为解决制约水库运行管理高质量发展的关键问题，2022年11月，水利部部长李国英主持召开专题会议，提出加快构建现代化水库运行管理矩阵。2026年是“十五五”开局之年，湖北省水利工作会议明确提出，未来五年将加速建设数字孪生水利体系，以科技赋能水利现代化。位于湖北宜昌的黄柏河是长江中游左岸一级支流，被誉为宜昌人民的“母亲河”。从条块分割、效能不高，到全域覆盖、智能高效，黄柏河聚焦“四全、四制、四预、四管”矩阵建设目标，全面提升水库运行管理精准化、信息化、现代化水平。

　　一、时代背景

　　黄柏河是葛洲坝库区最大一级支流，也是长江流域生态敏感区和三峡地区重要生态屏障。这条全长162公里的河流，承担着为宜昌城区及宜东地区200万人生产生活供水、100万亩农田灌溉供水的重任，年均供水总量约3亿立方米，供水范围覆盖8个行政区，供水区域内经济总量约占全市 80%，是宜昌名副其实的“母亲河”。

　　从1966年起至2005年，黄柏河东支流域上相继建成玄庙观、天福庙、西北口、尚家河“四库五站”，形成灌溉、供水、防洪、生态、发电一体化体系，每年提供超1亿度清洁电力，成为宜昌清洁能源走廊的重要一环。2003年，宜昌市黄柏河流域管理局挂牌成立，实现了四座骨干水库统一调度管理，经过多年持续推进流域综合治理以及水库除险加固、维修管护、信息化建设、标准化创建等工作，体制机制不断创新完善，软硬件设施等管理基础不断夯实，让现代化水库运行管理矩阵建设，既有实践基础，也有应用场景，更有敢于打响第一枪的先行先试基因。

图1  黄柏河流域尚家河库区

　　二、主要做法

　　2023年11月，黄柏河东支流域入选水利部首批现代化水库运行管理矩阵建设先行先试区域，玄庙观、天福庙、西北口、尚家河四座大中型水库入选先行先试水库。2024年4月，黄柏河东支流域现代化水库运行管理矩阵建设全面启动。2025年底完成先行先试区域建设，推进流域数字化应用在全国水库运行管理系统集成展示，形成可复制、可推广的成果和经验。

　　（一）立体感知，“四全”管理织密监管网络。黄柏河东支流域20座水库，均已完成注册登记，并纳入黄柏河东支流域矩阵管理平台统一监管。系统通过流域“天空地水工”一体化感知监测体系，实现72小时水雨情趋势预判，自动启动“预测—分析—预警—处置”流程，实现流域动态掌握。实时采集库区、工程、下游等全要素信息，建立“一库一策”电子台账，与省、市水库监管平台实现数据互通，实时更新，实现了流域监管全覆盖、要素全掌握、管控全天候及全周期管理的目标。

图2  黄柏河流域矩阵平台“四全”管理

　　（二）法治护航，“四制”体系凝聚共治合力。建立了以“行政首长负责制”为核心的水库大坝安全责任制，配备专业技术人员具体负责流域四座大中型水库一体化管理。颁布《宜昌市黄柏河流域保护条例》《黄柏河东支流域生态补偿实施方案》，成立宜昌市生态环境保护综合执法支队，建立“流域+政府”联防机制，与司法、生态环境、农业农村、公安等部门联动，引入“河小青”“三峡蚁工”等公益组织，开展“世界水日”“中国水周”“保护母亲河”“法律六进”等主题宣传，形成“河长+警长+检察长”协同管理机制。实现了流域“体制、机制、法治、责任制”管理创新。

图3  黄柏河流域共治共管合作签约仪式

　　（三）数字赋能，“四预”措施筑牢安全防线。在防洪“四预”方面， 接入CMA、EC等精细化气象预报，构建“卫星监测—雨量站—水文站”三道防线，引入精细化洪水预报模型，实时预测洪峰流量、洪峰出现时间及洪水总量等重要数据。建立降雨、河道流量、水库水位三大预警指标，设置橙、红二级阈值，自动推送预警信息。结合高精度地形数据和三维可视模型，构建洪水推演模型，实现“降雨—产流—汇流—推演”数字预演。根据预演结果，智能生成梯级水库洪水优化调度方案。在工程安全“四预”方面， 采取自动化与人工观测相结合，实时采集变形、渗流数据，自动分析判别大坝安全性态。结合有限元分析，建立预警指标体系，设置黄、橙、红三级阈值，异常时自动启动“预测—分析—预警—处置”流程，通过手机APP及短信推送预警信息。分部位绘制变形、渗流、应力预演统计图，结合有限元仿真分析模型，预演特殊工况下工程整体运行性态。搭建预案管理、应急演练、应急处置模块，建立风险隐患台账，实现“发现—预警—处置—消除”闭环管理。

图4  流域防洪“四预”和工程安全“四预”

　　（四）常态管护，“四管”工作保障长效运行。流域内水库均已完成管理范围与保护范围划界，设界桩324个，界碑116个，并建立数字化管理台账，实现一键查询。矩阵系统利用机器人、无人机、鹰眼等自动化监测与人工观测相结合的方式，规范开展水库常规巡查与应急巡查，针对问题隐患编制水库维修养护实施方案，对所辖水库开展维修养护、库容曲线复核及深水生态清淤等工作。严格落实安全生产“六项”机制，构建流域全员安全生产责任体系，修订完善超标准洪水应急预案，落实安全度汛措施，常态化开展演练，持续提升流域水库安全运行能力，提高流域水库治理保护水平。

图5  水库智能巡查

　　三、取得成效

　　通过积极探索流域现代化管理路径，现代化矩阵管理平台全面建成，“天空地水工”一体化监测感知体系基本形成，实现了“一屏控流域”信息化管理目标，工程安全大坝智能监管能力同步跃升，综合治理体系协同创新，流域治理向科学化、精细化、智能化转型。多目标调度模型实战见效，2024年全流域降雨同比减少17%，净入库水量同比减少19%，结合NSGA-Ⅱ等智能算法科学调度梯级水库群，全年实现灌区供水2.58亿立方米（同比增加8%）、发电量1.01亿千瓦时（同比增加14%），实现了流域综合效益的显著提升；2025年10月12日至18日，流域持续强降雨，水库高水位运行，面对“10·18”汛情，依托平台进行水库梯级联合调度，充分发挥水库拦洪、削峰、错峰作用，累计拦蓄洪水3300万立方米，四座水库有序泄洪2890万立方米，确保了流域度汛安全。黄柏河东支流域现代化水库运行管理矩阵成果先后入选水利部典型案例，获央视《朝闻天下》专题报道，《中国水利报》专栏推介，相关经验在全省水库工作培训会上交流推广。

　　新征程上，宜昌市黄柏河流域管理局将持续升级感知基础设施、优化平台智能算法、引入大模型技术，让“智慧流域”从蓝图走向实景，把矩阵建设先行先试经验转化为流域治理现代化的“黄柏河样板”。未来，黄柏河将继续以数字为翼、以矩阵为笔，为全国中小流域治理现代化书写生动注脚。（杨雄  聂娜 李德斌）