韓國智慧水利建設(shè)實踐與啟示

唐航

摘要：為深入了解韓國智慧水利工作取得的顯著成績，推動我國“智慧長江”建設(shè)，促進治江事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，闡述了韓國水利信息管理現(xiàn)狀，并以京仁阿拉航道、江亭高靈洑智慧水利等工程為例，總結(jié)了韓國智慧水利多方面的技術(shù)與應(yīng)用經(jīng)驗。結(jié)合長江水利委員會水利信息化的實際情況，學習和借鑒韓國在智慧水利工作中的先進經(jīng)驗、理念和技術(shù)，提出了建設(shè)智慧長江的建議：增強綜合感知能力;強化分析處理能力;拓展智慧應(yīng)用能力;推動信息全面共享?？蔀橹腔坶L江建設(shè)提供有益借鑒。

關(guān)鍵詞：智慧水利;智慧長江;水利信息化;韓國

中圖法分類號：TV213文獻標志碼：A DOI：10.15974/j.enki.slsdkb.2019.05.001

1背景

韓國是國際上較早提出智慧水利概念的國家之一，在智慧水利領(lǐng)域處于世界前列。該國已基本實現(xiàn)水資源管理現(xiàn)代化以及水量、水質(zhì)和水生態(tài)監(jiān)測的全覆蓋，大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，智慧水利管理系統(tǒng)在水資源管理和水生態(tài)環(huán)境保護與修復(fù)中得以成功應(yīng)用，效果良好。

韓國年平均降水量1277mm，為世界平均降水量的1.6倍。徑流時空分布不均，6-9月徑流量占全年的74.14%，10月至次年5月的占比為25.86%，與我國漢江流域降雨分布相同。學習和借鑒其在智慧水利工作中的先進經(jīng)驗、理念和技術(shù)，特別是全覆蓋水監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)用，以及智慧水利推進水利現(xiàn)代化的成功經(jīng)驗和做法，將有助于長江水利委員會（以下簡稱“長江委”）開展“智慧長江”建設(shè)，加快推進水利現(xiàn)代化，促進治江事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

2韓國水信息綜合管理現(xiàn)狀

2.1韓國水利管理機構(gòu)概況

韓國水管理組織體系包括水管理政策協(xié)調(diào)機構(gòu)、水行政主體（各主管部門）和政策執(zhí)行機構(gòu)（地方政府）。隸屬于總理辦公室的水管理政策協(xié)調(diào)委員會從宏觀上對水管理政策進行調(diào)控。水行政主體由環(huán)境部、國土建設(shè)交通部、農(nóng)林部、行政自治部和產(chǎn)業(yè)資源部5個部門組成。國土建設(shè)交通部和環(huán)境部分別負責水資源量與水質(zhì)的全面管理，地方國土管理廳和環(huán)境管理廳為與之相對應(yīng)的地方執(zhí)行機構(gòu)，下設(shè)水資源公社與環(huán)境管理公司。

韓國河流分為11個流域，其中由韓國水資源公社（K-water）管理的4個較大水系（漢江、洛東江、錦江河、榮山江）分別設(shè)有流域議事協(xié)調(diào)機構(gòu)。這些機構(gòu)由中央、地方政府部門和利益相關(guān)者組成，其職責是針對流域內(nèi)的防洪、供水、水力發(fā)電、水工程調(diào)度、水環(huán)境保護和生態(tài)修復(fù)治理等事項進行協(xié)商。達成一致意見后，由相關(guān)職能部門負責辦理。該機制的運行，既滿足了流域的整體利益，又兼顧了區(qū)域和部門的局部需求，值得在長江流域綜合管理體制機制探索工作中借鑒。

漢江防洪辦公室隸屬韓國國土建設(shè)交通部，是該國四大流域防洪機構(gòu)之一，下設(shè)綜合管理、水文監(jiān)測預(yù)報、電氣通信和河流信息中心等部門。該機構(gòu)主要職責和任務(wù)與我國流域機構(gòu)防汛抗旱總指揮部辦公室和水文部門大體類同，是保護人民生命財產(chǎn)不受洪水危害，穩(wěn)定供水，均衡水資源配置，保障水資源安全;其主要業(yè)務(wù)活動是水文信息采集、防洪預(yù)案制訂，實時智慧水管理系統(tǒng)建立與運行、洪水預(yù)報和水資源調(diào)度。

2.2韓國水利信息管理現(xiàn)狀

K-water是韓國智慧水利建設(shè)的主要實施機構(gòu)，是環(huán)境部下屬的國有企業(yè)，利用信息化技術(shù)優(yōu)勢，在水文監(jiān)測預(yù)警、防洪減災(zāi)、水資源管理、水環(huán)境保護和水生態(tài)修復(fù)等方面進行了一系列成功實踐。K-water水資源管理運行調(diào)度中心負責韓國70座跨區(qū)域和地方性的水設(shè)施管理，實時接收446個水文監(jiān)測站點和232處視頻監(jiān)控的信息。該中心整合了各主要涉水部門的信息，將氣象分析和流域內(nèi)的降雨預(yù)報、水文觀測和實時預(yù)報、水質(zhì)監(jiān)測、水庫調(diào)度與供水、防洪減災(zāi)和水力發(fā)電調(diào)度等功能集于一屏，并提供智能化應(yīng)對措施方案。該中心利用現(xiàn)代信息技術(shù)，實時監(jiān)控所管轄四大江河的狀況，實時監(jiān)控韓國20座多功能大壩、14座供水壩、17座堰和京仁阿拉航道的調(diào)度管理，系統(tǒng)調(diào)配與調(diào)度水資源工程，實現(xiàn)有效的監(jiān)督管理。由三星等韓國主要信息科技公司開發(fā)的智慧水利系統(tǒng)（smart Water），通過數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)應(yīng)用創(chuàng)新，賦予水資源新價值，從而實現(xiàn)智慧水利建設(shè)與管理。

漢江防洪辦公室在其管轄的4.6萬km范圍內(nèi)，布設(shè)153個雨量站、147個水位站、17個自動流量測站和2部測雨雷達，通過先進的水文監(jiān)測設(shè)備和手段，可實現(xiàn)主要水文監(jiān)測要素自動化和全覆蓋，洪水預(yù)報和水資源管理等業(yè)務(wù)信息化和智能化水平較高。在水信息綜合管理系統(tǒng)方面：①利用水資源管理信息系統(tǒng)（WAMIS），為公眾提供水利、氣象相關(guān)的300余種信息;②利用水管理信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（WINS），與13家地方單位共享82項信息;③利用河流管理地理信息系統(tǒng)（RIMGIS）分享全國河流地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和河流控制主規(guī)劃，服務(wù)于漢江智慧水管理系統(tǒng)。

3韓國智慧水利典型應(yīng)用

（1）京仁阿拉航道工程。該航道連接漢江和西海，是韓國漢江流域和堀浦川流域分洪工程的重要組成部分。該工程采用韓國頂尖的環(huán)保技術(shù)，科學控制航道內(nèi)水域鹽度，維護航道內(nèi)水生態(tài)系統(tǒng)平衡，加之運用工程遠程數(shù)字監(jiān)控實現(xiàn)無人運行調(diào)度，是名副其實的智慧水利工程。京仁阿拉航道管理中心見圖1。

（2）江亭高靈洑智慧水利工程（見圖2）。該工程是洛東江智慧水利和生態(tài)修復(fù)的重要工程，建于2012年9月，耗資2.5億美元，主要任務(wù)是確保供水、防洪、水力發(fā)電、生態(tài)修復(fù)和環(huán)境提升等。江亭高靈洑智慧堰壩采用基于ICT（自動在線測試儀）的流域管理系統(tǒng)（見圖3），對洛東江流域多功能堰壩群（2壩8堰）進行管理，流域防洪與河道水量保障得到明顯改善，水生態(tài)修復(fù)效果突出。

（3）ARC智慧水文化展館（見圖4）。該館建筑面積達3200km，是2012年韓國世博會利用科技手段為宣傳韓國河流治理成就而建造的高標準河流文化館，主要向世界展現(xiàn)韓國在河流生態(tài)修復(fù)和智慧水利建設(shè)領(lǐng)域取得的成果和經(jīng)驗，是韓國水與自然文化的體驗中心，也是利用信息化和大數(shù)據(jù)等高科技手段建成的水文化館，館內(nèi)設(shè)有“河流與人”“河流與音樂”“河流與文學”“河流與娛樂”和“河流與時問”等多個專題區(qū)域。

（4）大青多目標水壩和百濟水生態(tài)修復(fù)工程。該壩1980年建成，是韓國大田和青州的供水水源地。大青壩的建設(shè)目標包括供水、防洪、水力發(fā)電、水源區(qū)保護和提高人民生活水平。大壩與韓國水資源管理信息系統(tǒng)（sWMI）、水資源調(diào)度系統(tǒng)和Smart Water連網(wǎng)，保障流域內(nèi)精準的防洪調(diào)度、自動化的水質(zhì)和水情監(jiān)測以及高效輸水供水。為保障水庫常年保持Ib等級水質(zhì)，大壩管理單位需要采取以下措施：①保護水庫周邊環(huán)境，同時支持周邊地區(qū)改善經(jīng)濟項目;②實時監(jiān)測水質(zhì)，監(jiān)控水庫內(nèi)可能發(fā)生的水藻;③拒絕污水入庫，不搞水產(chǎn)養(yǎng)殖，定期清理水庫漂浮物。大壩右側(cè)建有水文化中心，客觀展現(xiàn)了工程建設(shè)前后的環(huán)境、經(jīng)濟變化，宣傳水環(huán)境治理的必要性和合理利用水環(huán)境的重要性，把供水、水資源保護和水文化宣傳融為一體。

（5）百濟堰水生態(tài)修復(fù)工程。該工程是韓國錦江修復(fù)工程之一，其主要作用包括：①水資源聯(lián)合調(diào)度;②修建魚道并進行生態(tài)調(diào)水，改善和修復(fù)區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境;③興建汽車宿營區(qū)、娛樂區(qū)和沿河的生態(tài)河流公園等。

4韓國智慧水利技術(shù)與應(yīng)用經(jīng)驗

（1）在制度上，基于行業(yè)管理和區(qū)域管理的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，韓國水利管理中部分引入了企業(yè)作為管理的主體。

（2）在理念上，韓國非常注重水利工程的多目標實現(xiàn)、水利工程群的聯(lián)動、水資源綜合效益的發(fā)揮。同時，還非常重視水文化建設(shè)和吸引社會公眾的參與和關(guān)注。

（3）在技術(shù)上，K-water將目前最先進的信息化手段集中運用到水資源管理過程中;信息數(shù)據(jù)獲取便捷、高效，無線wifi基本全覆蓋，信息化、智能化應(yīng)用的生態(tài)環(huán)境較為健全;高度重視數(shù)據(jù)積累、生產(chǎn)和共享，信息化決策支持拓展有效，為水資源管理迅速決策提供有力技術(shù)支撐;在線響應(yīng)貫穿始終，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用很普及。

具體來說，韓國水利工程采用智能控制和管理，在洛東江綜合統(tǒng)一管理、京仁阿拉航道水質(zhì)管理等方面實現(xiàn)部分智慧應(yīng)用。

（1）在站網(wǎng)監(jiān)測方面，涉及大壩、發(fā)電廠、閘門、航道和地下水等涉水對象，在線、視頻等各種監(jiān)測統(tǒng)一管理，完成水量、水質(zhì)、水生態(tài)和水工程監(jiān)測的全覆蓋。

（2）在資源整合共享方面，采用跨部門、跨區(qū)域、跨行業(yè)的綜合水管理，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)一元化和水網(wǎng)地圖數(shù)字化，涉水信息統(tǒng)一監(jiān)控與管理，信息化全面支撐水業(yè)務(wù)。在對外服務(wù)方面，建立智慧水管理系統(tǒng)，為公眾提供Mv water統(tǒng)一服務(wù)，每月定期提供咨詢情報，建立完善發(fā)布統(tǒng)一網(wǎng)站。

（3）在新技術(shù)應(yīng)用方面，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)廣泛應(yīng)用，數(shù)據(jù)挖掘充分，運用可視化管理，完成了多個智能的水業(yè)務(wù)應(yīng)用，初步實現(xiàn)水資源管理現(xiàn)代化。例如在大田市河流中安裝多個無人自記站、魚道監(jiān)測站和預(yù)警廣播系統(tǒng)，均采用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以實現(xiàn)智能預(yù)警告警。

5智慧長江建設(shè)啟示

按照“水利工程補短板、水利行業(yè)強監(jiān)管”的水利改革發(fā)展總基調(diào)和“安瀾、綠色、和諧、美麗”4個長江的目標，對比韓國水利信息化建設(shè)發(fā)展水平，長江委水利信息化還存在明顯的短板和弱項，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。①監(jiān)測感知能力不足，特別是在河湖水域岸線、濕地、水生態(tài)、河道采砂和涉水工程管理等方面，對水域空間的監(jiān)測還有空白;水文站網(wǎng)布局存在不平衡，省界（國界）斷面站網(wǎng)不足;監(jiān)測手段和方法也需要現(xiàn)代化。②業(yè)務(wù)領(lǐng)域信息化發(fā)展不平衡不充分，“水流”管理方面的信息化工作有基礎(chǔ)但有短板，“水盆”（水域空間）管理方面的信息化是弱項甚至空白;大數(shù)據(jù)和人工智能的應(yīng)用還未起步;監(jiān)督管理方面的信息化薄弱，對“水利行業(yè)強監(jiān)管”的支持和服務(wù)能力欠缺。③信息資源整合深度不夠，水利系統(tǒng)內(nèi)部橫向整合共享不足，信息使用效率不高，業(yè)務(wù)協(xié)同不夠;流域內(nèi)部門問、行業(yè)問信息共享困難，缺乏信息共享協(xié)作機制。

韓國的防洪、供水、水環(huán)境、灌溉和發(fā)電等部門或企業(yè)，按照職責分工，采取不同方式管理水資源;但相關(guān)的涉水監(jiān)測信息，互為補充，有效共享。對長江委而言，需要根據(jù)流域自身特點和工作實際，不斷推進涉水信息資源共享和提升智慧水利信息化技術(shù)水平。

（1）增強綜合感知能力。優(yōu)化整合已建站網(wǎng)，補充完善站網(wǎng)布局，建成一批集水資源、水環(huán)境、水生態(tài)、泥沙和水土保持等一站式綜合站網(wǎng)，提高監(jiān)測自動化水平，實現(xiàn)一站多能。廣泛采用衛(wèi)星遙感、無人機監(jiān)測、視頻監(jiān)視、移動物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，在現(xiàn)有監(jiān)測站網(wǎng)基礎(chǔ)上，充分利用4G/5G技術(shù)，進一步擴大感知范圍，加快構(gòu)建流域“空天地一體化”全覆蓋綜合水監(jiān)控體系。

（2）強化分析處理能力。整合集成流域內(nèi)水利系統(tǒng)已有涉水信息，匯集接入自然資源、生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)、交通等其他部門的涉水數(shù)據(jù)，強化大數(shù)據(jù)和人工智能的應(yīng)用，逐步建成長江流域水安全與水生態(tài)修復(fù)大數(shù)據(jù)中心。

（3）拓展智能應(yīng)用能力。積極引進物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)，以水調(diào)度與水資源綜合管理系統(tǒng)（水流管理）和河湖保護與綜合管理系統(tǒng)（水域空間管理）為主要業(yè)務(wù)支撐，以流域監(jiān)管綜合政務(wù)系統(tǒng)為紐帶，構(gòu)建長江流域全覆蓋水監(jiān)控系統(tǒng)，分階段實現(xiàn)水流管理和水域空間管理的智能應(yīng)用，為長江保護與治理提供信息支持與服務(wù)。

（4）推動信息全面共享。目前已有的相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)及成果分散在相關(guān)部門，建議長江委在統(tǒng)一規(guī)劃指導(dǎo)下，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)推進有關(guān)行業(yè)和流域各地的涉水信息監(jiān)測體系建設(shè)，各涉水部門分工負責，共同推動建立流域涉水信息共享機制。同時，應(yīng)加強行業(yè)內(nèi)水資源、水環(huán)境、水生態(tài)監(jiān)測等的技術(shù)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)信息共享，不斷提升流域綜合管理的水信息支撐。

借鑒韓國智慧水利應(yīng)用經(jīng)驗，發(fā)展適合長江流域水旱災(zāi)害防御、水資源管理、水生態(tài)保護等業(yè)務(wù)的智慧信息系統(tǒng)，有助于長江委更好履行流域水行政管理職責，推進長江流域水利信息現(xiàn)代化，為今后一個階段治江事業(yè)和長江經(jīng)濟帶建設(shè)提供技術(shù)支撐。