匡尚富，王建華

（中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，100038，北京）

水安全是經(jīng)濟(jì)社會(huì)運(yùn)行發(fā)展的基礎(chǔ)性安全之一。在傳統(tǒng)社會(huì)，水安全關(guān)乎民族生存和國(guó)家興亡；在現(xiàn)代社會(huì)，水安全是人類(lèi)文明可持續(xù)發(fā)展的核心要件。受水資源自然稟賦和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展壓力雙重影響，我國(guó)水安全問(wèn)題日益突出，2011年西南地區(qū)特大干旱、2012 年北京“7·21”特大暴雨災(zāi)害、2013年山西苯胺泄漏污染等重大水安全事件均是區(qū)域水安全問(wèn)題的典型反映?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在全球氣候變化的背景下，受城鎮(zhèn)化、工業(yè)化及人口增加的驅(qū)動(dòng)，我國(guó)水安全保障面臨的挑戰(zhàn)還將進(jìn)一步加大。依托科技創(chuàng)新，探索國(guó)家水安全的系統(tǒng)性解決方案，提升水安全保障能力，是我國(guó)當(dāng)前及今后一個(gè)時(shí)期水利工作的重大任務(wù)。

一、我國(guó)當(dāng)前水安全情勢(shì)簡(jiǎn)述

1.水安全內(nèi)涵解析

水安全是水科學(xué)研究的核心命題，自2000年斯德哥爾摩世界水論壇之后，許多研究者針對(duì)水安全的定義、科學(xué)內(nèi)涵及表征指數(shù)做了更加深入的研究和闡述。水安全實(shí)質(zhì)上是滿足目標(biāo)主體水需求及避免目標(biāo)主體水威脅的狀態(tài)與能力，即水資源開(kāi)發(fā)利用狀態(tài)和水安全保障能力的統(tǒng)一。將水安全的內(nèi)涵具化到當(dāng)前現(xiàn)實(shí)中，水安全保障的目標(biāo)包括經(jīng)濟(jì)社會(huì)和生態(tài)環(huán)境在內(nèi)的雙系統(tǒng)主體。實(shí)現(xiàn)水安全就是要以水利保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)發(fā)展，維系生態(tài)環(huán)境的健康穩(wěn)定，避免經(jīng)濟(jì)社會(huì)和生態(tài)環(huán)境受到洪水、缺水、水污染、水土流失等水害影響。

水安全的外延范疇可以分為直接性水安全和間接性水安全。其中防洪安全、供水安全、生態(tài)安全與水直接相關(guān)，可歸為直接安全，而糧食安全、經(jīng)濟(jì)安全以及其他安全則是由水安全衍生出的，可稱(chēng)之為間接安全，如供水安全通過(guò)向農(nóng)業(yè)供水促進(jìn)糧食安全，通過(guò)向工業(yè)供水保障經(jīng)濟(jì)安全，共同為國(guó)家安全提供支撐。2011年中央1號(hào)文件提出了防洪安全、供水安全、生態(tài)安全、糧食安全、經(jīng)濟(jì)安全和國(guó)家安全等6個(gè)水安全相關(guān)概念。與經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)這兩大目標(biāo)主體直接相關(guān)，則是對(duì)水安全的統(tǒng)一概括。

2.我國(guó)當(dāng)前水安全概況

新中國(guó)成立后，黨和政府始終高度重視水利工作。尤其是改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)水利建設(shè)取得舉世矚目的巨大成就。隨著水利工程大量興建和水管理能力不斷加強(qiáng)，國(guó)家水安全保障能力和水平不斷提升。但與全面建成小康社會(huì)、建設(shè)水生態(tài)文明和實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義現(xiàn)代化的要求相比，水安全保障仍面臨諸多問(wèn)題和威脅，在防洪、供水和生態(tài)等領(lǐng)域均有突出體現(xiàn)。

①防洪安全方面，主要江河中下游已形成較完備的防洪體系，但中小河流防洪和城市內(nèi)澇治理依然是薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)對(duì)極端災(zāi)害和突發(fā)事件的能力亟待加強(qiáng)。

②供水安全方面，我國(guó)供水能力發(fā)展基本和工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程相匹配，但整體上仍具有緊平衡低水平特征，局部供水安全問(wèn)題突出。

③水生態(tài)安全方面，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)型，水對(duì)生態(tài)環(huán)境的支撐作用不斷增強(qiáng)，但局部水環(huán)境惡化趨勢(shì)仍未得到遏制，局部地下水超采和水土流失問(wèn)題依然十分嚴(yán)重。

從總體情勢(shì)來(lái)看，我國(guó)水安全呈現(xiàn)出整體形勢(shì)依然十分嚴(yán)峻、威脅因子多元、突發(fā)事件頻發(fā)、極端災(zāi)害增多，這將給未來(lái)防洪和供水安全帶來(lái)更大壓力。

二、水安全保障路徑及智能水網(wǎng)定位分析

系統(tǒng)解決我國(guó)復(fù)雜的水安全問(wèn)題，改善當(dāng)前嚴(yán)峻的水安全形勢(shì)，提升國(guó)家水安全保障能力，其核心任務(wù)在于科學(xué)解析水安全保障的構(gòu)成部件，明晰國(guó)家水安全保障能力的實(shí)現(xiàn)途徑，構(gòu)建具有系統(tǒng)性和可操作性的水安全問(wèn)題集成解決方案和依托載體。

1.水安全保障要件分析

（1）靈敏感知是水安全保障的先決條件

靈敏感知是指自然-社會(huì)二元水循環(huán)的各個(gè)過(guò)程狀態(tài)及未來(lái)演變趨勢(shì)可被水管理者通過(guò)技術(shù)手段所全面掌握，是應(yīng)對(duì)當(dāng)前水安全問(wèn)題所呈現(xiàn)的破壞突發(fā)性和成因系統(tǒng)性態(tài)勢(shì)的重要策略。全面的信息掌控是保證水安全保障決策和管理科學(xué)性、精準(zhǔn)性的基礎(chǔ)前提。所謂靈敏感知包含以下三層含義：一是信息感知范圍的全面性，既包括對(duì)水循環(huán)通量特征因子的反映，又包括對(duì)荷載水流運(yùn)動(dòng)的物理實(shí)體和周邊環(huán)境的靜態(tài)特征和動(dòng)態(tài)趨勢(shì)的感知；二是信息感知的高效性，既體現(xiàn)在信息收集和傳輸?shù)母咝室搀w現(xiàn)在感知活動(dòng)的低損耗和可持續(xù)性；三是信息感知的準(zhǔn)確性，即感知活動(dòng)是對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)及未來(lái)可能發(fā)展方向的真實(shí)反映和有效預(yù)測(cè)。

（2）科學(xué)決策是水安全保障的核心動(dòng)力

水安全保障的科學(xué)內(nèi)涵是對(duì)二元水循環(huán)過(guò)程進(jìn)行有效、健康的調(diào)控，因此指導(dǎo)水循環(huán)調(diào)控活動(dòng)的水管理決策環(huán)節(jié)將直接制約國(guó)家水安全保障能力水平，科學(xué)完備的水管理決策能力是推動(dòng)國(guó)家水安全保障能力提升的核心驅(qū)動(dòng)力。水安全保障科學(xué)決策具體體現(xiàn)在以下方面：一是決策的客觀性，即在管理決策行為中遵循科學(xué)規(guī)律，減少非科學(xué)因素的主觀性擾動(dòng)；二是決策的系統(tǒng)性，即在管理決策中應(yīng)將水系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)、各利益對(duì)象作為系統(tǒng)整體看待，充分考慮水循環(huán)及其伴生系統(tǒng)對(duì)調(diào)控行為的總體響應(yīng)；三是決策的高效性，包括決策成果效益的最優(yōu)化以及決策形成過(guò)程的高效率；四是決策的適應(yīng)性，即面向不同問(wèn)題、不同基礎(chǔ)條件和不同目標(biāo)采取針對(duì)性策略，并重視通過(guò)反饋過(guò)程對(duì)決策進(jìn)行優(yōu)化和修正。

（3）有效調(diào)控是水安全保障的實(shí)現(xiàn)工具

強(qiáng)大的水循環(huán)及其伴生過(guò)程調(diào)控能力是水安全保障最終實(shí)現(xiàn)的直觀方法，水管理者通過(guò)工程和非工程手段改變水循環(huán)路徑、通量和賦存位置，調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量和水生態(tài)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)水災(zāi)害防控、供水保障和生態(tài)維護(hù)等水安全保障目標(biāo)。由于人類(lèi)目前對(duì)于大氣水和土壤水等非徑流性水分調(diào)控的能力、程度和范圍還相當(dāng)有限，因此以徑流性水資源為基本對(duì)象、依托自然-社會(huì)二元水循環(huán)物理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)展開(kāi)是當(dāng)前水安全保障有效調(diào)控的主要特征，即以水利工程和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)為主要手段，通過(guò)工程建設(shè)和運(yùn)行改變天然水流運(yùn)動(dòng)的時(shí)空分布，實(shí)現(xiàn)水循環(huán)調(diào)控，達(dá)到水安全保障目標(biāo)。

2.智能水網(wǎng)構(gòu)成及其定位

智能水網(wǎng)（SWG-Smart Water Grid），是當(dāng)前智能化信息技術(shù)浪潮和全球化水安全緊張局勢(shì)共同驅(qū)動(dòng)下誕生的新興概念，是以智能感知為核心的現(xiàn)代信息技術(shù)（Smart）、水管理活動(dòng)（Water）以及系統(tǒng)化基礎(chǔ)設(shè)施體系建設(shè)（Grid）三大熱點(diǎn)領(lǐng)域的交集和延伸。智能水網(wǎng)是指以物理水網(wǎng)體系為依托，充分引入以多維智能化為核心的現(xiàn)代前沿信息技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)水循環(huán)調(diào)控和水資源管理能力優(yōu)化的先進(jìn)水務(wù)管理理念和綜合性水資源管理平臺(tái)，見(jiàn)圖1。

圖1 智能水網(wǎng)的基本概念

基于上述內(nèi)涵解析，完整的智能水網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)該包括三個(gè)基本組件：由自然河湖水系、人工輸配排水網(wǎng)絡(luò)和水利工程組成的水物理網(wǎng)，由涵蓋信息感知—數(shù)據(jù)傳輸—?jiǎng)討B(tài)存儲(chǔ)—數(shù)據(jù)挖掘—決策輔助等全流程的水利信息化軟硬件系統(tǒng)構(gòu)成的水信息網(wǎng)和由各級(jí)、各區(qū)域/流域水調(diào)度管理機(jī)構(gòu)、水調(diào)度決策指令傳遞通道以及決策指令形成機(jī)制等構(gòu)成的水調(diào)度網(wǎng)。智能水網(wǎng)是由智能化的水物理網(wǎng)、水信息網(wǎng)和水調(diào)度網(wǎng)有機(jī)耦合而形成的綜合性治水平臺(tái)，見(jiàn)圖2。三網(wǎng)合一是智能水網(wǎng)的重要特征，以水物理網(wǎng)建設(shè)統(tǒng)合水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和江河湖泊整治工作，以水信息網(wǎng)建設(shè)統(tǒng)合水資源監(jiān)控保障能力和信息化決策支持系統(tǒng)建設(shè)，以水調(diào)度網(wǎng)建設(shè)統(tǒng)合水管理決策體系和管理模式建設(shè)，并通過(guò)三網(wǎng)間的信息、指令的交互和傳輸，實(shí)現(xiàn)智能水網(wǎng)整體功能。在智能水網(wǎng)平臺(tái)下，水事管理者借助水信息網(wǎng)感知和傳輸體系的支撐，快速、高效、準(zhǔn)確地獲取關(guān)于水流、自然江河和水利工程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過(guò)水信息網(wǎng)決策支持系統(tǒng)的強(qiáng)大數(shù)據(jù)挖掘和模擬分析能力形成決策支持信息；水調(diào)度網(wǎng)在信息網(wǎng)決策支持和高速傳輸能力的輔助下形成調(diào)度管理指令并發(fā)布；水物理網(wǎng)一方面接受調(diào)度網(wǎng)的指令通過(guò)水利工程硬件的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)水流調(diào)控，一方面又將當(dāng)前狀態(tài)通過(guò)信息網(wǎng)的監(jiān)控端反饋給調(diào)度網(wǎng)以輔助下一周期調(diào)度決策的形成。

圖2 智能水網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

智能水網(wǎng)工程是統(tǒng)合水利工程調(diào)控能力建設(shè)、水利信息化監(jiān)控保障和智能化決策輔助能力建設(shè)以及水管理調(diào)度能力和決策體系建設(shè)的綜合性建設(shè)項(xiàng)目和一體化的水管理集成平臺(tái)。通過(guò)水物理網(wǎng)的河湖連通、供水網(wǎng)絡(luò)和樞紐工程的建設(shè)，能夠有效提升防洪減災(zāi)工程保障水平，增強(qiáng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)供水的時(shí)空調(diào)配能力，優(yōu)化與恢復(fù)水生態(tài)生境格局；通過(guò)水信息網(wǎng)監(jiān)控體系和決策輔助系統(tǒng)的建設(shè)，可提升水安全保障的整體信息感知水平和管理決策形成環(huán)節(jié)的科學(xué)性以及執(zhí)行環(huán)節(jié)的高效性；通過(guò)水調(diào)度網(wǎng)決策形成機(jī)制和執(zhí)行模式的建設(shè)、改革，可以真正實(shí)現(xiàn)水安全保障決策的系統(tǒng)性和客觀性，增強(qiáng)管理調(diào)控流程的完備性和通暢性。綜上，通過(guò)智能水網(wǎng)工程建設(shè)，可以全面實(shí)現(xiàn)靈敏感知、科學(xué)決策和有效調(diào)控等水安全保障能力的三大基本要件，成為國(guó)家水安全保障戰(zhàn)略實(shí)施依托的綜合性載體。因此，國(guó)家智能水網(wǎng)建設(shè)是踐行可持續(xù)發(fā)展治水思路的有效途徑，是水利現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，是民生水利的有力抓手，是實(shí)施最嚴(yán)格水資源管理的根本保障。

3.國(guó)內(nèi)外發(fā)展態(tài)勢(shì)

在當(dāng)前國(guó)際范圍內(nèi)，智能水網(wǎng)已被許多國(guó)家作為解決其水問(wèn)題的戰(zhàn)略舉措。美國(guó)通過(guò)建設(shè)以科羅拉多河和密西西比河連通工程為主干的國(guó)家智能水網(wǎng)（NSWG），成功解決了其西部發(fā)展受到干旱制約的問(wèn)題。澳大利亞已先后完成以寬灣智能水網(wǎng)為代表的多項(xiàng)區(qū)域智能水網(wǎng)示范工程，并于2012年7月提出建立全國(guó)智能水網(wǎng)的初步構(gòu)想。以色列依托其北水南調(diào)的國(guó)家智能水網(wǎng)工程，解決了水資源與生產(chǎn)力布局間不匹配的尖銳矛盾。韓國(guó)于2012年提出以4年時(shí)間完成國(guó)家智能水網(wǎng)的頂層設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。法國(guó)、西班牙和荷蘭等歐盟國(guó)家也均在大力研發(fā)和推進(jìn)智能水網(wǎng)技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施體系建設(shè)。

我國(guó)智能水網(wǎng)建設(shè)近年得到了蓬勃發(fā)展，在國(guó)家層面，以南水北調(diào)工程為依托，我國(guó)已初步形成“四橫三縱、南北調(diào)配、東西互濟(jì)”的物理水網(wǎng)骨干體系；以國(guó)家防汛抗旱指揮系統(tǒng)和國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)為基礎(chǔ)，水信息網(wǎng)體系建設(shè)也取得階段成果；以大江大河水資源統(tǒng)一管理與調(diào)度為目標(biāo)，江河水網(wǎng)水資源調(diào)配網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展。在流域/區(qū)域?qū)用妫綎|、山西、河北、海南、陜西等省以及太湖流域開(kāi)展了本區(qū)域河湖水系連通等物理水網(wǎng)工程規(guī)劃和前期建設(shè)；以數(shù)字黃河及數(shù)字長(zhǎng)江等數(shù)字流域?yàn)榇淼牧饔蚣?jí)水信息網(wǎng)建設(shè)取得初步成果；面向流域梯級(jí)水庫(kù)多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度難題，通過(guò)科研攻關(guān)和管理實(shí)踐探索，初步形成流域水資源綜合管理和調(diào)度的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)儲(chǔ)備。在城市層面，北京、上海、無(wú)錫、濟(jì)南等結(jié)合自身基礎(chǔ)情況和需求特征，分別開(kāi)展城市尺度的智慧水網(wǎng)、智慧水務(wù)等實(shí)踐探索，力圖將先進(jìn)的物理網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)理念、海量數(shù)據(jù)交互管理技術(shù)等信息化技術(shù)應(yīng)用于水利設(shè)施監(jiān)控，城市防洪調(diào)度，水環(huán)境治理以及水資源管理等水務(wù)工作，形成具有區(qū)域特色的智慧水務(wù)或智慧水網(wǎng)解決方案。

三、國(guó)家智能水網(wǎng)工程建設(shè)的初步構(gòu)想

1.建設(shè)內(nèi)容

國(guó)家智能水網(wǎng)工程，即在國(guó)家層面踐行智能水網(wǎng)建設(shè)模式，面向國(guó)家水管理的現(xiàn)實(shí)需求和未來(lái)格局，進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，開(kāi)展國(guó)家尺度的水物理網(wǎng)、水信息網(wǎng)和水調(diào)度網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)和系統(tǒng)耦合，提升國(guó)家水安全保障能力，實(shí)現(xiàn)水安全保障的戰(zhàn)略目標(biāo)。具體內(nèi)容包括三方面：

（1）開(kāi)展以河湖水系連通為主要內(nèi)容的國(guó)家水物理網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)，提升與水資源優(yōu)化配置目標(biāo)相適應(yīng)的水資源調(diào)配能力

通過(guò)江河湖庫(kù)治理工程、樞紐調(diào)蓄工程和蓄滯洪區(qū)的合理布局，降低洪澇災(zāi)害潛在風(fēng)險(xiǎn)，增強(qiáng)防洪減災(zāi)應(yīng)急處置的工程能力，形成保障國(guó)家防洪安全的物理基礎(chǔ)。通過(guò)優(yōu)化水源工程結(jié)構(gòu)，建設(shè)人工輸配水工程體系，提升區(qū)域間水資源互調(diào)互濟(jì)能力和區(qū)域內(nèi)水資源開(kāi)發(fā)利用水平，提升抗旱能力，形成保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)供水安全的物理基礎(chǔ)。強(qiáng)化水利工程在規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建設(shè)階段的生態(tài)適應(yīng)性論證，通過(guò)建設(shè)生態(tài)補(bǔ)水工程、重要生態(tài)景觀修復(fù)工程，降低水資源開(kāi)發(fā)利用對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的破壞程度，恢復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，形成保障國(guó)家生態(tài)安全的物理基礎(chǔ)。

（2）開(kāi)展以提高水資源監(jiān)控能力和智能化輔助決策為核心的國(guó)家水信息網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)，提升對(duì)自然-社會(huì)二元水循環(huán)與網(wǎng)絡(luò)載體信息的感知和預(yù)判能力

建設(shè)水情、工情智能化監(jiān)測(cè)體系，以增強(qiáng)對(duì)潛在水安全風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)感知能力，從而在預(yù)警環(huán)節(jié)保障水安全。建設(shè)智能化二元水循環(huán)模擬和水網(wǎng)工程運(yùn)行仿真系統(tǒng)，以提高水資源調(diào)度決策的系統(tǒng)性和針對(duì)性，從而在決策環(huán)節(jié)保障水安全。建設(shè)遠(yuǎn)程化、自動(dòng)化、智能化的水利工程運(yùn)行調(diào)控系統(tǒng)建設(shè)，以支撐精細(xì)化水資源管理和調(diào)度模式，從而在執(zhí)行環(huán)節(jié)保障水安全。

（3）開(kāi)展以水循環(huán)預(yù)報(bào)決策和調(diào)配控制為核心的水調(diào)度網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)，提升水資源多目標(biāo)科學(xué)決策與水循環(huán)實(shí)時(shí)調(diào)控能力

按照民生水利、人水和諧等新時(shí)期現(xiàn)代治水理念的指導(dǎo)，不斷完善洪水風(fēng)險(xiǎn)管理、最嚴(yán)格水資源管理和水生態(tài)文明等制度體系，為水資源調(diào)度提供頂層制度指導(dǎo)；在水信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的支撐下，不斷提升自然-社會(huì)二元水循環(huán)模擬和預(yù)報(bào)能力，夯實(shí)水資源調(diào)度決策的科學(xué)基礎(chǔ)；研發(fā)和應(yīng)用復(fù)雜水資源系統(tǒng)的防洪、供水、灌溉、發(fā)電、航運(yùn)等多目標(biāo)分析和決策技術(shù)，建設(shè)水資源調(diào)度決策會(huì)商平臺(tái)，提升復(fù)雜水系統(tǒng)的調(diào)度能力；大力推進(jìn)水資源系統(tǒng)調(diào)度的控制與執(zhí)行體系建設(shè)，保障調(diào)度指令精確和及時(shí)實(shí)施。

2.推進(jìn)步驟

遵循“整體規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、多頭并舉、分層建設(shè)、逐步推進(jìn)、接口整合”的原則，國(guó)家智能水網(wǎng)工程建設(shè)過(guò)程可大致分為規(guī)劃準(zhǔn)備、區(qū)域?qū)嵶C和全面建設(shè)三個(gè)階段。

（1）規(guī)劃準(zhǔn)備階段

主要工作內(nèi)容包括：逐步推進(jìn)智能水網(wǎng)工程基礎(chǔ)理論研究，開(kāi)展需求調(diào)研、需求分析、基礎(chǔ)評(píng)價(jià)體系建設(shè)、規(guī)劃設(shè)計(jì)要點(diǎn)等關(guān)鍵問(wèn)題研究，辨析智能水網(wǎng)工程的科學(xué)內(nèi)涵和構(gòu)成要件，初步形成較為完善的智能水網(wǎng)理論體系。依據(jù)國(guó)家智能水網(wǎng)工程前期研究成果，完成國(guó)家智能水網(wǎng)工程的總體規(guī)劃，構(gòu)建國(guó)家智能水網(wǎng)工程的整體框架，提出國(guó)家尺度的水物理網(wǎng)、水信息網(wǎng)和水調(diào)度網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo)、建設(shè)內(nèi)容、工程布局、重點(diǎn)任務(wù)、推進(jìn)模式、保障機(jī)制等規(guī)劃具體內(nèi)容，形成國(guó)家智能水網(wǎng)工程的建設(shè)依據(jù)文檔。

（2）區(qū)域?qū)嵶C階段

主要工作內(nèi)容是在工程總體規(guī)劃的指引下，契合現(xiàn)實(shí)緊迫需求問(wèn)題，開(kāi)展國(guó)家智能水網(wǎng)工程的試點(diǎn)建設(shè)，儲(chǔ)備經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)和人員。試點(diǎn)建設(shè)可進(jìn)一步細(xì)分為示范點(diǎn)建設(shè)和示范區(qū)建設(shè)。示范點(diǎn)是指在規(guī)劃框架內(nèi)，為解決行政區(qū)劃或區(qū)域內(nèi)某特定問(wèn)題，開(kāi)展不完全網(wǎng)建設(shè)，即只建設(shè)三網(wǎng)中的某一網(wǎng)或某兩網(wǎng)。示范區(qū)建設(shè)是指選擇具有代表性的典型流域，開(kāi)展智能水網(wǎng)工程的三網(wǎng)整體建設(shè)和運(yùn)行評(píng)估，為國(guó)家智能水網(wǎng)工程的全面展開(kāi)積累組織與技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

（3）全面建設(shè)階段

按照三網(wǎng)合一的基本思路，參照整體規(guī)劃，運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)和人員儲(chǔ)備，在全國(guó)范圍內(nèi)推進(jìn)智能水網(wǎng)工程展開(kāi)，包括全國(guó)水資源調(diào)配格局的規(guī)劃與建設(shè)，自然-社會(huì)二元水循環(huán)與水工程信息網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)和主要江河湖泊水資源調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)，并以此為龍頭帶動(dòng)智能水網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的全面形成。

四、國(guó)家智能水網(wǎng)建設(shè)的科技支撐需求

（1）智能水網(wǎng)工程的基礎(chǔ)理論研究

通過(guò)開(kāi)展智能水網(wǎng)的科學(xué)內(nèi)涵和智能化特征解析、智能水網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)和概念模型、不同尺度下物理水網(wǎng)連通模式、智能水網(wǎng)工程標(biāo)準(zhǔn)體系和智能水網(wǎng)工程效益評(píng)價(jià)方法等方面研究，構(gòu)建智能水網(wǎng)工程建設(shè)理論，形成能夠指導(dǎo)國(guó)家智能水網(wǎng)工程建設(shè)和運(yùn)行的基礎(chǔ)理論體系。

（2）智能水網(wǎng)工程規(guī)劃與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

通過(guò)開(kāi)展物理水網(wǎng)工程規(guī)劃理論與方法研究，水信息網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)建和規(guī)劃方法研究，智能化水調(diào)度網(wǎng)的建設(shè)方案設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)等方面的研究，建立水物理網(wǎng)、水信息網(wǎng)和水調(diào)度網(wǎng)的規(guī)劃技術(shù)體系，搭建指導(dǎo)三網(wǎng)融合的國(guó)家智能水網(wǎng)工程規(guī)劃平臺(tái)。

（3）水網(wǎng)智能化監(jiān)控軟硬件技術(shù)

通過(guò)研究包括水網(wǎng)對(duì)象數(shù)據(jù)建模技術(shù)，智能水網(wǎng)監(jiān)測(cè)和站網(wǎng)布局優(yōu)化技術(shù)，基于云架構(gòu)的水信息存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)同化技術(shù)，智能化水循環(huán)要素和水網(wǎng)設(shè)施監(jiān)控傳感器和水網(wǎng)設(shè)施智能化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)，為國(guó)家智能水網(wǎng)工程監(jiān)測(cè)感知和決策執(zhí)行的智能化提供軟硬件技術(shù)解決方案。

（4）水網(wǎng)智能化模擬與仿真技術(shù)

通過(guò)開(kāi)展不同尺度自然-社會(huì)二元水循環(huán)模擬理論和方法研究，流域水循環(huán)及其伴生生態(tài)與環(huán)境過(guò)程耦合模擬模型研究，基于數(shù)據(jù)同化的水循環(huán)過(guò)程關(guān)鍵參數(shù)智能優(yōu)選技術(shù)研究，高性能計(jì)算平臺(tái)和大數(shù)據(jù)技術(shù)支撐下的水網(wǎng)工程模擬、仿真技術(shù)和系統(tǒng)平臺(tái)研究等，為國(guó)家智能水網(wǎng)工程的精準(zhǔn)化和科學(xué)化管理能力的形成提供理論和技術(shù)支撐。

（5）水網(wǎng)智能化調(diào)度技術(shù)和調(diào)度系統(tǒng)

重點(diǎn)開(kāi)展梯級(jí)水庫(kù)群多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)，長(zhǎng)距離調(diào)水工程的水動(dòng)力學(xué)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)，面向生態(tài)目標(biāo)的水網(wǎng)工程調(diào)度技術(shù)，高含沙含鹽河流水沙水鹽平衡調(diào)度技術(shù)，水資源實(shí)時(shí)調(diào)度技術(shù)與水資源量、質(zhì)、效多目標(biāo)調(diào)控等技術(shù)的研發(fā)工作和智能化信息網(wǎng)絡(luò)支撐下的智能化調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究，為國(guó)家智能水網(wǎng)工程調(diào)度網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智能化決策提供技術(shù)支持。

（6）水網(wǎng)節(jié)點(diǎn)工程安全建設(shè)與評(píng)估技術(shù)

主要包括復(fù)雜地質(zhì)條件下水庫(kù)工程安全設(shè)計(jì)、建設(shè)和監(jiān)測(cè)技術(shù)研究，導(dǎo)截流及深厚覆蓋層圍堰安全控制技術(shù)，高水頭大流量泄流建筑物工程安全技術(shù)，高壩深層抗滑穩(wěn)定性評(píng)估技術(shù)，高地震烈度區(qū)水利水電工程結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)，水利水電工程施工重大事故控制及應(yīng)急救援關(guān)鍵技術(shù)，大型水利水電工程安全與健康診斷技術(shù)，水電工程智能化監(jiān)測(cè)和安全性動(dòng)態(tài)評(píng)估技術(shù)等研究?jī)?nèi)容，著重解決水網(wǎng)節(jié)點(diǎn)單體工程建設(shè)的技術(shù)難題。

國(guó)家智能水網(wǎng)工程是先進(jìn)治水理念、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和國(guó)家治水實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合體，工程結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性和技術(shù)的智能化，使其成為整體提升我國(guó)水安全保障的全局性、戰(zhàn)略性和關(guān)鍵性抓手。應(yīng)面向國(guó)家水安全保障的現(xiàn)實(shí)亟需，抓緊開(kāi)展規(guī)劃前期研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，強(qiáng)化工程頂層設(shè)計(jì)，有步驟有計(jì)劃地推進(jìn)國(guó)家和區(qū)域智能水網(wǎng)工程建設(shè)，加速推動(dòng)水利現(xiàn)代化進(jìn)程，為全面建設(shè)小康社會(huì)提供堅(jiān)實(shí)的水安全保障。

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