韓國智慧水利建設實踐與啟示

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，促進治江事業高質量發展，闡述了韓國水利信息管理現狀，并以京仁阿拉航道、江亭高靈洑智慧水利等工程為例，總結了韓國智慧水利多方面的技術與應用經驗。結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驗、理念和技術，提出了建設智慧長江的建議：增強綜合感知能力;強化分析處理能力;拓展智慧應用能力;推動信息全面共享。可為智慧長江建設提供有益借鑒。

關鍵詞：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，在智慧水利領域處于世界前列。該國已基本實現水資源管理現代化以及水量、水質和水生態監測的全覆蓋，大數據、人工智能等信息技術應用較為廣泛，智慧水利管理系統在水資源管理和水生態環境保護與修復中得以成功應用，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驗、理念和技術，特別是全覆蓋水監控系統的建設應用，以及智慧水利推進水利現代化的成功經驗和做法，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，加快推進水利現代化，促進治江事業高質量發展。

2韓國水信息綜合管理現狀

2.1韓國水利管理機構概況

韓國水管理組織體系包括水管理政策協調機構、水行政主體（各主管部門）和政策執行機構（地方政府）。隸屬于總理辦公室的水管理政策協調委員會從宏觀上對水管理政策進行調控。水行政主體由環境部、國土建設交通部、農林部、行政自治部和產業資源部5個部門組成。國土建設交通部和環境部分別負責水資源量與水質的全面管理，地方國土管理廳和環境管理廳為與之相對應的地方執行機構，下設水資源公社與環境管理公司。

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）分別設有流域議事協調機構。這些機構由中央、地方政府部門和利益相關者組成，其職責是針對流域內的防洪、供水、水力發電、水工程調度、水環境保護和生態修復治理等事項進行協商。達成一致意見后，由相關職能部門負責辦理。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交通部，是該國四大流域防洪機構之一，下設綜合管理、水文監測預報、電氣通信和河流信息中心等部門。該機構主要職責和任務與我國流域機構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不受洪水危害，穩定供水，均衡水資源配置，保障水資源安全;其主要業務活動是水文信息采集、防洪預案制訂，實時智慧水管理系統建立與運行、洪水預報和水資源調度。

2.2韓國水利信息管理現狀

K-water是韓國智慧水利建設的主要實施機構，是環境部下屬的國有企業，利用信息化技術優勢，在水文監測預警、防洪減災、水資源管理、水環境保護和水生態修復等方面進行了一系列成功實踐。K-water水資源管理運行調度中心負責韓國70座跨區域和地方性的水設施管理，實時接收446個水文監測站點和232處視頻監控的信息。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的降雨預報、水文觀測和實時預報、水質監測、水庫調度與供水、防洪減災和水力發電調度等功能集于一屏，并提供智能化應對措施方案。該中心利用現代信息技術，實時監控所管轄四大江河的狀況，實時監控韓國20座多功能大壩、14座供水壩、17座堰和京仁阿拉航道的調度管理，系統調配與調度水資源工程，實現有效的監督管理。由三星等韓國主要信息科技公司開發的智慧水利系統（smart Water），通過數據管理、數據應用創新，賦予水資源新價值，從而實現智慧水利建設與管理。

漢江防洪辦公室在其管轄的4.6萬km范圍內，布設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，通過先進的水文監測設備和手段，可實現主要水文監測要素自動化和全覆蓋，洪水預報和水資源管理等業務信息化和智能化水平較高。在水信息綜合管理系統方面：①利用水資源管理信息系統（WAMIS），為公眾提供水利、氣象相關的300余種信息;②利用水管理信息網絡系統（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（RIMGIS）分享全國河流地理信息系統數據庫和河流控制主規劃，服務于漢江智慧水管理系統。

3韓國智慧水利典型應用

（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保技術，科學控制航道內水域鹽度，維護航道內水生態系統平衡，加之運用工程遠程數字監控實現無人運行調度，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修復的重要工程，建于2012年9月，耗資2.5億美元，主要任務是確保供水、防洪、水力發電、生態修復和環境提升等。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（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，水生態修復效果突出。

（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，主要向世界展現韓國在河流生態修復和智慧水利建設領域取得的成果和經驗，是韓國水與自然文化的體驗中心，也是利用信息化和大數據等高科技手段建成的水文化館，館內設有“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”等多個專題區域。

（4）大青多目標水壩和百濟水生態修復工程。該壩1980年建成，是韓國大田和青州的供水水源地。大青壩的建設目標包括供水、防洪、水力發電、水源區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（sWMI）、水資源調度系統和Smart Water連網，保障流域內精準的防洪調度、自動化的水質和水情監測以及高效輸水供水。為保障水庫常年保持Ib等級水質，大壩管理單位需要采取以下措施：①保護水庫周邊環境，同時支持周邊地區改善經濟項目;②實時監測水質，監控水庫內可能發生的水藻;③拒絕污水入庫，不搞水產養殖，定期清理水庫漂浮物。大壩右側建有水文化中心，客觀展現了工程建設前后的環境、經濟變化，宣傳水環境治理的必要性和合理利用水環境的重要性，把供水、水資源保護和水文化宣傳融為一體。

（5）百濟堰水生態修復工程。該工程是韓國錦江修復工程之一，其主要作用包括：①水資源聯合調度;②修建魚道并進行生態調水，改善和修復區域內的生態環境;③興建汽車宿營區、娛樂區和沿河的生態河流公園等。

4韓國智慧水利技術與應用經驗

（1）在制度上，基于行業管理和區域管理的統籌協調，韓國水利管理中部分引入了企業作為管理的主體。

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

（3）在技術上，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;信息數據獲取便捷、高效，無線wifi基本全覆蓋，信息化、智能化應用的生態環境較為健全;高度重視數據積累、生產和共享，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支撐;在線響應貫穿始終，物聯網應用很普及。

具體來說，韓國水利工程采用智能控制和管理，在洛東江綜合統一管理、京仁阿拉航道水質管理等方面實現部分智慧應用。

（1）在站網監測方面，涉及大壩、發電廠、閘門、航道和地下水等涉水對象，在線、視頻等各種監測統一管理，完成水量、水質、水生態和水工程監測的全覆蓋。

（2）在資源整合共享方面，采用跨部門、跨區域、跨行業的綜合水管理，實現了數據一元化和水網地圖數字化，涉水信息統一監控與管理，信息化全面支撐水業務。在對外服務方面，建立智慧水管理系統，為公眾提供Mv water統一服務，每月定期提供咨詢情報，建立完善發布統一網站。

（3）在新技術應用方面，大數據、物聯網技術廣泛應用，數據挖掘充分，運用可視化管理，完成了多個智能的水業務應用，初步實現水資源管理現代化。例如在大田市河流中安裝多個無人自記站、魚道監測站和預警廣播系統，均采用了物聯網技術，可以實現智能預警告警。

5智慧長江建設啟示

按照“水利工程補短板、水利行業強監管”的水利改革發展總基調和“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發展水平，長江委水利信息化還存在明顯的短板和弱項，主要體現在以下幾個方面。①監測感知能力不足，特別是在河湖水域岸線、濕地、水生態、河道采砂和涉水工程管理等方面，對水域空間的監測還有空白;水文站網布局存在不平衡，省界（國界）斷面站網不足;監測手段和方法也需要現代化。②業務領域信息化發展不平衡不充分，“水流”管理方面的信息化工作有基礎但有短板，“水盆”（水域空間）管理方面的信息化是弱項甚至空白;大數據和人工智能的應用還未起步;監督管理方面的信息化薄弱，對“水利行業強監管”的支持和服務能力欠缺。③信息資源整合深度不夠，水利系統內部橫向整合共享不足，信息使用效率不高，業務協同不夠;流域內部門問、行業問信息共享困難，缺乏信息共享協作機制。

韓國的防洪、供水、水環境、灌溉和發電等部門或企業，按照職責分工，采取不同方式管理水資源;但相關的涉水監測信息，互為補充，有效共享。對長江委而言，需要根據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水平。

（1）增強綜合感知能力。優化整合已建站網，補充完善站網布局，建成一批集水資源、水環境、水生態、泥沙和水土保持等一站式綜合站網，提高監測自動化水平，實現一站多能。廣泛采用衛星遙感、無人機監測、視頻監視、移動物聯網等技術，在現有監測站網基礎上，充分利用4G/5G技術，進一步擴大感知范圍，加快構建流域“空天地一體化”全覆蓋綜合水監控體系。

（2）強化分析處理能力。整合集成流域內水利系統已有涉水信息，匯集接入自然資源、生態環境、農業、交通等其他部門的涉水數據，強化大數據和人工智能的應用，逐步建成長江流域水安全與水生態修復大數據中心。

（3）拓展智能應用能力。積極引進物聯網、大數據等信息技術，以水調度與水資源綜合管理系統（水流管理）和河湖保護與綜合管理系統（水域空間管理）為主要業務支撐，以流域監管綜合政務系統為紐帶，構建長江流域全覆蓋水監控系統，分階段實現水流管理和水域空間管理的智能應用，為長江保護與治理提供信息支持與服務。

（4）推動信息全面共享。目前已有的相關監測數據及成果分散在相關部門，建議長江委在統一規劃指導下，統籌協調推進有關行業和流域各地的涉水信息監測體系建設，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，應加強行業內水資源、水環境、水生態監測等的技術數據和業務信息共享，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用經驗，發展適合長江流域水旱災害防御、水資源管理、水生態保護等業務的智慧信息系統，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代化，為今后一個階段治江事業和長江經濟帶建設提供技術支撐。