王建華，趙紅莉，冶運(yùn)濤

（中國水利水電科學(xué)研究院 流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100038）

1 引言

水安全保障和水治理現(xiàn)代化問題是國際上普遍關(guān)心的全球性問題［1］，也是我國可持續(xù)發(fā)展面臨的重大戰(zhàn)略問題［2］。我國水資源短缺、旱澇災(zāi)害及與水相關(guān)的生態(tài)-環(huán)境問題非常突出，均可歸因于水循環(huán)系統(tǒng)演變與調(diào)控的失衡造成的［3］。由自然河湖水系網(wǎng)絡(luò)和水利基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的水網(wǎng)作為水循環(huán)系統(tǒng)的物理載體［4］，是所有水循環(huán)調(diào)控行為和措施的客觀基礎(chǔ)。無論是防洪抗旱減災(zāi)，還是水資源的配置、節(jié)約和保護(hù)，抑或是相關(guān)管理制度的建設(shè)，均可以統(tǒng)一到“自然-社會”二元水網(wǎng)系統(tǒng)的軟硬件體系建設(shè)上來［5］。在信息化浪潮驅(qū)動下，智慧地球、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等相關(guān)理念和諸多信息技術(shù)紛紛應(yīng)用于水領(lǐng)域，衍生出智慧流域［6］和智能水網(wǎng)［7］的新概念，成為水信息、水利工程等學(xué)科發(fā)展的聚焦領(lǐng)域，同時也是智慧水利（務(wù)）［8-9］、海綿城市［10］和智慧環(huán)保［11］等水系統(tǒng)治理實(shí)踐的理論基礎(chǔ)與技術(shù)支撐［8，12］。智能水網(wǎng)作為智慧流域的前沿方向和治水實(shí)踐的基礎(chǔ)設(shè)施，能夠統(tǒng)籌水災(zāi)害、水資源、水生態(tài)、水環(huán)境和水工程等治水領(lǐng)域，是新時代“節(jié)水優(yōu)先、系統(tǒng)治理、空間均衡、兩手發(fā)力”治水方針實(shí)施的集成性抓手［9］。當(dāng)前，我國正在積極開展水利基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，并將信息化作為實(shí)現(xiàn)水治理現(xiàn)代化的重要載體，同時深化水管理體制機(jī)制改革，這些工作的實(shí)施為智能水網(wǎng)工程建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在新時期治水需求和技術(shù)進(jìn)步驅(qū)動下，智能水網(wǎng)所代表的現(xiàn)代水管理手段已成為全球水管理前沿理念和模式［13-14］，其建設(shè)成為當(dāng)前各國和相關(guān)機(jī)構(gòu)的戰(zhàn)略選擇。

智能水網(wǎng)建設(shè)在國內(nèi)外已取得較大進(jìn)展，逐漸積累了有益的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。我國各地根據(jù)需求而積極建設(shè)水網(wǎng)工程，為實(shí)現(xiàn)水網(wǎng)工程的智能化升級提供了條件，但目前這些工程大多停留在水系連通和水利信息化的早期階段［4，15］，主要問題體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）對智能水網(wǎng)的概念缺乏統(tǒng)一認(rèn)識，對其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能缺乏完整解析；（2）智能水網(wǎng)的發(fā)展定位和建設(shè)方向尚不明確，智能水網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)的理論與實(shí)踐存在脫節(jié)、建設(shè)體系不甚健全；（3）水管理制度與軟硬件仍不匹配。總結(jié)起來，智能水網(wǎng)的建設(shè)必要性、系統(tǒng)構(gòu)成、智能化表征、關(guān)鍵技術(shù)體系及建設(shè)方向等基本理論問題需要進(jìn)一步梳理和提煉，回答智能水網(wǎng)的“為什么建”、“是什么”和“怎么建”等問題，以便更好地指導(dǎo)智能水網(wǎng)的研究與實(shí)踐。

2 智能水網(wǎng)-水治理現(xiàn)代化集成性載體

2.1 新中國水利發(fā)展階段的剖析 新中國成立以來，中國水利隨著國情和水情條件的變化不斷發(fā)展進(jìn)步，以滿足和支撐不同時期國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和改革的現(xiàn)實(shí)需求，大致可劃分為安全奠基階段、提標(biāo)升級階段和資源生態(tài)階段，每個階段有著不同的治水思路和標(biāo)志性事件。

2.1.1 水利發(fā)展的安全奠基階段（1949—1977年） 其間以大力增強(qiáng)防洪、供水和糧食生產(chǎn)能力為核心目標(biāo)，建設(shè)了大量水利工程［16］，初步控制了常遇的洪水災(zāi)害，極大地促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，為中國水利設(shè)施的建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。該階段可以被認(rèn)為是新中國水利發(fā)展的安全奠基階段。但是由于建設(shè)強(qiáng)度高和時間緊迫，水利建設(shè)缺乏有效規(guī)劃，水利工程設(shè)施質(zhì)量普遍不高。同時重工程建設(shè)，輕工程管理，水利呈現(xiàn)粗放式發(fā)展［17］。

2.1.2 水利發(fā)展的提標(biāo)升級階段（1978—2000年） 其間以保障城鄉(xiāng)供水安全和大江大河防洪安全為核心目標(biāo)，加大了水資源開發(fā)利用，提高了城鄉(xiāng)和工農(nóng)業(yè)供水能力；實(shí)施了大規(guī)模的江河整治，建成了較為完善的防洪排澇工程體系［18］。該階段可以被認(rèn)為是新中國水利發(fā)展的提標(biāo)升級階段。同時，隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，用水需求量超出水資源承載力造成的缺水、廢污水排放量超過水環(huán)境容量導(dǎo)致的水污染、過量取水引發(fā)的河湖生態(tài)退化和地下水超采，以及城市暴雨呈現(xiàn)增多趨強(qiáng)、下墊面變化和無序開發(fā)等多重因素導(dǎo)致的城市內(nèi)澇等新老水問題并發(fā)。

2.1.3 水利發(fā)展的資源生態(tài)階段（2001年—） 進(jìn)入21世紀(jì)，水資源可持續(xù)利用的理念得到高度重視和廣泛普及，治水思路也開始從傳統(tǒng)的工程水利向資源水利和生態(tài)水利進(jìn)行轉(zhuǎn)變，這一時期的主要特征是既重視水資源合理開發(fā)與高效利用，又強(qiáng)化水生態(tài)與水環(huán)境保護(hù)，水利發(fā)展開始進(jìn)入資源生態(tài)階段。2001年，我國啟動了第一個全國節(jié)水型社會建設(shè)試點(diǎn)工作；我國2011年的中央一號文件明確提出了要實(shí)行最嚴(yán)格的水資源管理制度，在以“三條紅線”作為控制目標(biāo)的約束下，使全國用水效率不斷提升、用水總量增長速率明顯下降和水環(huán)境惡化趨勢得到遏制，但國家水安全保障形勢依然嚴(yán)峻。2014年，習(xí)近平總書記提出了“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的16字治水方針，確立了水資源、水生態(tài)、水環(huán)境和水災(zāi)害統(tǒng)籌治理的新思路，為我國新時代水利事業(yè)的發(fā)展提供了全新理念和努力方向，標(biāo)志著中國水利開始邁入新的發(fā)展時期。中國共產(chǎn)黨的十九大報告明確提出要“加強(qiáng)水利……等基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)建設(shè)”“提升防災(zāi)減災(zāi)能力”“實(shí)施國家節(jié)水行動”“加快水污染防治，實(shí)施流域環(huán)境和近岸海域綜合管理”“推進(jìn)水土流失治理，健全河流湖泊休養(yǎng)生息制度”和“統(tǒng)籌山水林田湖草系統(tǒng)治理，實(shí)行最嚴(yán)格的生態(tài)環(huán)境保護(hù)制度”。2018年，我國確立了習(xí)近平生態(tài)文明思想。從國家發(fā)展的指導(dǎo)思想和戰(zhàn)略可以看出，生態(tài)化、系統(tǒng)化成為新時代水利發(fā)展的新標(biāo)識，為提升水治理體系和治理能力現(xiàn)代化提出了新靶向。

2.2 智能水網(wǎng)是水治理現(xiàn)代化的綜合性載體 水網(wǎng)既是水資源賦存和流動的物理載體，又是各類治水活動的基本對象，與交通網(wǎng)、能源網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等并列為影響現(xiàn)代社會人類生活的四大基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)。作為有效支撐區(qū)域發(fā)展、更好服務(wù)國家戰(zhàn)略的綜合基礎(chǔ)設(shè)施體系［13］，水網(wǎng)的系統(tǒng)完善與否、運(yùn)行效率高低和功能發(fā)揮好壞，直接關(guān)系到國計(jì)民生和社會發(fā)展大局。與交通、電力、通訊等其他基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相比，水網(wǎng)最顯著的差距在于其智能化水平不高，主要表現(xiàn)在物理水網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃的系統(tǒng)性與科學(xué)性亟待提高、水信息化的碎片化和孤島效應(yīng)問題突出、水利設(shè)施調(diào)度與管理的自動化和智慧化程度不高等。尤其是水網(wǎng)的生態(tài)性不足、整體性較弱、協(xié)同性不高、勞動密集型建設(shè)多等問題已成為水利基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的短板，也是水利現(xiàn)代化建設(shè)亟需突破的瓶頸［8］。

目前，新一輪信息化浪潮正席卷全球，云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代信息技術(shù)與經(jīng)濟(jì)社會深度融合，深刻改變著政府社會管理和公共服務(wù)的方式。習(xí)近平總書記在中國共產(chǎn)黨的十九大報告中特別強(qiáng)調(diào)要建設(shè)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國、數(shù)字中國、智慧社會，把“智慧社會”作為建設(shè)創(chuàng)新型國家的重要內(nèi)容。前面提及的現(xiàn)代社會四大基礎(chǔ)性網(wǎng)絡(luò)中，通訊網(wǎng)已發(fā)展到實(shí)現(xiàn)“萬物互聯(lián)”的5G時代；國家電網(wǎng)公司早在2009年就提出全面建設(shè)智能電網(wǎng)，已經(jīng)發(fā)展到升級階段-走向更高層次的深度智能［19］；交通運(yùn)輸部于2017年年初出臺了《推進(jìn)智慧交通發(fā)展行動計(jì)劃（2017—2020年）》，唯有水網(wǎng)保持著較為傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和管理模式。因此，亟需順應(yīng)時代潮流，落實(shí)中央精神，發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，大力推進(jìn)水網(wǎng)的智能化升級，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利的躍遷，構(gòu)建生態(tài)與智能的理念技術(shù)深度融合的資源管理和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的新型模式，推動水治理現(xiàn)代化的實(shí)施。

基于上述時代背景和實(shí)踐需求，提出將智能水網(wǎng)作為水治理現(xiàn)代化實(shí)施的綜合性載體。所謂“智能水網(wǎng)”，是指現(xiàn)代人類社會為實(shí)現(xiàn)興水利、除水害及人水和諧的總目標(biāo)，利用新一代信息技術(shù)和智能決策控制技術(shù)，將全國江河湖泊水系、水基礎(chǔ)設(shè)施體系、管理調(diào)度體系深度融合的一體化軟硬件網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)［9］。智能水網(wǎng)工程能將物理基礎(chǔ)、信息體系和決策系統(tǒng)三大水利建設(shè)標(biāo)的組件的整合，實(shí)現(xiàn)防洪排澇減災(zāi)、供水保障、生態(tài)維持、環(huán)境保護(hù)、發(fā)電航運(yùn)和工程運(yùn)行等水功能的統(tǒng)籌。

智能水網(wǎng)建設(shè)的內(nèi)容主要包括三大部分，即由各類水流傳輸和調(diào)控基礎(chǔ)設(shè)施組成的水物理網(wǎng)建設(shè)、符合智能化技術(shù)趨勢的水信息化建設(shè)、以科學(xué)調(diào)度指令形成為核心的水管理網(wǎng)建設(shè)。其中水物理網(wǎng)建設(shè)包括自然河流水系整治、蓄引提水工程建設(shè)、供排水設(shè)施體系建設(shè)，基本可以涵蓋水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的內(nèi)容，而智能化要求在工程建設(shè)中既要考慮宏觀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與布局的科學(xué)性，也要注重單體設(shè)計(jì)與建設(shè)的合理性，體現(xiàn)了現(xiàn)代水利基礎(chǔ)設(shè)施體系規(guī)劃與建設(shè)的時代要求；水信息網(wǎng)建設(shè)涵蓋了“自然-社會”二元水循環(huán)及其調(diào)控信息的采集、傳輸、處理的整體建設(shè)內(nèi)容，智能化則對于信息采集的可靠性和有效性、現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用等具有相應(yīng)的要求，形成了現(xiàn)代水利信息化的基本構(gòu)架；水管理網(wǎng)建設(shè)則包括管理決策能力、涉水事務(wù)管理體制改革和制度、機(jī)構(gòu)隊(duì)伍及其能力等的建設(shè)，與現(xiàn)代水利決策與管理體系改革的架構(gòu)有較好的吻合。

綜上，智能水網(wǎng)是驅(qū)動水治理現(xiàn)代化的集成載體，能有效承擔(dān)起引領(lǐng)新時代水利現(xiàn)代化建設(shè)的根本任務(wù)，是推進(jìn)水利現(xiàn)代化建設(shè)的綜合性抓手，通過強(qiáng)化水基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，深化新一代信息技術(shù)與水網(wǎng)的融合，提高水資源與工程調(diào)度管理效能，加速水治理能力和治理體系的現(xiàn)代化進(jìn)程，進(jìn)一步發(fā)揮水利對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和增進(jìn)民生福祉的支撐和保障。

3 智能水網(wǎng)工程內(nèi)涵與特征解析

3.1 現(xiàn)代水網(wǎng)二元化結(jié)構(gòu) 通過對現(xiàn)代水網(wǎng)［13，20］結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，現(xiàn)代水網(wǎng)具有二元化結(jié)構(gòu)：（1）由“自然+人工”二元構(gòu)成，包括自然的江河湖泊水網(wǎng)和人工配/供/排/回用網(wǎng)。前者包括自然水系以及自然水系中建設(shè)的水庫、閘門、泵站和堤防，還有深淺層地下水；后者包括以人工修建的輸排水網(wǎng)絡(luò)、泵站、閘門、城市供水廠、污水處理廠和用水器具等。（2）包括“水流+水基”二元要件，水流要素包括量、質(zhì)、流、域［21］；水基［22］要素包括河床、湖盆、蓄水層、渠道、管道、岸堤等。（3）具有“生態(tài)環(huán)境+經(jīng)濟(jì)社會”二元功能，生態(tài)環(huán)境功能指能提供適宜的水文水動力和水環(huán)境條件，既讓水生動物棲息、水生植物生存，又使水生動植物保持多樣性；經(jīng)濟(jì)社會服務(wù)功能指既能提供適量優(yōu)質(zhì)的生活用水，又能以水景觀和水文化給人創(chuàng)造美好舒適的生活環(huán)境，同時可以為發(fā)展產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)提供支撐。

3.2 水網(wǎng)系統(tǒng)三維內(nèi)涵 二元物理水網(wǎng)是人類治水實(shí)踐的物質(zhì)載體，但水物理網(wǎng)要實(shí)現(xiàn)其多元化目標(biāo)和功能，除了完善的物理網(wǎng)絡(luò)體系外，還需要信息支持和決策支持，前者需要通過信息網(wǎng)絡(luò)的傳遞來實(shí)現(xiàn)，后者需要通過管理網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控來實(shí)現(xiàn)。從網(wǎng)絡(luò)的通道、節(jié)點(diǎn)和流三大構(gòu)成要件來看，這3個系統(tǒng)具有典型的網(wǎng)絡(luò)特征（表1）。類比于人體系統(tǒng)，水物理網(wǎng)相當(dāng)于人體的肌體骨骼系統(tǒng)，水信息網(wǎng)相當(dāng)于人體的神經(jīng)系統(tǒng)，水管理網(wǎng)相當(dāng)于大腦中樞系統(tǒng)，只有神經(jīng)系統(tǒng)及時客觀的感知、中樞系統(tǒng)科學(xué)正確的判斷、肌體系統(tǒng)靈敏有力的反應(yīng)，三者協(xié)同作用，才能完成內(nèi)心期望的行為或?qū)ν獠看碳ぷ龀鲇行Х从?。因此一個完整的智能水網(wǎng)是上述水物理網(wǎng)、水信息網(wǎng)、水管理網(wǎng)“三網(wǎng)”耦合形成的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

表1 智能水網(wǎng)-“三網(wǎng)合一”復(fù)合系統(tǒng)

“三網(wǎng)合一”是智能水網(wǎng)高效運(yùn)作和效益發(fā)揮的關(guān)鍵。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)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)，以水管理網(wǎng)建設(shè)統(tǒng)合水管理決策體系和管理模式建設(shè)，并通過三網(wǎng)間的信息指令的交互和傳輸，實(shí)現(xiàn)智能水網(wǎng)的整體功能。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、自然江河湖庫和水工程的實(shí)時數(shù)據(jù)，通過水信息網(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；水管理網(wǎng)在水信息網(wǎng)的決策支持和高速能力的輔助下形成調(diào)度管理指令并發(fā)布；水物理網(wǎng)一方面接收水管理網(wǎng)的指令通過水利工程硬件運(yùn)行實(shí)現(xiàn)水流調(diào)度；另一方面，又將當(dāng)前狀態(tài)通過信息網(wǎng)監(jiān)控端反饋給水管理網(wǎng)，以輔助下一周期調(diào)度決策形成。

3.3 水網(wǎng)的智能化表征 智能水網(wǎng)的英文為Smart Water Grid，其智能化表征也可以概括為SMART，S即安全性（Security）、M即可測度性（Measurability）、A即可控達(dá)性（Accessibility）、R即資源優(yōu)化性（Resource-optimization）、T即技術(shù)先進(jìn)性（Technological-innovation）。

安全性（Security）是智能水網(wǎng)的功能表征，包括防洪安全、供水安全、生態(tài)安全和工程安全等，主要體現(xiàn)：（1）高效可靠，即智能水網(wǎng)的軟硬件系統(tǒng)在很少或不用人為干預(yù)的情況可以迅速恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)；（2）生態(tài)友好，即不僅直接或間接創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效益，而且能提供適宜的環(huán)境和資源；（3）經(jīng)濟(jì)可行，即三網(wǎng)系統(tǒng)的協(xié)同運(yùn)行使資源得到高效配置、實(shí)時調(diào)度和效益最大化；（4）社會認(rèn)可，即能夠保障整個社會的水服務(wù)是公平的，同時使水災(zāi)害潛在威脅降到最低。

可測度性（Measurability）是智能水網(wǎng)的認(rèn)知表征，主要表現(xiàn)在對水網(wǎng)系統(tǒng)的透徹感知和信息融合。透徹感知有三層含義：（1）感知范圍的全面性，既對水循環(huán)通量特征因子的反映，又對荷載水流運(yùn)動的物體實(shí)體和周邊環(huán)境的靜態(tài)特征和動態(tài)趨勢的感知；（2）感知的高效性，既體現(xiàn)信息采集和傳輸?shù)母咝?，也體現(xiàn)感知活動的低損耗和可持續(xù)性；（3）感知的準(zhǔn)確性，即感知活動是對系統(tǒng)狀態(tài)及未來可能發(fā)展方向的真實(shí)反映和有效預(yù)測。基于透徹感知的信息，信息融合包括三方面的含義：一是對歷史水循環(huán)變化的復(fù)演；二是對現(xiàn)狀水循環(huán)的實(shí)時在線跟蹤；三是對未來水循環(huán)變化的推演。

可控達(dá)性（Accessibility）是智能水網(wǎng)的行為表征，主要表現(xiàn)在對水網(wǎng)系統(tǒng)的科學(xué)決策和智能控制。主要體現(xiàn)在以下方面：（1）基礎(chǔ)設(shè)施的完善，即建立的水工程基礎(chǔ)設(shè)施和信息基礎(chǔ)設(shè)施比較完備，可支持信息-物理設(shè)施的雙向耦合互動；（2）決策科學(xué)及時，即在管理決策中遵循科學(xué)規(guī)律，減少非科學(xué)因素的主觀性擾動，又能夠使決策成果效益的最優(yōu)化以及決策形成過程的高效率；（3）指令準(zhǔn)確快捷，即生成的調(diào)度指令能夠快速地傳達(dá)給相應(yīng)的人和物；（4）控制智能高效，即水工程控制設(shè)備能夠高效準(zhǔn)確的進(jìn)行調(diào)控。

資源優(yōu)化（Resource-optimization）是智能水網(wǎng)的效益表征，主要表現(xiàn)在水網(wǎng)系統(tǒng)的功能協(xié)同和系統(tǒng)最優(yōu)化，是指水資源系統(tǒng)是一個開放的、遠(yuǎn)離平衡態(tài)的復(fù)雜系統(tǒng)。根據(jù)水資源系統(tǒng)的自然、經(jīng)濟(jì)和社會屬性，水資源系統(tǒng)可由經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)、社會子系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)構(gòu)成。通過協(xié)同水資源系統(tǒng)中經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)的關(guān)系，保持系統(tǒng)之間的動態(tài)平衡，使水資源復(fù)合系統(tǒng)達(dá)到一種整合、綜合和內(nèi)性發(fā)展的組合，呈現(xiàn)出水資源高效利用、社會結(jié)構(gòu)合理、經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展和人口適度增長、社會公共福利公平、生態(tài)環(huán)境狀況良好的穩(wěn)定狀況。

技術(shù)先進(jìn)性（Technological-innovation）是智能水網(wǎng)的裝備表征，是指信息技術(shù)發(fā)展和新技術(shù)應(yīng)用帶來新變革，以云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、移動互聯(lián)網(wǎng)等為代表的泛在感知、虛擬化資源和知識化處理等新技術(shù)形態(tài)顯著提升行業(yè)智能化水平。通過泛在感知，使識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理更加智能化；通過虛擬化資源，使資源擴(kuò)展、配置、利用、運(yùn)行、維護(hù)和管理更加便捷化、集約化；通過知識化處理，使管理、決策、評估、監(jiān)督更有科學(xué)依據(jù)。這些新技術(shù)日益成為水利創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的先導(dǎo)力量，也將重塑水利發(fā)展模式，促使水利管理發(fā)生新的變革。

4 智能水網(wǎng)工程建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)探析

智能水網(wǎng)是由水物理網(wǎng)、水信息網(wǎng)、水管理網(wǎng)耦合集成、協(xié)同互動的“三網(wǎng)合一”復(fù)雜巨系統(tǒng)，能支撐水網(wǎng)體系的“規(guī)劃-設(shè)計(jì)-建設(shè)-運(yùn)行”高效安全的管理。傳統(tǒng)的建設(shè)模式是三網(wǎng)分開建設(shè)，重工程，輕管理，略生態(tài)，導(dǎo)致水網(wǎng)工程“一網(wǎng)多能”的效益沒有完全發(fā)揮出來。而新時期的水利建設(shè)方向，在目標(biāo)上，要更加重視“空間均衡”，在思路上，要更加“系統(tǒng)治理”，在手段上，要突出“生態(tài)”和“智慧”技術(shù)的應(yīng)用，因此，亟需構(gòu)建新的技術(shù)體系來支撐智能水網(wǎng)工程建設(shè)。鑒于水物理網(wǎng)、水信息網(wǎng)和水管理網(wǎng)的建設(shè)技術(shù)具有各自特點(diǎn)，探索提出了“3+3+3”的關(guān)鍵技術(shù)體系。

4.1 水物理網(wǎng)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)

4.1.1 近自然的河湖生態(tài)治理技術(shù) 我國河湖管理面臨著水域面積減少、基本功能減弱、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降等問題。圍繞上述問題，亟需攻克的技術(shù)包括水域岸線保護(hù)紅線劃定、生態(tài)護(hù)岸構(gòu)建、水體修復(fù)等技術(shù)。水域岸線保護(hù)紅線劃定技術(shù)研究要按照保障河勢穩(wěn)定、防洪安全、供水安全和河湖生態(tài)空間保護(hù)的要求，首先劃定主體功能區(qū)禁止開發(fā)區(qū)水域，然后根據(jù)岸線保護(hù)功能重要性評估結(jié)果，劃定禁止開發(fā)區(qū)外的其他水域及對應(yīng)岸線保護(hù)紅線范圍［23］。生態(tài)護(hù)岸構(gòu)建技術(shù)研究使護(hù)岸除了防止河岸坍外，還使河水與土壤相互滲透，增強(qiáng)水體自凈能力，更要有美好的自然景觀效果［24］。水體修復(fù)技術(shù)研究是根據(jù)生態(tài)學(xué)和環(huán)境學(xué)的原理，綜合運(yùn)用水生生物和微生物的方法，研究使污染水體得到改善或恢復(fù)所采用的技術(shù)；按照治理對象分為河流水動力調(diào)控、河道底質(zhì)改善、河道生態(tài)修復(fù)和河水強(qiáng)化凈化等技術(shù)的研究［25］。

4.1.2 水基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)規(guī)劃技術(shù) 水基礎(chǔ)設(shè)施過去重視單個工程的規(guī)劃建設(shè)，整體性不足、協(xié)調(diào)能力不強(qiáng)，供水、防洪、生態(tài)等綜合效益不能充分發(fā)揮。圍繞上述問題，需要以河湖水系連通為對象，亟需攻克功能與問題識別、規(guī)劃需求分析、規(guī)劃方案甄選和規(guī)劃效果評估等技術(shù)［26］。功能與問題識別技術(shù)研究主要剖析河湖水系存在的供水、防洪、生態(tài)等問題，分析水系連通變化對河湖服務(wù)功能的影響。規(guī)劃需求分析是綜合分析評價連通前后的河湖水系服務(wù)功能狀況，初步評價河湖水系連通對河湖水系、水循環(huán)、社會經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的影響效果。規(guī)劃方案甄選技術(shù)研究是研究河湖水系連通工程的功能、范圍和規(guī)模的合理確定方法，綜合評價河湖水系連通前后調(diào)出區(qū)和調(diào)入?yún)^(qū)的潛在風(fēng)險。規(guī)劃效果評估技術(shù)研究是分析河湖水系連通的經(jīng)濟(jì)社會和生態(tài)環(huán)境的效應(yīng)，論證河湖水系連通的工程、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的合理性。

4.1.3 復(fù)雜條件大型水工程安全友好建設(shè)技術(shù) 我國未來的高壩大庫多集中在西部地區(qū)，這不僅面臨著高海拔、高寒、高地震烈度、高陡邊坡等更加惡劣的自然環(huán)境，而且作為生態(tài)環(huán)境最脆弱的地區(qū)，環(huán)境承載力非常低，給施工建設(shè)帶來了難題。因此，需要探索應(yīng)用新材料、新技術(shù)、新工藝和新設(shè)備，提升工程建設(shè)能力［27］。加強(qiáng)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、BIM（Building Information Model）、“4S”（GNSS/INS/GIS/RS）技術(shù)等現(xiàn)代信息技術(shù)在水電工程中的應(yīng)用研究，實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)數(shù)字化、可視化、協(xié)同化，工程建設(shè)管理監(jiān)控自動化、管理規(guī)范化，及工程運(yùn)行管理高效化、智能化，從而使信息的重要生產(chǎn)要素和戰(zhàn)略資源的作用得以發(fā)揮，使人們能更高效地進(jìn)行資源優(yōu)化配置，從而推動水電行業(yè)不斷升級，提高社會勞動生產(chǎn)率和社會運(yùn)行效率。在水電工程建設(shè)中，需強(qiáng)化高原生態(tài)環(huán)境保護(hù)研究，深入研究高原高壩大庫對氣候及生態(tài)環(huán)境的影響及保護(hù)措施。

4.2 水信息網(wǎng)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)

4.2.1 智能傳感與多源立體監(jiān)測組網(wǎng)技術(shù) 水信息立體監(jiān)測面臨著在線監(jiān)測設(shè)備無法適用于大江大河和高寒高海拔地區(qū)惡劣的自然環(huán)境、遙感技術(shù)在水利業(yè)務(wù)應(yīng)用中仍存在業(yè)務(wù)化瓶頸、多源傳感器資源共享和協(xié)同程度不高等問題。需要重點(diǎn)研制接觸式和非接觸式流量在線監(jiān)測設(shè)備和高寒高海拔水文要素在線監(jiān)測設(shè)備［28］。研究遙感和地面實(shí)測數(shù)據(jù)相結(jié)合的尺度轉(zhuǎn)換、點(diǎn)面數(shù)據(jù)同化技術(shù)［29］。研究涉水事件自動識別與特征提取的事件劃分機(jī)制及事件類型劃分方法，開展不同類事件引發(fā)的感知信息特征研究，建立不同類事件的感知模型，研究基于多種平臺、多種傳感器信息進(jìn)行事件自動識別的技術(shù)與方法［30］。研究分析合適的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、異質(zhì)傳感器類型、探測范圍、功耗、相鄰距離、測量環(huán)境、干擾因素等關(guān)鍵參數(shù)，分析多功能、多種傳輸速率的自組織傳感器網(wǎng)絡(luò)的組建模式，研究分布式、大規(guī)模異質(zhì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方法［30］。

4.2.2 多源水信息融合與挖掘技術(shù) 多源水信息融合與挖掘存在尺度效應(yīng)和不確定性等問題，需要重點(diǎn)研究多源降水?dāng)?shù)據(jù)融合、土壤含水量和蒸散發(fā)多源數(shù)據(jù)融合同化、地下水多源數(shù)據(jù)融合、社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的空間化和基于多源數(shù)據(jù)融合的數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)。多源降水?dāng)?shù)據(jù)融合技術(shù)研究是建立衛(wèi)星遙感降雨觀測空間尺度降解模型，構(gòu)建考慮衛(wèi)星遙感觀測和地面站點(diǎn)觀測不確定性的多源降雨數(shù)據(jù)融合方法。土壤含水量和蒸散發(fā)多源數(shù)據(jù)融合與同化研究包括土壤含水量和蒸散發(fā)多源數(shù)據(jù)的尺度轉(zhuǎn)換技術(shù)、多源插補(bǔ)融合及基于水文模型的土壤含水量和蒸散發(fā)同化。地下水多源數(shù)據(jù)融合是研究典型區(qū)域總儲水量變化時空降尺度新算法，實(shí)現(xiàn)地下水儲量變化高精度反演。社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)空間化技術(shù)研究綜合運(yùn)用遙感數(shù)據(jù)、土地利用/土地覆被數(shù)據(jù)、NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）數(shù)據(jù)以及各種地理數(shù)據(jù)，結(jié)合地理信息系統(tǒng)，建立融合多源數(shù)據(jù)的綜合模型?；诙嘣葱畔⑷诤系臄?shù)據(jù)挖掘技術(shù)［31］是面向各種業(yè)務(wù)需求，建立包括基于概率論、模糊推理、人工智能和基于混合等方法的數(shù)據(jù)挖掘模型。

4.2.3 水信息多尺度預(yù)測預(yù)報技術(shù) 水文節(jié)律非穩(wěn)態(tài)增強(qiáng)和不確定性加劇給提高不同尺度降水和水文水資源預(yù)報預(yù)測精度帶來了難題。需要重點(diǎn)研究短中長期氣象預(yù)報、水文預(yù)報理論與模型、中長期水資源預(yù)報、水文水資源預(yù)測預(yù)報云平臺集成等［32-33］。短中長期氣象預(yù)報是發(fā)展基于模式偏差訂正的多模式集成定量降水預(yù)報技術(shù)，重點(diǎn)突破局地高強(qiáng)度暴雨定量預(yù)報技術(shù)。水文預(yù)報理論與模型研究主要是在發(fā)展水利工程群、水保工程群、地下水超采作用下的不同區(qū)域的產(chǎn)匯流機(jī)理基礎(chǔ)上，建立大氣水-地表水-土壤水-地下水交互的耦合技術(shù)，重點(diǎn)攻克無資料或少資料地區(qū)的水文水資源預(yù)測預(yù)報難題。中長期水資源預(yù)報是研究非一致性條件下基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的中長期水資源預(yù)測模型。水文水資源預(yù)測預(yù)報云平臺集成研究是基于云虛擬化、分布式計(jì)算和軟件即服務(wù)等技術(shù)，研發(fā)集數(shù)據(jù)、算法和模型三層次的云虛擬化業(yè)務(wù)協(xié)同共享平臺。

4.3 水管理網(wǎng)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)

4.3.1 實(shí)踐驅(qū)動的水資源優(yōu)化配置新技術(shù) 大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展為催生水資源配置新的研究方向提供了契機(jī)。我國新時期的治水方針和國家發(fā)展戰(zhàn)略致使水資源配置影響因素逐漸增多、決策過程更加復(fù)雜，也為創(chuàng)新配置技術(shù)提供挑戰(zhàn)。結(jié)合國家水權(quán)制度建設(shè)和水資源承載力監(jiān)測預(yù)警機(jī)制建設(shè)的需求，需要重點(diǎn)研究基于準(zhǔn)則的水量分配、泛域化水資源綜合配置、數(shù)據(jù)驅(qū)動的水資源智能配置等技術(shù)?；跍?zhǔn)則的水量分配技術(shù)研究主要研究水量分配準(zhǔn)則的確定方法以及水資源使用權(quán)的初始分配和交易技術(shù)。泛域化水資源綜合配置技術(shù)研究是面向負(fù)荷均衡、空間均衡和代際均衡，研究多時空尺度水資源配置方法，開發(fā)水資源協(xié)同配置模型。數(shù)據(jù)驅(qū)動的水資源智能配置技術(shù)［34］研究是以大數(shù)據(jù)技術(shù)與水資源配置仿真模型相結(jié)合的方式，研究多源數(shù)據(jù)條件下的由水資源配置的決策模型、方案評價模型及預(yù)案庫等構(gòu)成的水資源智能配置模式。

4.3.2 復(fù)雜水資源系統(tǒng)多目標(biāo)綜合調(diào)度技術(shù) 梯級水庫群聯(lián)合調(diào)度面臨著在水文氣象、調(diào)度模式、供需矛盾、電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等多因素作用下如何尋求多目標(biāo)協(xié)同效益最優(yōu)的難題，需要攻克梯級水庫群的防洪-供水-生態(tài)-發(fā)電綜合調(diào)度、聯(lián)合蓄放水調(diào)度及應(yīng)急調(diào)度、多目標(biāo)調(diào)度模型集成等技術(shù)［35］。防洪-供水-生態(tài)-發(fā)電綜合調(diào)度技術(shù)研究是研究水庫群防洪庫容優(yōu)化分配策略，揭示水庫群調(diào)度模式與用水需求間的映射關(guān)系，科學(xué)合理制定庫群防洪、供水、生態(tài)、發(fā)電調(diào)度方案。蓄放水調(diào)度及應(yīng)急調(diào)度技術(shù)研究是開展流域混聯(lián)水庫群蓄放水規(guī)律研究，制定基于分區(qū)控制的水庫群汛末聯(lián)合蓄水方案，并研究突發(fā)水安全事件的精準(zhǔn)、實(shí)時、快速及協(xié)同應(yīng)急預(yù)警調(diào)度方式。梯級水庫群多目標(biāo)調(diào)度模型集成技術(shù)研究是開展以多主體之間競爭博弈關(guān)系和嵌套關(guān)系為基礎(chǔ)的綜合調(diào)度集成方法與技術(shù)研究，提出混合云架構(gòu)的水庫群智能云服務(wù)平臺集成技術(shù)。

4.3.3 水利工程群非線性耦聯(lián)智能控制技術(shù) 明渠非恒定流輸水的水動力學(xué)過程具有強(qiáng)耦合、大時滯等非線性控制特點(diǎn)，導(dǎo)致傳統(tǒng)控制算法具有有限的適用性［36］。非線性是水流、閘/泵站動態(tài)調(diào)節(jié)、渠道水力運(yùn)行要素相互關(guān)聯(lián)的樞紐，是控制系統(tǒng)內(nèi)外協(xié)同、進(jìn)行水力輸移機(jī)理研究的關(guān)鍵。需將控制算法與渠道運(yùn)行方式結(jié)合，開展渠道運(yùn)行方式、控制方式和閘門控制算法的適用性和匹配性研究［37］，重點(diǎn)在于檢驗(yàn)渠道現(xiàn)有運(yùn)行模式、實(shí)現(xiàn)方式和閘門自動控制技術(shù)的合理性和控制精度；研究分段子系統(tǒng)渠道水力特性對控制系統(tǒng)影響的物理機(jī)制，探索合理的渠道運(yùn)行方式，并研制閘泵控制器；改進(jìn)渠道運(yùn)行的閘泵群聯(lián)合控制模式，開發(fā)動態(tài)耦合控制模式和控制算法；研發(fā)冰期輸水過程控制技術(shù)，制定冰期輸水的閘泵群安全調(diào)度操作程序；研究極端、事故條件下的分級、分段控制模式，研發(fā)能夠處理常態(tài)和應(yīng)急工況的閘泵群全自動控制平臺。

5 國家智能水網(wǎng)工程建設(shè)方向淺析

智能水網(wǎng)作為水基礎(chǔ)設(shè)施和信息技術(shù)兩大焦點(diǎn)與前沿領(lǐng)域的交集，被許多國家作為解決區(qū)域水問題的重要途徑并付諸設(shè)施。美國推進(jìn)了國家水配置網(wǎng)絡(luò)工程和區(qū)域以水信息服務(wù)網(wǎng)為主要內(nèi)容的國家“智能水網(wǎng)”建設(shè)。澳大利亞已實(shí)施了SEQ“智能水網(wǎng)工程”、維多利亞“智能水網(wǎng)”和寬灣“智能水網(wǎng)”等工程。以色列以全國輸水系統(tǒng)為骨干基礎(chǔ)，配套靈敏科學(xué)的水資源調(diào)配系統(tǒng)和高效集約用水系統(tǒng)形成的國家“智能水網(wǎng)工程”，極大地改善了以色列的供水狀況。韓國已實(shí)施“智能水網(wǎng)”項(xiàng)目，其目標(biāo)是開發(fā)核心技術(shù)，如水資源獲取和處理、管道網(wǎng)絡(luò)、“智能水網(wǎng)”的子網(wǎng)和微型網(wǎng)的建設(shè)和綜合管理。通過智能水網(wǎng)國際實(shí)踐的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，形成了對于智能水網(wǎng)幾方面進(jìn)展的基本認(rèn)識［38-39］：（1）智能水網(wǎng)是現(xiàn)代治水實(shí)踐和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的交集，因此智能水網(wǎng)的實(shí)踐探索是治水需求和信息化進(jìn)程并行發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物；（2）智能水網(wǎng)是當(dāng)前國際水行業(yè)發(fā)展的主流趨勢，這在許多國家的中長期規(guī)劃和國際大型公司的長遠(yuǎn)業(yè)務(wù)發(fā)展中有所體現(xiàn)；（3）智能水網(wǎng)的應(yīng)用正從水資源調(diào)配與管理領(lǐng)域向外不斷拓展，逐步演變?yōu)楝F(xiàn)代水務(wù)的綜合性載體；（4）智能水網(wǎng)是現(xiàn)代信息技術(shù)、自動化控制技術(shù)與水技術(shù)的集成系統(tǒng)，信息化、自動化、智能化是其共性特征；（5）國際上智能水網(wǎng)的實(shí)踐目前尚處于具體水問題解決策略層面，尚未形成有效的頂層設(shè)計(jì)和系統(tǒng)性的學(xué)術(shù)成果。

我國長期的水利建設(shè)和發(fā)展已為智能水網(wǎng)工程的建設(shè)奠定了良好基礎(chǔ)。國家層面，努力構(gòu)建“四縱三橫”的水資源配置格局，實(shí)施江河整治和生態(tài)保護(hù)，正在組織開展以河湖水系連通和172項(xiàng)重大水利工程的水利基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)建設(shè)；以“金水工程”為龍頭，建設(shè)并不斷完善國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)與平臺，推進(jìn)國家水資源管理系統(tǒng)建設(shè)和國家地下水監(jiān)測工程建設(shè)［40-41］；創(chuàng)新水利發(fā)展的體制機(jī)制，深入推進(jìn)最嚴(yán)格的水資源管理制度和河（湖）長制。近年來，山西省、山東省、河南省、云南省和上海市等地也積極開展了智能水網(wǎng)的實(shí)踐探索。此外，智能電網(wǎng)、智能交通網(wǎng)等其他領(lǐng)域的探索也為智能水網(wǎng)的建設(shè)提供了有益借鑒和參考，為推進(jìn)國家智能水網(wǎng)工程建設(shè)提供了良好的基礎(chǔ)和環(huán)境。

國家智能水網(wǎng)工程即在國家層面踐行智能水網(wǎng)建設(shè)模式，面向國家水安全保障及水治理現(xiàn)代化現(xiàn)實(shí)需求和時代要求，進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，開展國家尺度的水物理網(wǎng)、水信息網(wǎng)和水管理網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)和系統(tǒng)耦合，強(qiáng)化水網(wǎng)智能化升級。具體建設(shè)方向包括：

（1）以空間均衡和高效利用為核心的國家水物理網(wǎng)建設(shè)。通過江河湖庫治理工程、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，增強(qiáng)防洪減災(zāi)應(yīng)急處置的工程能力，形成保障國家防洪安全的物理基礎(chǔ)。通過優(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)水資源開發(fā)利用水平，提升抗旱能力，形成保障社會經(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，降低水資源開發(fā)利用對生態(tài)系統(tǒng)的破壞程度，恢復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，形成保障國家生態(tài)安全的物理基礎(chǔ)。其中，水物理網(wǎng)智能化升級涉及治水理念、規(guī)劃方法和工程技術(shù)等多個層面，其中理念層面關(guān)鍵要樹立人水和諧尊重自然的理念，規(guī)劃層面要統(tǒng)籌好水資源配置、防汛抗旱減災(zāi)、水生態(tài)與環(huán)境保護(hù)等多個目標(biāo)，工程技術(shù)關(guān)鍵要突破安全、綠色、經(jīng)濟(jì)建設(shè)技術(shù)工藝與材料等。

（2）以全面感知和智能輔助決策為核心的國家水信息網(wǎng)建設(shè)。建設(shè)雨情、水情、工情智能化監(jiān)測體系，以增強(qiáng)對潛在水安全風(fēng)險的預(yù)測感知能力，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)性和針對性，從而在決策環(huán)節(jié)保障水安全。建設(shè)遠(yuǎn)程化、自動化、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。其中水信息網(wǎng)的智能化升級要從多業(yè)務(wù)連通、共建共享的角度出發(fā)，圍繞水信息從采集、傳輸、存儲、共享和應(yīng)用的全鏈條展開，包括水循環(huán)立體信息全面精準(zhǔn)感知、多源監(jiān)測智能組網(wǎng)與動態(tài)優(yōu)化、多源水信息融合與同化、水利大數(shù)據(jù)組織與知識挖掘等。

（3）以科學(xué)決策和精準(zhǔn)控制為核心的國家水管理網(wǎng)建設(shè)。按照民生水利、人水和諧等新時期治水理念的指導(dǎo)，不斷完善洪水風(fēng)險管理、最嚴(yán)格水資源管理、水生態(tài)文明和河長制等制度體系，為水資源管理提供頂層制度指導(dǎo)。在水信息網(wǎng)建設(shè)的支撐下，不斷提升自然-社會二元水循環(huán)模擬和預(yù)報能力，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)度決策會商平臺，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)度指令精確和及時實(shí)施。其中水管理網(wǎng)的智能化升級要從業(yè)務(wù)協(xié)同出發(fā)，圍繞水業(yè)務(wù)調(diào)度指令的形成、傳遞、執(zhí)行的過程來展開，重點(diǎn)突破多尺度水文信息精準(zhǔn)預(yù)測預(yù)報、不同配置目標(biāo)實(shí)時優(yōu)化與決策、水調(diào)控工程設(shè)施的精準(zhǔn)控制技術(shù)，并以涉水業(yè)務(wù)管理的體制機(jī)制改革作為保障。

當(dāng)前，我國水利事業(yè)已步入以生態(tài)和智慧為標(biāo)志的新時代，智能水網(wǎng)工程作為先進(jìn)治水理念、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和系統(tǒng)治理實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合體，是驅(qū)動水治理現(xiàn)代化的核心引擎，應(yīng)盡快啟動和實(shí)施“國家智能水網(wǎng)工程”建設(shè)，開展頂層設(shè)計(jì)，出臺指導(dǎo)意見，擬定技術(shù)路線，建立技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施技術(shù)攻關(guān)，選擇合適地區(qū)開展試點(diǎn)工作，加快傳統(tǒng)水網(wǎng)智能化升級，提升國家水安全保障和水治理現(xiàn)代化能力與水平。

致謝：論文撰寫過程中得到王浩院士的系統(tǒng)指導(dǎo)，蔣云鐘、趙勇、胡鵬、桑學(xué)鋒、尚毅梓和袁平路提供了素材，孟圓負(fù)責(zé)修改了英文摘要，在此一并致謝！