推進智慧水利建設(shè)的思考路徑

緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了1篇推進智慧水利建設(shè)的思考路徑，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！

0引言

“十四五”時期是我國全面開啟社會主義現(xiàn)代化國家新征程、向第二個百年奮斗目標進軍的第一個五年，也是搶抓信息革命歷史機遇，加快全面數(shù)字化發(fā)展和政府治理數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型的攻堅期和關(guān)鍵期[1]。黨的十九大明確提出要建設(shè)網(wǎng)絡(luò)強國、數(shù)字中國、智慧社會，智慧水利是智慧社會的重要組成部分，是推進新時代水利現(xiàn)代化的重要舉措[2]，也是水利信息化的發(fā)展方向。為貫徹落實《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》提出的“構(gòu)建智慧水利體系，以流域為單元提升水情測報和智能調(diào)度能力”要求，水利部黨組將智慧水利建設(shè)作為推動新階段水利高質(zhì)量發(fā)展六條實施路徑之一的決策部署[3]，印發(fā)了《關(guān)于大力推進智慧水利建設(shè)的指導(dǎo)意見》和《智慧水利建設(shè)頂層設(shè)計》，制定了《“十四五”智慧水利建設(shè)規(guī)劃》和《“十四五”期間推進智慧水利建設(shè)實施方案》[4，5]，明確以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為主線[6]，以數(shù)字化場景、智慧化模擬、精準化決策為路徑，以構(gòu)建數(shù)字孿生流域為核心，全面推進算據(jù)、算法、算力建設(shè)[7，8]，加快構(gòu)建具有“四預(yù)”功能的智慧水利體系，為新階段水利高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐和強力驅(qū)動[9，10]。2022年5月，江西省高規(guī)格召開了全省水利高質(zhì)量發(fā)展大會，明確提出要以改革創(chuàng)新為動力，加快建設(shè)智慧水利，高水平提升水利治理能力；6月，中共江西省委、江西省人民政府印發(fā)了《關(guān)于推進全省水利高質(zhì)量發(fā)展的意見》，按照省委、省政府深入推進發(fā)展和改革雙“一號工程”的決策部署，在推進智慧建設(shè)方面，提出建設(shè)數(shù)字孿生流域，打造水利智能應(yīng)用等，目的是要構(gòu)建智能暢通的智慧水利體系。江西省智慧水利建設(shè)仍處于起步階段，因此，理清江西智慧水利現(xiàn)狀，認清所面臨的形勢，明確發(fā)展目標與建設(shè)思路對江西省智慧水利建設(shè)具有重要意義。

1江西智慧水利建設(shè)發(fā)展情況

1.1發(fā)展現(xiàn)狀

2017年全國兩會提出開展智慧水利建設(shè)以來，江西省高度重視，積極踐行“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”治水思想，積極籌措資金開展智慧水利建設(shè)，已取得初步成效。一是算據(jù)基礎(chǔ)不斷夯實。依托山洪災(zāi)害、水庫自動測報、水資源監(jiān)控能力等項目，建設(shè)了水文（流量）站、水位站、雨量站、視頻監(jiān)控站等監(jiān)控站點，基本實現(xiàn)水位、流量、降雨量等要素的自動監(jiān)測[11，12]。二是算力能力不斷提升。建成水利云平臺，制定了微服務(wù)開發(fā)框架及標準規(guī)范；建成覆蓋省、市、縣、鄉(xiāng)四級1690個節(jié)點的水利骨干網(wǎng)絡(luò)[13]，實現(xiàn)上連水利部，下連市、縣、鄉(xiāng)和重點工程管理單位，為數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸與共享奠定了基礎(chǔ)。三是算法不斷完善。面向流域防洪與水資源調(diào)度初步構(gòu)建氣象洪水預(yù)報、防洪調(diào)度[14]等模型，開展了視頻識別等智能模型建設(shè)，并在實際工作中得到初步應(yīng)用。

1.2面臨的困難和挑戰(zhàn)

隨著智慧水利建設(shè)的深入推進，江西省水利信息化工作逐漸面臨更多的困難與挑戰(zhàn)。智慧水利的實際建設(shè)、實際方向和建設(shè)需求存在一定差異，全面建設(shè)性還有較大欠缺[15]。（1）算據(jù)基礎(chǔ)薄弱。目前大部分水利設(shè)施要實現(xiàn)全面、多方位感知還存在較大差距。部分區(qū)域監(jiān)測手段不足，難以實現(xiàn)與物理流域的精準性、同步性。數(shù)據(jù)治理和價值挖掘方面，未建立完整的數(shù)據(jù)模型，難以保證數(shù)據(jù)質(zhì)量；未建立健全物理流域及水利工程等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的更新機制，各部門之間數(shù)據(jù)資產(chǎn)不明晰，未建立數(shù)據(jù)共享機制，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)多源問題。（2）算法智慧化水平不高。大多數(shù)開發(fā)的水利專業(yè)模型僅具備常規(guī)計算分析功能，與實時更新、全過程、動態(tài)反饋的智慧化模擬目標還有一定的差距，核心和關(guān)鍵作用體現(xiàn)不夠。水利專業(yè)模型研究還不深入，如對降雨、產(chǎn)流、匯流演進全過程洪水形成演變規(guī)律，河道泥沙演變趨勢及江湖關(guān)系變化機理的技術(shù)研究都處于起步階段，面向流域防洪的氣象洪水預(yù)報模型的預(yù)見期不長，面向水資源管理與調(diào)配的水資源預(yù)報調(diào)度模型精度不高；知識平臺方面，初步梳理了歷史調(diào)度方案庫、專家經(jīng)驗庫等知識庫，但是業(yè)務(wù)領(lǐng)域的知識表達與融合應(yīng)用仍屬空白，難以支撐變化流場下數(shù)字孿生流域，多維度多時空尺度的高保真模擬與同步交互調(diào)度。（3）算力資源飽和。受多種條件限制，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施分散，計算資源和存儲資源有限，無法滿足水利海量數(shù)據(jù)的挖掘分析，大場景渲染展示等情景的需求。網(wǎng)絡(luò)通信帶寬狹窄，部分環(huán)境惡劣的地區(qū)仍存在盲區(qū)，難以支撐數(shù)字孿生流域與物理流域交互的精準性、同步性、及時性。

2發(fā)展目標

江西省智慧水利建設(shè)應(yīng)著力于當下的困境與不足，深入分析業(yè)務(wù)需求，梳理應(yīng)用數(shù)據(jù)資源，以新一代信息技術(shù)的深度應(yīng)用，實現(xiàn)水利應(yīng)用的深度融合。根據(jù)全省水利系統(tǒng)的全要素監(jiān)測感知能力，充分運用云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能等新一代信息技術(shù)[16]，強化水利業(yè)務(wù)與信息技術(shù)深度融合，深化業(yè)務(wù)流程優(yōu)化和工作模式創(chuàng)新，夯實水利數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，提升算法智慧化水平，完善信息基礎(chǔ)設(shè)施，構(gòu)建與水利部、流域管理機構(gòu)互連共享的、服務(wù)各層級水利部門的省級數(shù)字孿生平臺[17]，建立涵蓋流域防洪、水資源管理與調(diào)配、水利工程建設(shè)和運行管理等領(lǐng)域的“2+N”智能業(yè)務(wù)應(yīng)用體系，建立多層級、一體化、主動感知、智能防御的水利網(wǎng)絡(luò)安全體系[18]，建成以“全面感知、互聯(lián)互通、深度整合、廣泛共享、智慧應(yīng)用”為特點的智慧水利體系，促進水利信息化提檔升級，為新階段水利高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐與強力驅(qū)動[19，20]。江西省智慧水利總體框架如圖1所示。

3幾點思考與建議

推進江西省智慧水利建設(shè)，要按照“數(shù)字為體、業(yè)務(wù)為魂，系統(tǒng)規(guī)劃，基礎(chǔ)先行”的工作思路，充分利用前期已有基礎(chǔ)，通過強基礎(chǔ)、搭平臺、促應(yīng)用，深入推進水利數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)整合，持續(xù)夯實水利信息化基礎(chǔ)，積極推進數(shù)字孿生流域先行先試，推出一批水利智能業(yè)務(wù)應(yīng)用，加快實現(xiàn)水利治理體系和治理能力現(xiàn)代化。

3.1夯實水利數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享

在江西省水利物聯(lián)網(wǎng)平臺的基礎(chǔ)上，逐步加強水文基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，構(gòu)建現(xiàn)代化水文站網(wǎng)，強化遙感衛(wèi)星、無人機航測、無人船、水下機器人、測雨雷達等新型基礎(chǔ)設(shè)施綜合應(yīng)用，擴大感知范圍，實現(xiàn)感知物聯(lián)化，初步構(gòu)建空天地一體化感知體系。為提高各類數(shù)據(jù)的可用性和使用的便捷度、發(fā)揮數(shù)據(jù)底板在支撐業(yè)務(wù)應(yīng)用方面的價值，要充分利用江西省水利一張圖和江西省水利數(shù)據(jù)中心前期已有基礎(chǔ)，重點圍繞流域、河流、水庫、監(jiān)測站點、堤防、農(nóng)村供水工程等水利對象，加快數(shù)據(jù)資源與服務(wù)建設(shè)，升級完善數(shù)據(jù)模型，構(gòu)建具備水利數(shù)據(jù)“源、匯、存、治、管、用”全鏈路能力的數(shù)據(jù)引擎。同時，以規(guī)范全省數(shù)字孿生流域數(shù)據(jù)底板建設(shè)、匯聚與運行管理為目標，加快制定省級數(shù)據(jù)底板分級標準、數(shù)據(jù)底板數(shù)據(jù)服務(wù)規(guī)范、運行管理規(guī)范等標準規(guī)范，建立江西水利數(shù)據(jù)共享機制，減少數(shù)據(jù)多源情況，實現(xiàn)全省基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)一、監(jiān)測數(shù)據(jù)匯集、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)協(xié)同、空間數(shù)據(jù)一體、共享數(shù)據(jù)融通。

3.2推進水利知識數(shù)字化，提升算法智慧化水平

為滿足數(shù)字孿生流域數(shù)字化場景建設(shè)需求，提升水利模擬仿真預(yù)演可視化的渲染精細度、交互流暢度、場景還原度，建議在數(shù)據(jù)底板基礎(chǔ)上，對水利一張圖空間地理服務(wù)引擎進行升級，推進數(shù)字模擬仿真引擎建設(shè)，依托江西水利廳現(xiàn)有水利云平臺，構(gòu)建高效率、高可用和可彈性伸縮的支撐架構(gòu)，提升三維空間數(shù)據(jù)管理、服務(wù)的能力，支撐全省數(shù)字孿生流域大規(guī)模三維數(shù)據(jù)資產(chǎn)的生產(chǎn)、管理、服務(wù)和高保真渲染。同時加快水利專業(yè)模型、智能識別模型技術(shù)攻關(guān)，深入研究流域自然規(guī)律，創(chuàng)新升級現(xiàn)有模型，融合流域多元信息升級改造，提升算法精度和智慧化水平。以江西省水利廳水旱災(zāi)害防御處大量防汛抗旱資料為基礎(chǔ)，開展水利知識提取組織與挖掘處理，充分共享江西省國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)已有成果，整合相關(guān)水利知識包括專家?guī)臁?yīng)急預(yù)案、應(yīng)急響應(yīng)、應(yīng)急保障、預(yù)報調(diào)度、災(zāi)害現(xiàn)場支持等資料，形成水利知識圖譜庫，實現(xiàn)水利知識數(shù)字化；加快構(gòu)建水利知識引擎，實現(xiàn)知識抽取、存儲、搜索和表達等功能，為數(shù)字孿生流域決策分析提供知識依據(jù)。

3.3升級擴展信息基礎(chǔ)設(shè)施，提升算力水平

為保障數(shù)字孿生流域水雨情、工情等監(jiān)測要素高速、穩(wěn)定、可靠傳輸，要升級擴展水利信息網(wǎng)，強化新一代5G、微波等新型傳輸技術(shù)應(yīng)用，在重點區(qū)域增設(shè)北斗三號通信信道，提升應(yīng)急通信保障能力。加快構(gòu)建與水利部、其他省級水利云互聯(lián)互通的省級水利云中心，同時貫通省市縣三級和省內(nèi)流域、水利工程管理機構(gòu)。補充建設(shè)高性能計算設(shè)施，完善AI算力基礎(chǔ)設(shè)施，為數(shù)字孿生流域建設(shè)提供統(tǒng)一的計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)、安全資源。

3.4推進“2+N”業(yè)務(wù)應(yīng)用

（1）流域防洪“四預(yù)”應(yīng)用。通過獲取河道水情、水庫水情、氣象預(yù)報以及險工情等信息，基于水文水動力模型、洪水預(yù)報模型等對不同調(diào)度預(yù)案的運行情況進行可視化展示及推演模擬，實現(xiàn)山洪預(yù)警、水庫河道水位預(yù)警、應(yīng)急值守、應(yīng)急調(diào)度、會商管理等綜合指揮。可通過樂安河流域、峽江水利樞紐工程數(shù)字孿生流域先行先試建設(shè)，探索中小流域防洪和水工程防洪調(diào)度“四預(yù)”應(yīng)用；推進贛江流域智慧防洪“四預(yù)”系統(tǒng)建設(shè)，實現(xiàn)流域重要防洪工程調(diào)度模擬、防洪重點區(qū)域的洪水過程模擬、防洪形勢分析、調(diào)度預(yù)演評估、方案優(yōu)選推薦等防洪智能應(yīng)用，通過預(yù)報調(diào)度結(jié)果與數(shù)字孿生流域的實時交互，實現(xiàn)贛江流域水利工程運行實時同步監(jiān)控和精準調(diào)度。（2）水資源管理與調(diào)配。在省級L2級數(shù)據(jù)底板基礎(chǔ)上，構(gòu)建江西省五河流域水資源管理目標、取用水管理數(shù)字化場景，基于來水預(yù)測模型、地下水數(shù)值模擬模型、水量調(diào)度模型等水文水資源模型，依托已有水文水資源業(yè)務(wù)系統(tǒng)和江西省水資源管理平臺，接入江西省重點流域水資源總量、取用水量監(jiān)測站點的監(jiān)測信息，實現(xiàn)用水限額、生態(tài)流量等紅線指標預(yù)報、預(yù)警，通過分析不同來水條件下水資源供需平衡的趨勢，實現(xiàn)水資源管理與調(diào)配智慧化模擬預(yù)演，支撐水量調(diào)度計劃編制、決策及備案，提升水資源動態(tài)監(jiān)管與精細化配置調(diào)度能力。（3）水利工程建設(shè)與運行管理。基于水庫工程管理平臺、江西省水利建設(shè)市場信用信息平臺，收集整合水利工程規(guī)劃、設(shè)計和建設(shè)等相關(guān)數(shù)據(jù)，擴展工程項目立項、設(shè)計、建設(shè)實施、竣工驗收等功能，加強BIM、視頻AI等技術(shù)應(yīng)用，強化水利工程項目建設(shè)管理。建議在江西省水利工程運行管理系統(tǒng)、江西省國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)基礎(chǔ)上，整合工程運行的人員、物資、安全運行、維養(yǎng)修護等數(shù)據(jù)，構(gòu)建工程運行安全評估預(yù)警、工況視頻智能識別等模型，實現(xiàn)水利工程安全管理運行預(yù)演應(yīng)用，提升水利工程安全運行管理水平。（4）水土保持治理管理。建議依托全國水土保持信息管理系統(tǒng)，完善水土保持數(shù)據(jù)庫，形成江西省水土保持一張圖。推進水土保持智能模型研究，加快構(gòu)建水土保持規(guī)劃管理、水土保持監(jiān)測管理、水土流失監(jiān)管風險預(yù)警、水土保持治理管理等功能的智慧水土保持應(yīng)用體系，實現(xiàn)水土保持智慧化模擬和精準化決策。（5）探索VR智能應(yīng)用建設(shè)。建議充分發(fā)揮江西省VR數(shù)字產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，結(jié)合先行先試工作，在峽江水利樞紐工程開展VR巡查檢查、VR險情處置等應(yīng)用建設(shè)。立足于虛擬現(xiàn)實3D技術(shù)，依托電排站、堤防、導(dǎo)托渠的高精度建模，實現(xiàn)對電排站、堤防等區(qū)域的巡檢；將安全事故以及洪澇災(zāi)害類險情處置還原到虛擬世界中，搭配多人聯(lián)機系統(tǒng)實現(xiàn)多人實時交互訓(xùn)練，提升險情處置能力。3.4構(gòu)牢網(wǎng)絡(luò)安全防線網(wǎng)絡(luò)安全體系是智慧水利的重要組成部分，要以持續(xù)健全全省水利網(wǎng)絡(luò)安全體系為宗旨，加強頂層設(shè)計，出臺江西省水利關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施安全保護工作方案[19，20]，建立健全數(shù)據(jù)安全管理制度；基于已有網(wǎng)絡(luò)安全防護基礎(chǔ)，不斷強化網(wǎng)絡(luò)安全能力建設(shè)；強化網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)督檢查，建立網(wǎng)絡(luò)安全“查、改、罰”監(jiān)管機制，提高信息通報、應(yīng)急處置能力。定期開展安全檢測評估，掌握風險漏洞情況。同時加強網(wǎng)絡(luò)安全宣傳，提升水利行業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全意識[21]。

4結(jié)語

“十四五”時期智慧水利建設(shè)將推進水利信息化從數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化向智能化轉(zhuǎn)變，對江西省來說是一項涉及面廣，技術(shù)和資金密集的系統(tǒng)工程。本文基于江西省智慧水利建設(shè)現(xiàn)狀，全面梳理了江西省智慧水利建設(shè)資源與應(yīng)用，初步提出“十四五”時期江西省智慧水利的發(fā)展目標。從算據(jù)、算法、算力、“2+N”智能業(yè)務(wù)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)安全體系等五個方面，給出江西省智慧水利建設(shè)的幾點思路與建議。通過夯實水利數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、提升算法智慧化水平、完善信息基礎(chǔ)設(shè)施、筑牢網(wǎng)絡(luò)安全體系，為智慧水利建設(shè)提供基礎(chǔ)支撐能力；同時推進流域防洪、水資源管理與調(diào)配等業(yè)務(wù)應(yīng)用建設(shè)，發(fā)揮江西省VR數(shù)字產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，探索VR技術(shù)等高新技術(shù)在數(shù)字孿生工程的試點應(yīng)用，實現(xiàn)江西“數(shù)字水利”向“智慧水利”的跨越。

參考文獻：

[1]人民網(wǎng).開啟新時代數(shù)字政府建設(shè)新篇章[OL].[2022，6，30].

[2]孟迎.大數(shù)據(jù)時代水利信息化創(chuàng)新建設(shè)中的應(yīng)用研究[C].2021（第九屆）中國水利信息化技術(shù)論壇論文集.2021：364-375.

[3]水利部印發(fā)關(guān)于推進智慧水利建設(shè)的指導(dǎo)意見和實施方案[J].水利建設(shè)與管理，2022，42（1）：5.

[4]梁謙剛.智慧水利建設(shè)指導(dǎo)意見出爐概念股聞訊而動[N].證券時報，2022-01-07（A07）.

[5]蔣云鐘，劉家宏，梅超.智慧水利DIS體系構(gòu)建研究與展望[J].中國水利水電科學研究院學報（中英文），2022，20（06）：492-496.

[6]加快推動湖南水利高質(zhì)量發(fā)展———訪湖南省水利廳黨組書記羅毅君[J].湖南水利水電，2022（01）：1.

[7]安靜，宋學平，孟昊，等.基于KingSCADA軟件在引水工程調(diào)度中心的應(yīng)用[J].云南水力發(fā)電，2022，38（4）：287-292.

[8]水利部網(wǎng)絡(luò)安全與信息化領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室．智慧水利建設(shè)頂層設(shè)計（水信息〔2021〕323號）[A]．北京：中華人民共和國水利部，2021．

[9]曾焱，程益聯(lián)，江志琴，等.“十四五”智慧水利建設(shè)規(guī)劃關(guān)鍵問題思考[J].水利信息化，2022（1）：1-5.

[10]黃艷.數(shù)字孿生長江建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)與試點初探[J].中國防汛抗旱，2022，32（2）：16-26.

[11]關(guān)興中，熊飚.江西水文信息化建設(shè)初探[J].江西水利科技，2007（4）：228-232.

[12]佚名.鄂竟平檢查指導(dǎo)河北省雄安新區(qū)防汛工作[J].中國水利，2018（13）：4.

[13]魏超.江西"智慧水利"建設(shè)現(xiàn)狀與發(fā)展對策研究[D].南昌：江西財經(jīng)大學，2021.

[14]徐衛(wèi)明，胡應(yīng)龍，平其俊，等.江西省智慧水利現(xiàn)狀分析及建設(shè)思考[J].江西水利科技，2019，45（1）：64-67.

[15]江星池，何昊，鄧凡.推進長江南京段智慧水利建設(shè)的思考[J].江蘇水利，2021，302（S2）：79-81.

[16]廖曉玉，高遠，金思凡，等.松遼流域智慧水利建設(shè)方案初探[J].中國防汛抗旱，2022，32（2）：40-43.

[17]李騰，劉德龍.水利信息網(wǎng)絡(luò)平臺框架設(shè)計初步研究[J].四川水利，2019，40（2）：98-100.

[18]李伯根，馬紹雄.云南省建設(shè)智慧水文的思考[J].水利信息化，2020（5）：11-14.

[19]劉昌軍，呂娟，任明磊，等.數(shù)字孿生淮河流域智慧防洪體系研究與實踐[J].中國防汛抗旱，2022，32（1）：47-53.

[20]柴慧.淺析新形勢下智慧水利建設(shè)的現(xiàn)狀及未來發(fā)展[J].陜西水利，2022（3）：195-196.

[21]鄭永紅.大數(shù)據(jù)與公共安全預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)[J].法制與社會：旬刊，2018（20）：149-150.

作者:謝敏 韋俊峰 曾斌 單位:江西省防汛信息中心