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一、現(xiàn)狀與不足 新中國(guó)成立以來(lái)，我國(guó)已建成世界上規(guī)模最大、范圍最廣、受益人口最多的水利基礎(chǔ)設(shè)施體系，近年來(lái)，隨著三峽、南水北調(diào)工程等大型水利水電工程的建設(shè)，我國(guó)水利工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、建設(shè)與運(yùn)行管理水平逐步提高，我國(guó)擁有了世界領(lǐng)先的工程規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)、機(jī)械化施工手段、現(xiàn)代化的建設(shè)與運(yùn)行管理能力。特別是最近一段時(shí)期，隨著工程數(shù)字化技術(shù)在現(xiàn)代水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工和管理中的應(yīng)用，數(shù)字化設(shè)計(jì)、智能化建造、智慧化管理成為水利工程建設(shè)和管理的發(fā)展趨勢(shì)。但從整體看，受技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的制約，我國(guó)大部分水利基礎(chǔ)設(shè)施的智能化水平較低，約50%的中小河流、73%的小型水庫(kù)、23%的中型水庫(kù)沒有水文監(jiān)測(cè)設(shè)施，大多數(shù)江河堤防、中型水庫(kù)和幾乎所有小型水庫(kù)都沒有安全監(jiān)測(cè)設(shè)施。信息化共享能力和智慧調(diào)度調(diào)配與精準(zhǔn)控制能力不足，重要江河湖庫(kù)水利要素監(jiān)測(cè)智能化水平低，衛(wèi)星、雷達(dá)、視頻、物聯(lián)網(wǎng)等智能化監(jiān)測(cè)措施欠缺，水旱災(zāi)害智能化預(yù)測(cè)預(yù)警功能單一，為科學(xué)決策提供可靠依據(jù)能力不足；網(wǎng)絡(luò)覆蓋面窄，水利基礎(chǔ)設(shè)施全互聯(lián)差距大，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)水平和信息共享程度不能滿足要求；水利工程智能化管理水平不高，大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)研究和應(yīng)用不足；宏觀智慧調(diào)度調(diào)配與精準(zhǔn)控制能力有待提升，聯(lián)合調(diào)度技術(shù)與新技術(shù)、新手段的融合程度低，防洪風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的實(shí)時(shí)高效支撐能力弱，防災(zāi)聯(lián)合調(diào)度決策支持響應(yīng)能力不能滿足國(guó)家和人民對(duì)新形勢(shì)下防災(zāi)工作需求，不能有效發(fā)揮水利工程防災(zāi)聯(lián)合調(diào)度體系的潛力，無(wú)法充分發(fā)揮水利工程整體優(yōu)勢(shì)和規(guī)模效益，已建防災(zāi)調(diào)度系統(tǒng)和水資源調(diào)配系統(tǒng)的不足和問(wèn)題凸顯。水利工程與新型基礎(chǔ)設(shè)施融合不足，數(shù)字化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不一，智能化應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)缺失，信息資源共享能力和智慧調(diào)度調(diào)配與精準(zhǔn)控制能力不足，特別是起關(guān)鍵調(diào)控作用的水利工程智能化聯(lián)合調(diào)度支撐薄弱，影響水利工程整體效益發(fā)揮。 二、建設(shè)思路 國(guó)家水網(wǎng)工程已經(jīng)納入“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要，其中網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化被認(rèn)為是國(guó)家水網(wǎng)的高質(zhì)量發(fā)展的重要標(biāo)志，主要建設(shè)思路是圍繞國(guó)家水網(wǎng)的“綱、目、結(jié)”構(gòu)建智慧化體系，通過(guò)提高水利工程的智能化標(biāo)準(zhǔn)，打造傳統(tǒng)水利基礎(chǔ)設(shè)施和新型基礎(chǔ)設(shè)施相融合的智能水利工程。 
▲基于BIM的工程監(jiān)控會(huì)商系統(tǒng)1.依托國(guó)家水網(wǎng)工程建設(shè)形成水利基礎(chǔ)設(shè)施的智慧化體系構(gòu)建國(guó)家水網(wǎng)智慧化體系，核心是依托“新基建”和“智慧水利”，提高感知能力和調(diào)度與決策支持能力。具體思路是：面向國(guó)家水網(wǎng)工程中的江河湖庫(kù)，以在線精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)，以網(wǎng)絡(luò)協(xié)同共享為紐帶，以數(shù)字孿生和智能分析為核心，以智慧調(diào)度和自動(dòng)控制為目標(biāo)，構(gòu)建“一網(wǎng)、三中心、N結(jié)點(diǎn)”（1+3+N）的國(guó)家水網(wǎng)智慧化水利基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)；形成數(shù)字孿生國(guó)家水網(wǎng)工程。這其中，“一網(wǎng)”是指聯(lián)通國(guó)家、流域、區(qū)域水網(wǎng)，覆蓋重大水利工程，集“工程物聯(lián)、智能控制、智慧調(diào)度”融合的一張信息化監(jiān)測(cè)與通信網(wǎng)絡(luò)。“三中心”一是以國(guó)家水網(wǎng)聯(lián)合調(diào)度中心為中樞，建設(shè)國(guó)家、流域、區(qū)域分級(jí)調(diào)度中心，形成指揮調(diào)度體系，國(guó)家水網(wǎng)聯(lián)合調(diào)度中心面向防洪減災(zāi)、跨流域水資源調(diào)配、應(yīng)急水量調(diào)度，集智慧調(diào)度與控制為一體，實(shí)現(xiàn)防洪減災(zāi)和水資源配置等多目標(biāo)的聯(lián)合智慧調(diào)度；二是依托水利大數(shù)據(jù)中心的核心算力，建設(shè)國(guó)家水網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，在水利工程中分布式建設(shè)工程數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)，為國(guó)家水網(wǎng)工程調(diào)度提供算據(jù)，國(guó)家水網(wǎng)數(shù)據(jù)中心肩負(fù)水利工程數(shù)據(jù)治理任務(wù)，匯聚氣象、水情、雨情、墑情、工情、災(zāi)情、生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會(huì)等多元信息，構(gòu)建數(shù)字江河湖庫(kù)；三是以創(chuàng)新為引領(lǐng)，建設(shè)國(guó)家水網(wǎng)智能計(jì)算與技術(shù)支持中心，為國(guó)家水網(wǎng)工程提供算法，國(guó)家水網(wǎng)智能計(jì)算與技術(shù)支持中心承擔(dān)智能計(jì)算分析、國(guó)家水網(wǎng)工程風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和智能化創(chuàng)新的功能，通過(guò)繪制“國(guó)家水網(wǎng)一張藍(lán)圖”，構(gòu)建國(guó)家水網(wǎng)工程數(shù)字孿生，提高國(guó)家水網(wǎng)工程智能化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，加快國(guó)家水網(wǎng)工程智能化技術(shù)和裝備的自主創(chuàng)新，帶動(dòng)水利工程的智能化提升，從水網(wǎng)整體宏觀、區(qū)域中觀、工程微觀，預(yù)測(cè)分析國(guó)家水網(wǎng)水資源及防洪安全情勢(shì)，動(dòng)態(tài)分析預(yù)警國(guó)家水網(wǎng)的各類風(fēng)險(xiǎn)，開展國(guó)家水網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)與安全評(píng)估。“N”結(jié)點(diǎn)是指通過(guò)推進(jìn)水利工程與新型基礎(chǔ)設(shè)施融合創(chuàng)新，將國(guó)家水網(wǎng)中既有和規(guī)劃的大型水庫(kù)樞紐、引調(diào)水工程、河道堤防、蓄滯洪區(qū)，按照工程全生命周期數(shù)字化、監(jiān)測(cè)感知全面化、分析計(jì)算智能化、調(diào)度控制自動(dòng)化、協(xié)同共享網(wǎng)絡(luò)化的標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)成為智能水利工程，作為國(guó)家水網(wǎng)工程智能化控制結(jié)點(diǎn)。提高水利工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)是確保國(guó)家水網(wǎng)工程智能化建設(shè)規(guī)范有序、提升智能化服務(wù)效能的基礎(chǔ)技術(shù)手段。水利工程智能化建設(shè)主要是提升水利工程全生命周期的多維監(jiān)測(cè)、協(xié)同聯(lián)網(wǎng)、預(yù)測(cè)預(yù)警、遠(yuǎn)程可控、人機(jī)可視、在線評(píng)估、安全可靠的管控能力，打造傳統(tǒng)水利基礎(chǔ)設(shè)施和新型基礎(chǔ)設(shè)施相融合的智能水利工程，助力建立水利行業(yè)數(shù)字轉(zhuǎn)型、水利工程智能升級(jí)、水利科技融合創(chuàng)新服務(wù)的智能化水利基礎(chǔ)設(shè)施體系。按照數(shù)字設(shè)計(jì)、智能建造、智慧調(diào)度的理念，智能水利工程要建設(shè)基于BIM技術(shù)的水利工程全生命周期數(shù)字化模型，基于物聯(lián)網(wǎng)和信息網(wǎng)的協(xié)同網(wǎng)絡(luò)及在線監(jiān)測(cè)體系，匯集水情、工情、災(zāi)情、生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會(huì)等全要素工程數(shù)據(jù)資源中心，工程全生命周期智能化管控平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)安全體系等，實(shí)現(xiàn)水利工程在線監(jiān)測(cè)、智能分析、信息共享、業(yè)務(wù)協(xié)同和調(diào)度控制。 三、結(jié)語(yǔ)與展望 2021—2035年，幾千座水庫(kù)樞紐工程、數(shù)百個(gè)引調(diào)水工程、幾萬(wàn)公里三級(jí)以上堤防將開展智能化建設(shè)和改造，涉及空天地、水面、水下一體的全要素水利工程立體監(jiān)測(cè)感知技術(shù)、高精度在線流量監(jiān)測(cè)、物聯(lián)網(wǎng)堤防病險(xiǎn)監(jiān)測(cè)、基于在線監(jiān)測(cè)的水利工程機(jī)電設(shè)備狀態(tài)檢修、無(wú)人智能裝備、自主可靠的控制技術(shù)、智能應(yīng)急處置技術(shù)等，將形成萬(wàn)億級(jí)的水利智能化產(chǎn)業(yè)。因此必須發(fā)揮政府作用和市場(chǎng)機(jī)制，兩手發(fā)力，分步實(shí)施，采用共建共享模式構(gòu)建國(guó)家水網(wǎng)工程的數(shù)字孿生工程，引導(dǎo)水力發(fā)電、引調(diào)水等經(jīng)營(yíng)性工程由企業(yè)主導(dǎo)完成，推進(jìn)水庫(kù)樞紐、河道（堤防）、蓄滯洪區(qū)等公益性工程由政府主導(dǎo)完成。預(yù)計(jì)到2035年，國(guó)家水網(wǎng)將全面實(shí)現(xiàn)仿真智能化和調(diào)度控制自動(dòng)化，納入國(guó)家水網(wǎng)的水庫(kù)樞紐、引調(diào)水工程、湖泊智能化率達(dá)到100%，一級(jí)、二級(jí)堤防智能化率達(dá)到100%，三級(jí)堤防和蓄滯洪區(qū)智能化率達(dá)到40%，基本具備多目標(biāo)管控能力。到2050年，國(guó)家水網(wǎng)工程基于水情、工情、災(zāi)情、生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的智能網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)全覆蓋，水利基礎(chǔ)設(shè)施智能化率達(dá)到100%，國(guó)家水網(wǎng)的決策分析和調(diào)度控制智慧化率達(dá)到100%，水利工程建設(shè)與調(diào)度運(yùn)行科技創(chuàng)新能力、智能建造和智慧調(diào)度達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
來(lái)源/《中國(guó)水利》2021年第20期作者/劉輝（水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院副處長(zhǎng)、正高級(jí)工程師）
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