陜西省現(xiàn)代化水網(wǎng)框架初步研究

惠仲德 劉 哲

（陜西省水文水資源勘測局 西安 710004；陜西省水利水電勘察設(shè)計(jì)研究院 西安 710001）

近年來，發(fā)達(dá)國家城市現(xiàn)代化進(jìn)程驗(yàn)證了信息化發(fā)展走向智慧化的趨勢：美國紐約在世紀(jì)之交就將“更智能化的城市”作為城市信息化下一個十年計(jì)劃的發(fā)展目標(biāo)；2006年新加坡頒布了“智慧國2015”的信息技術(shù)十年發(fā)展目標(biāo)。2012年3月16日，北京市經(jīng)信委發(fā)布《智慧北京行動綱要》，目標(biāo)是到2015年，實(shí)現(xiàn)從“數(shù)字北京”向“智慧北京”全面躍升，北京信息化整體發(fā)展達(dá)到世界一流水平。山西省的山西大水網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)已經(jīng)獲得水利部批準(zhǔn)，將山西境內(nèi)主要河流及大中型水庫相連通，形成“兩縱十橫、六河連通，縱貫?zāi)媳薄M跨東西”的大水網(wǎng)。除此之外，山東、上海、濰坊、桂林、衡水、無錫等多省份和城市都在規(guī)劃構(gòu)建現(xiàn)代化水網(wǎng)。

1 現(xiàn)代化水網(wǎng)的定位和功能

1.1 現(xiàn)代化水網(wǎng)的定位

現(xiàn)代化水網(wǎng)是對區(qū)域、流域水資源配置與利用、水災(zāi)害防御與控制、水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)作出的總體安排，具有較強(qiáng)的宏觀性和系統(tǒng)性。是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會系統(tǒng)四大基礎(chǔ)性網(wǎng)絡(luò)之一，是經(jīng)濟(jì)社會基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的重要組成部分，是社會發(fā)展水利基礎(chǔ)支撐能力的綜合體現(xiàn)，也是水利現(xiàn)代化建設(shè)的集成性載體和全局性抓手。

1.2 現(xiàn)代化水網(wǎng)的基本功能

通過構(gòu)建河湖水系連通供水網(wǎng)絡(luò)體系和水源應(yīng)急通道，提高水資源統(tǒng)籌調(diào)配能力和供水保證率，增強(qiáng)抗旱能力；改變河湖水系連通狀況，疏通行洪通道，維系洪澇水蓄滯空間，提高抗災(zāi)能力，降低災(zāi)害風(fēng)險；改善河湖的水力聯(lián)系，加速水體流動，增強(qiáng)水體自凈能力，提高河湖健康保障能力，修復(fù)保護(hù)水生態(tài)環(huán)境。

（1）高效利用的灌溉和供水安全保障功能

加強(qiáng)基礎(chǔ)供水網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，建立多類型、多水源組成，互連互通的城市供水網(wǎng)絡(luò)，提高城市供水安全保障能力。

（2）科學(xué)合理的防洪除澇功能

通過構(gòu)建水網(wǎng)工程，可提高洪水調(diào)控能力、打通洪澇水通道、維護(hù)洪水滯蓄空間，增強(qiáng)河湖水系的連通性，合理安排洪澇水出路，降低洪水風(fēng)險。

（3）永續(xù)改善的水生態(tài)環(huán)境修復(fù)功能

構(gòu)建現(xiàn)代化水網(wǎng)工程，可逐步恢復(fù)和保護(hù)生態(tài)環(huán)境功能，增強(qiáng)河湖水系的連通性、改善水體循環(huán)狀況、保障基本生態(tài)環(huán)境用水要求，維護(hù)河湖健康。

2 現(xiàn)代化水網(wǎng)構(gòu)建的基礎(chǔ)條件分析

2.1 天然條件

陜西省自北而南有黃河北干流、自西至東則有漢江干流兩條大河縱橫，天然具備了構(gòu)建水網(wǎng)最主要的兩條主骨架，這也是建設(shè)陜西省現(xiàn)代化水網(wǎng)最重要的基礎(chǔ)條件和天然優(yōu)勢。

2.2 初具規(guī)模的供水體系

陜西水利具有悠久而又光輝燦爛的歷史。秦鄭國渠、漢關(guān)中漕運(yùn)、唐長安供水系統(tǒng)，代表了當(dāng)時水利工程建設(shè)的世界先進(jìn)水平。近代興建的“關(guān)中八惠”，開創(chuàng)了中國近代水利先河。新中國成立后，水利建設(shè)取得前所未有的巨大成就，特別是近年來陜西立足省情和水情實(shí)際，部署推進(jìn)渭河整治、漢江整治、引漢濟(jì)渭、東莊水庫、陜北引黃等一批重大工程建設(shè)，加快實(shí)施農(nóng)田水利、中小河流、農(nóng)村飲水、水土保持等民生工程，繪就了現(xiàn)代化水利發(fā)展宏偉藍(lán)圖。

2.3 水利信息化、優(yōu)化調(diào)度的研究積累

通過多年努力建設(shè)，全省已形成較為完善的防汛抗旱指揮調(diào)度系統(tǒng)。形成了覆蓋全省的雨、水、墑、旱、工、災(zāi)情的防汛抗旱信息采集系統(tǒng)。此外，我省已經(jīng)著手開展建設(shè)陜西金水工程。以全省水資源調(diào)配中心建設(shè)為龍頭，全面加快水文、水資源、水保、水質(zhì)等監(jiān)測基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加強(qiáng)防汛抗旱決策指揮、水資源管理、重點(diǎn)水利工程、農(nóng)村水利工程信息管理以及水利數(shù)據(jù)中心、水利電子政務(wù)應(yīng)用、水利網(wǎng)絡(luò)與信息安全保障系統(tǒng)建設(shè)，以水利信息化全面提升水利現(xiàn)代化。均對我省現(xiàn)代化水網(wǎng)研究工作具有非常強(qiáng)的借鑒作用。

2.4 區(qū)域供水網(wǎng)絡(luò)研究成果

“十二五”期間，我省布置開展了關(guān)中、陜北兩個區(qū)域供水網(wǎng)絡(luò)研究。在現(xiàn)狀區(qū)域水源工程的基礎(chǔ)上、結(jié)合規(guī)劃水源工程，按照區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展布局，通過水系連通、科學(xué)調(diào)度，優(yōu)化區(qū)域水資源配置，保障供水安全，對全省現(xiàn)代化水網(wǎng)研究、建設(shè)有重要的借鑒作用。

綜合以上分析，建設(shè)陜西省現(xiàn)代化水網(wǎng)具有天然的河流分布條件，經(jīng)過長期以來水源工程的建設(shè)，供水網(wǎng)絡(luò)的水源條件也基本具備，全省防汛調(diào)度系統(tǒng)也對現(xiàn)代化水網(wǎng)的構(gòu)建具有一定的借鑒作用，關(guān)中、陜北供水網(wǎng)絡(luò)研究成果對開展現(xiàn)代化水網(wǎng)研究提供了現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上建設(shè)必要的連通工程，將天然河流、人工供水系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來，由水源工程構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，形成具有較強(qiáng)安全性、穩(wěn)定性，能夠有效發(fā)揮供水工程效益，可以抗御特大干旱、應(yīng)對洪水災(zāi)害、恢復(fù)生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)代化水網(wǎng)，不僅是必要的，也是完全可行的。

圖1 陜西省現(xiàn)代化水網(wǎng)基本框架示意圖

3 現(xiàn)代化水網(wǎng)構(gòu)建的基本思路

3.1 現(xiàn)代化水網(wǎng)的基本構(gòu)成

水網(wǎng)要實(shí)現(xiàn)興水利除水害的目標(biāo)和功能，除了完善的物理網(wǎng)絡(luò)體系，還須同時具備信息網(wǎng)絡(luò)支持和管理與決策網(wǎng)絡(luò)支持，因此，現(xiàn)代化水網(wǎng)是一個統(tǒng)籌的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。融合實(shí)現(xiàn)水資源調(diào)配、河湖水系生態(tài)修復(fù)和城市防洪除澇功能的水基網(wǎng)，涉水信息的智能采集、智能傳輸、智能存儲和智能處理的水聯(lián)網(wǎng)，建設(shè)“體制順暢、機(jī)制健全、制度完善、決策科學(xué)、調(diào)度有序、管理到位”的水調(diào)網(wǎng)的現(xiàn)代化水網(wǎng)，三網(wǎng)合一、一網(wǎng)多能。

（1）提供堅(jiān)強(qiáng)基礎(chǔ)的現(xiàn)代水基網(wǎng)

自主創(chuàng)新和借鑒水敏感世界城市水網(wǎng)工程規(guī)劃與建設(shè)的先進(jìn)理念，以實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)多水源合理調(diào)配、河湖水系生態(tài)健康和城市防洪除澇安全為主要目標(biāo)，開展陜西省現(xiàn)代化水基網(wǎng)規(guī)劃，建設(shè)多水源統(tǒng)配聯(lián)調(diào)、來水引排通暢、城鄉(xiāng)水系環(huán)境優(yōu)美、運(yùn)行管理經(jīng)濟(jì)高效的陜西省現(xiàn)代化水基網(wǎng)。

（2）實(shí)現(xiàn)智能感知的現(xiàn)代水聯(lián)網(wǎng)

研究涉水信息的智能采集、智能傳輸、智能存儲和智能處理的水聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃布局，完善智能化的地下水監(jiān)測網(wǎng)、地表水監(jiān)測網(wǎng)、經(jīng)濟(jì)社會用水監(jiān)測網(wǎng)、水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)和水務(wù)綜合信息平臺建設(shè)，通過“四網(wǎng)一平臺”的建設(shè)和完善，實(shí)現(xiàn)水務(wù)多元信息的系統(tǒng)智能感知。

（3）實(shí)現(xiàn)智慧決策的現(xiàn)代水調(diào)網(wǎng)

基于水基網(wǎng)的建設(shè)和水聯(lián)網(wǎng)的布局，按照最嚴(yán)格水資源管理制度、洪水風(fēng)險管理、城鄉(xiāng)健康水生態(tài)的理念，開展區(qū)域和流域相結(jié)合的水量調(diào)度管理系統(tǒng)規(guī)劃，建設(shè)“體制順暢、機(jī)制健全、制度完善、決策科學(xué)、調(diào)度有序、管理到位”的水調(diào)網(wǎng)。

3.2 現(xiàn)代化水網(wǎng)的總體布局

按照全省水資源天然條件及水源工程布局思路，通過跨流域調(diào)水、區(qū)域引調(diào)水，構(gòu)建南從漢江補(bǔ)充、北靠黃河支撐、內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)調(diào)度的水資源合理配置和高效利用體系；標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)洪水能防御、超標(biāo)準(zhǔn)洪水有對策、特大干旱和特殊情況可保障的防洪抗旱減災(zāi)體系；環(huán)境優(yōu)美的水生態(tài)環(huán)境體系。實(shí)施區(qū)域河、湖、渠、塘等互連互通工程建設(shè)。形成“多源聯(lián)動、豐枯調(diào)劑、調(diào)控自如”的現(xiàn)代化水網(wǎng)布局。

（1）天然水系基本格局

黃河北干流自北而南，渭河、漢江干流分別自西而東縱貫關(guān)中平原、陜南盆地，構(gòu)成天然水系最主要的骨架。陜北河流由西南向東北流經(jīng)黃土高原匯入黃河，關(guān)中渭河兩岸支流最終流入黃河、陜南秦巴山區(qū)河流主要匯入漢江、嘉陵江。黃河、渭河、漢江、嘉陵江及其主要支流，共同形成了“五橫五縱”的天然水系基本格局。

五橫：由北而南依次為無定河、延河、渭河、丹江、漢江；

五縱：由西至東依次為嘉陵江、千河、涇河、洛河、黃河。

（2）現(xiàn)代化水網(wǎng)基本框架

關(guān)中地區(qū)結(jié)合引漢濟(jì)渭輸配水工程建設(shè)，在現(xiàn)有重要水源工程之間建設(shè)連通工程，并通過實(shí)行統(tǒng)一管理、聯(lián)合調(diào)度、水源互補(bǔ)，建設(shè)關(guān)中城市群的供水網(wǎng)絡(luò)；陜北以延安延川引黃和榆林大泉引黃工程為架構(gòu)，建設(shè)陜北供水網(wǎng)絡(luò)；陜南建設(shè)中小型工程。構(gòu)建引排順暢、蓄泄得當(dāng)、豐枯調(diào)劑、多源互補(bǔ)、調(diào)控自如的江河湖庫水網(wǎng)體系，科學(xué)合理建設(shè)河湖水系連通工程，提高供水保證率和水資源配置水平。陜西省現(xiàn)代化水網(wǎng)框架示意圖見圖1。

北部四引三供：由北向南依次為“黃河大泉引水工程”、“榆神供水工程”、“黃河磧口引水工程”、“黃河大柳樹供水工程”、“延安引黃供水工程”、“引黃入洛工程”、“黃河古賢供水工程”；

南部五引：由西而東依次為“引嘉濟(jì)漢工程”、“引嘉濟(jì)清工程”、“引紅濟(jì)石工程”、“引漢濟(jì)渭工程”、“引乾濟(jì)石工程”。

3.3 現(xiàn)代化水網(wǎng)實(shí)現(xiàn)步驟

陜西省現(xiàn)代化水網(wǎng)以實(shí)現(xiàn)智能化為根本是全省水務(wù)一體化、全局化的抓手，以有形的網(wǎng)為基礎(chǔ)、以無形的網(wǎng)為中樞，系統(tǒng)、科學(xué)、智能管理“水”。

目前，我省已完成了渭河綜合整治，漢江綜合整治正在加快推進(jìn)，中小河流的治理也將全面完成；另據(jù)全省重大水源工程建設(shè)計(jì)劃至2030年引漢濟(jì)渭工程、東莊水庫、古賢水庫供水工程、陜北黃河引供水工程將全面建成陜北、關(guān)中兩個區(qū)域性供水網(wǎng)絡(luò)體系也隨之建成。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合我省區(qū)域差異、水資源配置條件的不同，提前構(gòu)思以陜西省供水網(wǎng)絡(luò)體系、防洪排澇系統(tǒng)、河湖水系生態(tài)修復(fù)保護(hù)系統(tǒng)為主要內(nèi)容的陜西省現(xiàn)代化水網(wǎng)的水基網(wǎng)是非常必要的。

水聯(lián)網(wǎng)、水調(diào)網(wǎng)的核心部分，是現(xiàn)代化水網(wǎng)中科技技術(shù)的集成，既包括云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析等目前較為前沿的科技，也包括中長期氣象預(yù)報(bào)、干旱預(yù)警系統(tǒng)、群水庫及水利工程的聯(lián)合調(diào)度等一系列尚未有成熟理論支持的技術(shù)難題；而其科學(xué)應(yīng)用水平?jīng)Q定著陜西省現(xiàn)代化水網(wǎng)功能的全面實(shí)現(xiàn)。可在水網(wǎng)總體框架的基礎(chǔ)上，著手開展相關(guān)方面研究；并不斷關(guān)注國內(nèi)外信息化、智能化、水資源優(yōu)化調(diào)配等領(lǐng)域先進(jìn)理論逐步完善。

4 結(jié)論與建議

為了適應(yīng)“全面建設(shè)小康社會建設(shè)和西部強(qiáng)省”要求，按照我省水利現(xiàn)代化綱要中提出的，超前安排水利現(xiàn)代化建設(shè)，基本實(shí)現(xiàn)“水源工程網(wǎng)絡(luò)化，生活用水集約化，生產(chǎn)用水高效化，水旱災(zāi)害可控化，河湖環(huán)境優(yōu)美化，工程運(yùn)行良性化，管理手段信息化，公共管理法制化”的總體發(fā)展目標(biāo)。到202年，全省初步建成現(xiàn)代化的水利綜合保障體系，部分地區(qū)和部分領(lǐng)域基本實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化到2030年，建成較為完善的水利現(xiàn)代化綜合保障體系，全省基本實(shí)現(xiàn)水利現(xiàn)代化。現(xiàn)代化水網(wǎng)是水利現(xiàn)代化的組成部分，是實(shí)現(xiàn)水利現(xiàn)代化的途徑之一。本文僅從我省現(xiàn)代化水網(wǎng)構(gòu)建條件入手，對水網(wǎng)框架的搭建提供了一種思路，但現(xiàn)代化水網(wǎng)涉及面廣、內(nèi)容豐富，且理論研究方面還有許多技術(shù)問題尚在探討之中，仍需進(jìn)一步完善。陜西水利