堵塞导致积水时，系统能迅速定位问题点，并联动相关部门进行清理，避免积水对供水设施造成影响；通过对污水网水质、水量的监测，合理调整污水处理厂的运行参数，保障污水达标排放，避免对水源造成污染，从而间接保障供水安全。
3.3. 赣州：古代智慧与现代技术结合的防洪排涝
赣州福寿沟始建于宋代，利用龟背形地貌分区排水，沟道设计合理，水窗利用杠杆和水压原理防倒灌，城内水塘调节排水量，且设有防堵清通设施。现代赣州在此基础上，结合海绵城市建设，提升城市防洪排涝能力。
仿“龟背形”地形重塑技术，对经济开发区内道路进行系统改造，主干道采用拱形断面(中央隆起2%~3%坡度)，雨水向两侧绿化带分流；园区支路实施单侧坡度优化(坡度 ≥ 1.5%)，引导雨水流向就近调蓄设施。
地块竖向设计，新建厂区强制要求“屋顶–地面–地下”三级排水：屋顶雨水→地面透水铺装→厂区周边生态边沟；地面雨水通过0.3~0.5 m微地形高差导流至下沉式绿地；地下车库入口设20 cm反坡 + 截水沟，阻止倒灌。
创造性融合宋代福寿沟古代智慧与现代技术，构建“古系统修复 + 智慧赋能 + 生态扩容”三位一体防洪体系。核心举措有三：一是古沟科学活化。清淤修复12.6公里宋代砖拱沟渠，保留水力自动闸门设计，通过“福沟排东南、寿沟排西北”双沟依地势自然汇入章贡两江，至今承担老城30%排水量，并嫁接现代管网系统；二是智慧技术赋能。在古沟关键节点布设600余传感器，建立数字孪生平台实时监测水位淤积，联动AI算法动态调控闸门与新建泵站(如建春门泵站)，实现古沟与现代设施智能联排；三是生态调蓄扩容。恢复宋代水塘链系统(改造文庙广场等为下沉绿地)，老城透水铺装率达45%，新建峰山调蓄湖(库容120万m³)分流古沟压力，章江新区配套雨水花园等海绵设施。实施成效：老城区抵御2019年单日265 mm暴雨(50年一遇)无内涝，宋代排水系统持续运行900余年仍高效运作；年回补地下水200万吨，热岛强度降低2℃，形成“低干预、高韧性”的古城治水范式。
3.4. 武汉：河道综合整治与海绵城市建设
武汉中冶南方在玉龙河、新十里长渠等河道整治中，贯彻海绵城市理念，将防涝行洪与生态保护、景观打造相结合。玉龙河优化河道线形，采用生态复合断面，提升行泄流量；沿岸排口融入智能截留、初雨调蓄等设计保障水质，如图4。新十里长渠通过源头减排、拓宽渠道等措施，提高排涝能力。
以“河道生态修复 + 海绵城市弹性调控”为核心，统筹解决水环境治理与内涝防治问题，推动城市从“对抗洪水”向“与水共生”转型。核心举措有两方面：一是河道综合整治(治污 + 防洪 + 生态)。截污清淤：新建500 + 公里污水管网，实施雨污分流，直排污染削减70%；疏通河湖淤积，引入长江活水激活水系(如大东湖水网工程)；生态修复：拆除硬化驳岸，建设生态缓坡、湿地浮岛(巡司河示范段)，提升水体自净能力；滨水空间改造：融合防洪与休闲功能，汉口江滩等堤防提升至百年一遇标准，布设智能水位/水质监测系统。二是海绵城市建设(全域渗透 + 智慧调蓄)。系统规划：划定156个汇水分区，强制新建项目落实透水铺装率 ≥ 40%、年径流控制率 ≥ 70%；三类空间技术应用：建筑小区屋顶绿化 + 雨水花园(武钢三中径流削减60%)；道路广场生态树池 + 透水沥青(临江大道内涝减50%)；公园绿地矿坑改建调蓄池(戴家湖公园蓄水12万m3)，分散式雨水罐、生物滞留带覆盖30%建成区。
图4. 玉龙河生态复合断面
4. 汉川开发区优化策略
4.1. 防洪体系优化
4.1.1. 工程技术升级
参照福州、武汉经验，按50年一遇标准全面加固汉江干堤及重点区域堤防，优化流域调度达到预防100年一遇外洪。新建大型排涝泵站，改造老旧泵站，使总排涝能力提升至120 m3/s。优化河道设计，采用生态复合断面，增强河道行洪与生态功能。
打破壁垒，建立强有力的“汉川市防洪排涝联合调度中心”。① 深度整合资源：不仅是整合水利、城管(市政排水)、住建(管网)、应急管理等涉水部门，还应明确纳入气象局(精准预报)、自然资源和规划局(地质风险预警)、交通运输局(涉水路桥安全)以及主要开发区管委会。中心需获得市级充分授权，拥有跨部门协调和统一调度指令下达的权力。② 实体化运作：设立常设机构，配备专业技术人员(水利工程师、水文专家、IT工程师、调度员等)，而非临时性协调机构。中心主任应由市领导或具有足够权威的部门负责人担任。③ 职责明晰：负责统一规划、统一监测、统一预警、统一调度、统一应急响应。涵盖汉江干堤、重要支流、湖泊(如汈汊湖)、城区排水管网、泵站、涵闸、调蓄设施(如规划或现有湖泊、绿地)等所有涉水要素。
结合汉川经济技术开发区分布在10个乡镇的特性，依据汉川市主要渠道分布情况，如图5，打造直排汉江的通道，加强内河渠的水质监控，做到“高筑坝、深挖渠、泵站抽水靠实力”平原水网区的水利建设特点。
开发区地块内主要以渠道为主，规划中应拓宽主渠道40至60米，保留天然河曲形成消能弯道，沿河建设生态渗滤(卵石填料层 + 净水植物)，入汉江口改建双闸门泵站综合体，在开发区规划中增设“生态建设专章”，要求涉河涉渠建设提交生态修复方案与智慧运维预算，实现“水安全–水环境–水经济”协同发展。
汉川开发区规划可参考其利用地形优化排水布局，建设调蓄设施，加强排水管网维护管理，传承古代治水智慧并融合现代技术。
图5. 汉川市主要渠道分布图
4.1.2. 智慧防洪建设
借鉴宁波数字孪生与福州智慧调度经验，构建“雨量–水位–流量”实时监测网络，接入泵站、水闸数据，建立洪水淹没模型，实现风险预警与联合调度，提升防洪决策科学性与应急响应速度。
构建“智慧防洪排涝大脑”，打造汉川市智慧水情调度平台。① 加密布设：在汉江沿线(尤其是险工险段)、主要内河(如涵闸河、泵站河)、汈汊湖及关键圩垸、城区易涝点、重要排水泵站、涵闸、交通枢纽、地下空间(停车场、商场入口)等，大规模部署水位计、雨量计、流量计、视频监控、土壤湿度传感器。② 立体监测：结合卫星遥感(监测大范围水体变化、淹没区)、无人机巡查(灾情快速评估、重点区域详查)形成“天–空–地”一体化监测网络。③ 物联网整合：将所有感知设备通过物联网技术接入平台，实现数据实时传输。④ 数据融合：整合实时监测数据、气象预报(精细化到乡镇/街道)、历史水文资料、地理信息(GIS)、城市三维模型、供排水管网模型、水利工程参数、应急预案等。⑤ 洪水预报模型：精准预测汉江洪峰到达时间、水位及对支流顶托影响。⑥ 城市内涝模型：基于降雨预报和管网现状，模拟不同降雨情景下的积水范围、深度和持续时间。⑦ 联合调度优化模型：根据预报和实时水情，模拟不同调度方案(如提前预降汈汊湖水位、泵站群启停组合、涵闸启闭时机、错峰调度等)的效果，自动推荐或辅助决策最优调度方案，实现湖、河、渠、闸、泵、网的协同最优。⑧ 风险评估与预警模型：动态评估不同区域、不同设施的洪涝风险等级，提前发布分级预警。⑨ 人工智能应用：利用AI进行短临降雨预报订正、图像识别(视频监控自动识别积水、险情)、历史灾情模式学习，提升预测准确性和响应速度。
4.2. 水资源利用优化
4.2.1. 多源供水与水质保障
推进城南水厂建设，实现“汉江 + 汉北河”双水源互联互通，提升应急供水能力，结合汉北河水质部分月份呈IV类的实际情况，建设供工业的应急水厂，当汉江枯水月份水量不足时，应急供应开发区部分对水质要求不高的企业。
借鉴武汉河道治理经验，治理黑臭水体，新建水质监测站，严格入河排污口管理，保障水源水质。大力推进水网连通工程，调引汉江水定期补充内部渠道水量，让内渠水流“动”起来，一方面提高农业用水效率，另一方面改进渠道水质，让开发区内“水更清，岸更绿”。
4.2.2. 节水与再生水利用
学习先进城市节水经验，强制高耗水行业推行中水回用技术，目标工业用水重复利用率达80%。继续扩大节水型社会达标建设，努力提升节水载体达标，做到“节水型单位、节水型企业、节水型小区、节水型学校、节水型灌区”全覆盖，深入开展节水进机关、进校园、进社区、进企业、进农村的节水宣传“五进”活动，全面提升全民“爱水、护水、节水”意识。
大力建设再生水管网，提高非常规水利用规模，替代部分新鲜水，降低水资源消耗。一是利用汉川火电直流冷凝水的利用，近3年直流火电用水5.7亿m3，其尾水利用将会解决汉川经济技术开发区用水指标紧缺的问题。二是开展污水处理厂尾水利用，建设城市绿化自动喷灌、滴灌系统，将处理后的污水用于城市绿化，大力提高用水效率。
5. 结论
汉川经济技术开发区防洪和用水论证借鉴福州、宁波、赣州、武汉等城市在防洪排涝与水资源利用方面的成功经验，结合自身实际提出针对性优化策略，有望解决当前防洪与用水难题，构建安全、高效、可持续的水资源管理体系，为区域经济社会高质量发展提供坚实水安全保障。未来应持续关注先进技术发展，不断完善水资源管理体系，提升应对水安全挑战的能力。
NOTES
作者简介：汪庆(1976-)，男，湖北竹溪人，高级工程师，主要从事水文水资源方面研究。Email: hbsywangqing@qq.com