国家水网工程智能化建设的思考

国家水网工程已经纳入“十四五”规划和2035年远景目标纲要，其中网络化、数字化、智能化被认为是国家水网的高质量发展的重要标志，主要建设思路是围绕国家水网的“纲、目、结”构建智慧化体系，通过提高水利工程的智能化标准，打造传统水利基础设施和新型基础设施相融合的智能水利工程。
1.依托国家水网工程建设形成水利基础设施的智慧化体系
构建国家水网智慧化体系，核心是依托“新基建”和“智慧水利”，提高感知能力和调度与决策支持能力。具体思路是：面向国家水网工程中的江河湖库，以在线精准监测为基础，以网络协同共享为纽带，以数字孪生和智能分析为核心，以智慧调度和自动控制为目标，构建“一网、三中心、N结点”（1+3+N）的国家水网智慧化水利基础设施网络；形成数字孪生国家水网工程。
这其中，“一网”是指联通国家、流域、区域水网，覆盖重大水利工程，集“工程物联、智能控制、智慧调度”融合的一张信息化监测与通信网络。
“三中心”一是以国家水网联合调度中心为中枢，建设国家、流域、区域分级调度中心，形成指挥调度体系，国家水网联合调度中心面向防洪减灾、跨流域水资源调配、应急水量调度，集智慧调度与控制为一体，实现防洪减灾和水资源配置等多目标的联合智慧调度；
二是依托水利大数据中心的核心算力，建设国家水网数据中心，在水利工程中分布式建设工程数据结点，为国家水网工程调度提供算据，国家水网数据中心肩负水利工程数据治理任务，汇聚气象、水情、雨情、墒情、工情、灾情、生态环境和经济社会等多元信息，构建数字江河湖库；
三是以创新为引领，建设国家水网智能计算与技术支持中心，为国家水网工程提供算法，国家水网智能计算与技术支持中心承担智能计算分析、国家水网工程风险预警和智能化创新的功能，通过绘制“国家水网一张蓝图”，构建国家水网工程数字孪生，提高国家水网工程智能化技术标准，加快国家水网工程智能化技术和装备的自主创新，带动水利工程的智能化提升，从水网整体宏观、区域中观、工程微观，预测分析国家水网水资源及防洪安全情势，动态分析预警国家水网的各类风险，开展国家水网风险与安全评估。
“N”结点是指通过推进水利工程与新型基础设施融合创新，将国家水网中既有和规划的大型水库枢纽、引调水工程、河道堤防、蓄滞洪区，按照工程全生命周期数字化、监测感知全面化、分析计算智能化、调度控制自动化、协同共享网络化的标准，建设成为智能水利工程，作为国家水网工程智能化控制结点。

2.建设智能水利工程
提高水利工程的建设标准是确保国家水网工程智能化建设规范有序、提升智能化服务效能的基础技术手段。水利工程智能化建设主要是提升水利工程全生命周期的多维监测、协同联网、预测预警、远程可控、人机可视、在线评估、安全可靠的管控能力，打造传统水利基础设施和新型基础设施相融合的智能水利工程，助力建立水利行业数字转型、水利工程智能升级、水利科技融合创新服务的智能化水利基础设施体系。按照数字设计、智能建造、智慧调度的理念，智能水利工程要建设基于BIM技术的水利工程全生命周期数字化模型，基于物联网和信息网的协同网络及在线监测体系，汇集水情、工情、灾情、生态环境和经济社会等全要素工程数据资源中心，工程全生命周期智能化管控平台和网络安全体系等，实现水利工程在线监测、智能分析、信息共享、业务协同和调度控制。
2021—2035年，几千座水库枢纽工程、数百个引调水工程、几万公里三级以上堤防将开展智能化建设和改造，涉及空天地、水面、水下一体的全要素水利工程立体监测感知技术、高精度在线流量监测、物联网堤防病险监测、基于在线监测的水利工程机电设备状态检修、无人智能装备、自主可靠的控制技术、智能应急处置技术等，将形成万亿级的水利智能化产业。因此必须发挥政府作用和市场机制，两手发力，分步实施，采用共建共享模式构建国家水网工程的数字孪生工程，引导水力发电、引调水等经营性工程由企业主导完成，推进水库枢纽、河道（堤防）、蓄滞洪区等公益性工程由政府主导完成。
预计到2035年，国家水网将全面实现仿真智能化和调度控制自动化，纳入国家水网的水库枢纽、引调水工程、湖泊智能化率达到100%，一级、二级堤防智能化率达到100%，三级堤防和蓄滞洪区智能化率达到40%，基本具备多目标管控能力。到2050年，国家水网工程基于水情、工情、灾情、生态环境和经济社会的智能网络实现全覆盖，水利基础设施智能化率达到100%，国家水网的决策分析和调度控制智慧化率达到100%，水利工程建设与调度运行科技创新能力、智能建造和智慧调度达到国际领先水平。