國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度總體框架與關(guān)鍵問(wèn)題認(rèn)識(shí)和思考

國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度總體框架與關(guān)鍵問(wèn)題認(rèn)識(shí)和思考

General framework for intelligent scheduling of the national water network and key issues: understanding and reflections

王超，李韡，陳竹青，林斌，盧鑫，鄭鈞

（1.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，100038，北京；2.水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，100120，北京；3.淮河水利委員會(huì)水文局，233001，蚌埠；4.福建省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，350001，福州；5.四川省水利科學(xué)研究院，610072，成都；6.中國(guó)南水北調(diào)集團(tuán)水網(wǎng)智慧科技有限公司，102308，北京；7.南水北調(diào)水網(wǎng)智科公司水網(wǎng)數(shù)字化協(xié)同技術(shù)創(chuàng)新中心，102308，北

摘要：開(kāi)展國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度，是充分發(fā)揮國(guó)家水網(wǎng)水旱災(zāi)害防御能力、水資源節(jié)約集約利用能力、水資源優(yōu)化配置能力、大江大河大湖生態(tài)保護(hù)治理能力的核心關(guān)鍵，《國(guó)家水網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃綱要》明確提出要加快推進(jìn)國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度中心建設(shè)。分析了國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度內(nèi)涵以及實(shí)現(xiàn)的必要條件與現(xiàn)狀差距，提出了管理和技術(shù)雙輪驅(qū)動(dòng)國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度總體架構(gòu)。從依法管水、健全國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度法律法規(guī)和跨域協(xié)同、構(gòu)建國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度體制機(jī)制兩方面對(duì)構(gòu)建國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度指揮體系進(jìn)行了探討，為國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度提供工作基礎(chǔ)。聚焦水網(wǎng)調(diào)度多層級(jí)多目標(biāo)特征，從融合新要素新技術(shù)新模式的監(jiān)測(cè)感知體系、打破跨部門多層級(jí)數(shù)據(jù)壁壘的數(shù)據(jù)資源體系、國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度智能決策體系、水網(wǎng)分層分級(jí)評(píng)價(jià)體系等多方面，對(duì)數(shù)字孿生國(guó)家水網(wǎng)建設(shè)的若干關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了初步思考，相關(guān)內(nèi)容可為下一步推動(dòng)國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度中心建設(shè)提供思路。

關(guān)鍵詞：國(guó)家水網(wǎng)；智能調(diào)度；總體框架；體制機(jī)制；數(shù)字孿生；關(guān)鍵問(wèn)題

作者簡(jiǎn)介：王超，正高級(jí)工程師，主要從事流域水資源調(diào)度與智慧水利方面研究。

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目“國(guó)家水網(wǎng)構(gòu)建原理與數(shù)字推演”（52394234）；四川省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“基于數(shù)字孿生技術(shù)的堰塞湖險(xiǎn)情自動(dòng)判別與監(jiān)測(cè)預(yù)警方法研究”（24NSFSC2282）。

DOI：10.3969/j.issn.1000-1123.2025.03.001

2020年10月，黨的十九屆五中全會(huì)明確提出實(shí)施國(guó)家水網(wǎng)重大工程。2023年5月，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)了《國(guó)家水網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃綱要》（以下簡(jiǎn)稱綱要），是當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期國(guó)家水網(wǎng)建設(shè)的重要指導(dǎo)性文件。自此，國(guó)家水網(wǎng)作為具有明確內(nèi)涵的工程體系概念開(kāi)始被廣泛接受。國(guó)家水網(wǎng)是一個(gè)復(fù)雜的巨系統(tǒng)，從“綱”“目”“結(jié)”三要素出發(fā)，構(gòu)建包括國(guó)家骨干網(wǎng)、省級(jí)水網(wǎng)、市級(jí)水網(wǎng)、縣級(jí)水網(wǎng)等不同層級(jí)水網(wǎng)，且水網(wǎng)工程間存在復(fù)雜的水流、物質(zhì)流、能量流交換關(guān)系，并與國(guó)家經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生復(fù)雜的耦聯(lián)關(guān)系。綱要明確提出要提升國(guó)家水網(wǎng)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化調(diào)度運(yùn)用水平，同時(shí)指出建設(shè)數(shù)字孿生水網(wǎng)是加快國(guó)家水網(wǎng)智慧發(fā)展的重要內(nèi)容。國(guó)家水網(wǎng)具有跨流域、跨區(qū)域的顯著特性，要在如此龐大、復(fù)雜的系統(tǒng)上協(xié)同水資源優(yōu)化配置、流域防洪減災(zāi)、水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)等多功能，協(xié)調(diào)國(guó)家及流域、省、市、縣多層級(jí)多管理主體間的利益關(guān)系，其調(diào)度規(guī)模和難度都是空前的，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)經(jīng)驗(yàn)可循。本文借鑒國(guó)家電網(wǎng)、鐵路網(wǎng)等復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)度管理先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，探究國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度內(nèi)涵，從管理、技術(shù)等多維度探討其總體框架及關(guān)鍵問(wèn)題，為其組織實(shí)施提供參考

國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度面臨挑戰(zhàn)

我國(guó)已擁有世界上最龐大的水網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，流域面積50m2及以上河流45203條，常年水面面積1m2及以上湖泊2865個(gè)；已建成各類水庫(kù)9.5萬(wàn)多座，總庫(kù)容近1萬(wàn)億m35級(jí)及以上堤防約32萬(wàn)km；建成大中型灌區(qū)7330多處；已建、在建調(diào)水工程400余項(xiàng)，設(shè)計(jì)年引水量1300多億m3隨著國(guó)家水網(wǎng)骨干工程、省市縣水網(wǎng)工程的持續(xù)建設(shè)，國(guó)家水網(wǎng)將形成一個(gè)規(guī)模超大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的巨系統(tǒng)，包含復(fù)雜的物質(zhì)能量交換、經(jīng)濟(jì)社會(huì)耦聯(lián)，要實(shí)現(xiàn)國(guó)家水網(wǎng)的智能調(diào)度，在管理與技術(shù)上都面臨著空前挑戰(zhàn)。

1.已有技術(shù)手段不夠先進(jìn)，賦能國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度能力不足

國(guó)家水網(wǎng)運(yùn)行面臨著調(diào)度對(duì)象數(shù)量快速增長(zhǎng)、運(yùn)行技術(shù)要求快速提升趨勢(shì)，調(diào)度對(duì)象海量、分散接入，管理技術(shù)目標(biāo)的復(fù)雜度呈指數(shù)級(jí)提高，運(yùn)行對(duì)數(shù)據(jù)資源、模擬預(yù)測(cè)、耦合聯(lián)動(dòng)的要求也不斷攀升，已有的監(jiān)測(cè)感知、數(shù)據(jù)融合、調(diào)度決策技術(shù)和業(yè)務(wù)流程已無(wú)法滿足智能調(diào)度的技術(shù)要求，需要在關(guān)鍵技術(shù)能力上攻堅(jiān)破難、更新?lián)Q代，快速提高國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度的全面性、時(shí)效性、精確性。

①監(jiān)測(cè)感知覆蓋度不全、精確性不高，急需融合新技術(shù)，創(chuàng)新建管模式。已有監(jiān)測(cè)感知覆蓋對(duì)象要素不全，監(jiān)測(cè)技術(shù)裝備水平不高，建設(shè)運(yùn)行管理模式單一，無(wú)法支撐水網(wǎng)的智能調(diào)度應(yīng)用，需要拓展監(jiān)測(cè)范圍、研發(fā)新型裝備、革新建管模式，全方位升級(jí)監(jiān)測(cè)感知體系，實(shí)現(xiàn)國(guó)家水網(wǎng)的自動(dòng)化調(diào)度。

②數(shù)據(jù)資源系統(tǒng)性、完備性不夠，急需破除數(shù)據(jù)壁壘，挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值。國(guó)家水網(wǎng)數(shù)據(jù)資源建設(shè)與運(yùn)維管理的主體和分工還不明確，匯聚共享的拓?fù)潢P(guān)系及聯(lián)動(dòng)更新機(jī)制不清晰，面向各級(jí)水網(wǎng)管理的多模態(tài)大數(shù)據(jù)疊加治理與時(shí)空融合欠缺，面向多目標(biāo)的水網(wǎng)數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用服務(wù)能力不足，面向水網(wǎng)數(shù)據(jù)全生命周期管控的保障體系不完善，急需打破跨部門多層級(jí)數(shù)據(jù)壁壘，推進(jìn)數(shù)據(jù)環(huán)境重建，構(gòu)建具有全局性、系統(tǒng)性的國(guó)家水網(wǎng)數(shù)據(jù)資源體系。

③調(diào)度決策流程不明、水平不高，急需重構(gòu)業(yè)務(wù)流程，強(qiáng)化智能技術(shù)融入。國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度涉及國(guó)家、省、市、縣四級(jí)，審批—執(zhí)行層級(jí)關(guān)系及業(yè)務(wù)流程不明，急需重構(gòu)業(yè)務(wù)流程；現(xiàn)狀調(diào)度決策仍以人工經(jīng)驗(yàn)為主、模型支撐為輔，調(diào)度決策的智能化水平不高，急需構(gòu)建智能調(diào)度決策新模式。

④評(píng)價(jià)體系指標(biāo)缺失、規(guī)范不足，急需構(gòu)建統(tǒng)分結(jié)合的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。數(shù)字孿生水網(wǎng)是一項(xiàng)龐大、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，國(guó)家、省、市、縣四個(gè)層級(jí)水網(wǎng)既相互銜接，又差異明顯，當(dāng)前正處在先行先試的起步和探索階段，需要構(gòu)建一套統(tǒng)一、系統(tǒng)、全面的分層分級(jí)評(píng)價(jià)方法，科學(xué)指導(dǎo)后續(xù)全國(guó)大規(guī)模建設(shè)。

2.現(xiàn)有管理體系不夠健全，多級(jí)水網(wǎng)跨域協(xié)同保障能力不足

國(guó)家水網(wǎng)的調(diào)度需要水資源調(diào)配、防洪減災(zāi)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等多功能的業(yè)務(wù)協(xié)同，協(xié)調(diào)國(guó)家、流域、省、市、縣多層級(jí)多管理主體間的利益關(guān)系。目前已有法規(guī)制度、協(xié)同機(jī)制等的系統(tǒng)性、聯(lián)動(dòng)性與國(guó)家水網(wǎng)高效運(yùn)行管理需求有較大差距，需要全面提升管理的維度，由點(diǎn)向網(wǎng)、由分散向系統(tǒng)發(fā)展，全面提升水網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的系統(tǒng)性、綜合性、強(qiáng)韌性。

①法律法規(guī)體系缺乏，系統(tǒng)程度不足，不能滿足水網(wǎng)調(diào)度依法管水需要，亟待立法明確國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度主體責(zé)任及職能使命。現(xiàn)行法律法規(guī)尚未涵蓋國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)設(shè)置、職責(zé)范圍和工作制度，系統(tǒng)性、針對(duì)性不足，亟待出臺(tái)國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度有關(guān)條例等專項(xiàng)法規(guī)，在法律層面重點(diǎn)厘清國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)與水行政主管部門的關(guān)系、國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)與防汛指揮機(jī)構(gòu)的關(guān)系，明確國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度的組織機(jī)構(gòu)、職責(zé)范圍、工作制度等內(nèi)容。

②調(diào)度指揮主體空位，權(quán)責(zé)劃分不明，不能滿足水網(wǎng)調(diào)度跨域協(xié)同需要，亟待構(gòu)建統(tǒng)一調(diào)度、分級(jí)管理的國(guó)家調(diào)度指揮體系。目前尚未有明確的行使調(diào)度職權(quán)的機(jī)構(gòu)，需要按照統(tǒng)一調(diào)度、分級(jí)管理原則，建立適應(yīng)新時(shí)代水安全保障的國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度指揮體系，明確國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度的執(zhí)行主體，細(xì)分權(quán)責(zé)，確定流程，配置完善的技術(shù)支撐力量。

③調(diào)度管理鏈路繁冗，協(xié)調(diào)機(jī)制不能滿足水網(wǎng)調(diào)度上下高效聯(lián)動(dòng)要求，亟待建立數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、服務(wù)主導(dǎo)的調(diào)度指揮機(jī)制。現(xiàn)階段國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度面臨聯(lián)合會(huì)商、信息共享、協(xié)調(diào)聯(lián)絡(luò)、檢查督導(dǎo)等方面深度、廣度不夠的問(wèn)題，需要探索建立先進(jìn)科學(xué)的管理思路，通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方式提升管理、分析、評(píng)價(jià)及預(yù)警決策支撐能力，利用多場(chǎng)景業(yè)務(wù)協(xié)同服務(wù)形成集水資源調(diào)配、防洪減災(zāi)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等于一體的調(diào)度指揮機(jī)制。

④復(fù)合型人才稀缺，梯次儲(chǔ)備后勁不足，不能滿足水網(wǎng)調(diào)度“指技合一”人才需要，亟待創(chuàng)新培養(yǎng)模式為水網(wǎng)調(diào)度指揮人才方陣注入新活力。國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度需要一大批調(diào)度指揮經(jīng)驗(yàn)豐富、具備專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)的人才，亟待開(kāi)展人才隊(duì)伍建設(shè)的頂層設(shè)計(jì)，制定周密培養(yǎng)方案，按綱組織施訓(xùn)，培育國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度的領(lǐng)軍人才和復(fù)合型人才團(tuán)隊(duì)，打造梯次儲(chǔ)備的人才隊(duì)伍。

加快管理與技術(shù)的雙輪驅(qū)動(dòng)，構(gòu)建國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度總體框架

深刻理解綱要相關(guān)要求，以“依法管水、跨域協(xié)同、數(shù)智賦能、高效利用”為理念，以“厘清概念、劃分邊界、構(gòu)建框架、明晰重點(diǎn)”為原則，以“建設(shè)法律法規(guī)體系、理順調(diào)度體制機(jī)制、提升數(shù)智支撐能力”為內(nèi)容，進(jìn)行國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度的總體框架設(shè)計(jì)。

1.錨定總體目標(biāo)，厘清國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度的內(nèi)涵

國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度是指國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)為實(shí)現(xiàn)水資源優(yōu)化配置、防洪減災(zāi)、水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)，對(duì)國(guó)家水網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行的組織、指揮、指導(dǎo)和協(xié)調(diào)。國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度主要任務(wù)包括水資源調(diào)度、防洪調(diào)度、生態(tài)調(diào)度和應(yīng)急調(diào)度，現(xiàn)有的流域防洪調(diào)度、流域水資源調(diào)度與生態(tài)流量保障調(diào)度、調(diào)水工程水資源調(diào)度等應(yīng)統(tǒng)一納入國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度。國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度對(duì)象包括納入國(guó)家、省、市、縣各級(jí)水網(wǎng)的各類水工程。

國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度是指運(yùn)用數(shù)字孿生水網(wǎng)，通過(guò)智慧化模擬支撐水網(wǎng)全要素預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案模擬分析，提供智慧化決策支持，提高水網(wǎng)防洪、供水、生態(tài)等綜合調(diào)度管理水平

2.借鑒“他山之石”，構(gòu)建國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度的總體框架

參考國(guó)家電網(wǎng)、鐵路網(wǎng)調(diào)度的實(shí)現(xiàn)路徑，從法律法規(guī)、體制機(jī)制、信息化支撐手段等三方面分析了開(kāi)展國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度的必要條件和現(xiàn)狀差距。

（1）法律法規(guī)方面

國(guó)家電網(wǎng)調(diào)度依據(jù)《中華人民共和國(guó)電力法》和2011年修訂的《電網(wǎng)調(diào)度管理?xiàng)l例》。國(guó)家鐵路網(wǎng)調(diào)度依據(jù)《中華人民共和國(guó)鐵路法》和中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱國(guó)鐵集團(tuán)）制定的《鐵路運(yùn)輸調(diào)度規(guī)則》。相關(guān)法律法規(guī)和規(guī)章制度明確規(guī)定了電網(wǎng)、鐵路網(wǎng)調(diào)度組織機(jī)構(gòu)、職責(zé)范圍、工作制度。

國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度任務(wù)包括防洪調(diào)度、水資源調(diào)度等內(nèi)容，涉及《中華人民共和國(guó)水法》《中華人民共和國(guó)防洪法》《中華人民共和國(guó)防汛條例》《中華人民共和國(guó)河道管理?xiàng)l例》《中華人民共和國(guó)水庫(kù)大壩安全管理?xiàng)l例》《南水北調(diào)工程供用水管理?xiàng)l例》《水資源調(diào)度管理辦法》等。目前尚無(wú)直接指導(dǎo)國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)設(shè)置、職責(zé)范圍和工作制度的法律法規(guī)，亟須出臺(tái)國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度條例等專項(xiàng)法規(guī)，在法律層面重點(diǎn)厘清國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)與防洪法中所規(guī)定的“防汛指揮機(jī)構(gòu)”的關(guān)系、國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)與水行政主管部門的關(guān)系，明確國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度的組織機(jī)構(gòu)、職責(zé)范圍、工作制度以及責(zé)罰等。

（2）體制機(jī)制方面

國(guó)家電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)行統(tǒng)一調(diào)度、分級(jí)管理原則，國(guó)家能源局為國(guó)務(wù)院電力行政主管部門，國(guó)家電網(wǎng)有限公司、中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司根據(jù)管理范圍依法行使國(guó)家電網(wǎng)調(diào)度職權(quán)。國(guó)家電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)分為五級(jí)，即國(guó)家調(diào)度中心、分中心調(diào)度中心、省級(jí)調(diào)度中心、地區(qū)調(diào)度中心和縣級(jí)調(diào)度中心。

國(guó)家鐵路網(wǎng)運(yùn)輸工作實(shí)行分級(jí)管理、集中統(tǒng)一指揮原則，國(guó)鐵集團(tuán)作為國(guó)務(wù)院鐵路主管部門主管全國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)工作。國(guó)家鐵路網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)由國(guó)鐵集團(tuán)、鐵路局集團(tuán)公司和運(yùn)輸站段三級(jí)調(diào)度組成。

國(guó)家水網(wǎng)也應(yīng)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度、分級(jí)管理原則，水利部作為國(guó)務(wù)院水行政主管部門，但尚未明確其行使調(diào)度職權(quán)的機(jī)構(gòu)，需要按照相關(guān)法律法規(guī)的規(guī)定以及綱要要求構(gòu)建國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度指揮體系。

（3）信息化支撐手段方面

國(guó)家電網(wǎng)有限公司統(tǒng)一組織、集中研發(fā)了智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)（D5000平臺(tái)），橫向集成為由一個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)、四大類應(yīng)用（實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警、調(diào)度計(jì)劃、安全校核、調(diào)度管理）構(gòu)成的電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)，縱向?qū)崿F(xiàn)國(guó)家、區(qū)域、?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）三級(jí)調(diào)度業(yè)務(wù)的協(xié)調(diào)控制，提高了調(diào)度機(jī)構(gòu)駕馭大電網(wǎng)的能力、大范圍資源優(yōu)化配置的能力以及應(yīng)對(duì)重大電網(wǎng)故障的處理能力，保障了電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保運(yùn)行。

國(guó)鐵集團(tuán)利用信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段構(gòu)建了鐵路列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（Train Operation Dispatching Command System，TDCS），對(duì)列車運(yùn)行實(shí)行透明指揮、實(shí)時(shí)調(diào)整、集中控制。在調(diào)度集中區(qū)段，TDCS可以實(shí)現(xiàn)幾百公里之外的車站全部由調(diào)度所集中控制，調(diào)度員在調(diào)度臺(tái)上便可直接控制車站的聯(lián)鎖設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程作業(yè)，可以做到車站的無(wú)人值守。

國(guó)家水網(wǎng)方面，針對(duì)國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度中的防洪調(diào)度任務(wù)，已建有國(guó)家防汛抗旱指揮系統(tǒng)，覆蓋水利部、7個(gè)流域管理機(jī)構(gòu)、31個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)的水利廳（局）、地市級(jí)防汛抗旱部門，有力支撐了國(guó)家水旱災(zāi)害防御工作；針對(duì)流域水資源調(diào)度，通過(guò)國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)工程，建立了基本完善的國(guó)家水資源監(jiān)控體系和管理系統(tǒng)，為最嚴(yán)格水資源管理制度提供了支撐?？梢哉f(shuō)，單從防洪調(diào)度、水資源調(diào)度等單項(xiàng)調(diào)度任務(wù)來(lái)看，國(guó)家水網(wǎng)已具有較為完備的信息化支撐能力。為落實(shí)綱要關(guān)于提升水網(wǎng)調(diào)度管理智能化水平的要求，水利部發(fā)布了《數(shù)字孿生水網(wǎng)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》，并落實(shí)推進(jìn)數(shù)字孿生水網(wǎng)先行先試工作，為國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度信息化系統(tǒng)建設(shè)明確了實(shí)施路徑。由此可見(jiàn)，國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度在法律法規(guī)、信息化支撐手段方面已有較好基礎(chǔ)，但由于現(xiàn)有國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度是針對(duì)水資源調(diào)度、防洪調(diào)度、生態(tài)調(diào)度和應(yīng)急調(diào)度的集成和整合，尚未有一個(gè)統(tǒng)一的調(diào)度機(jī)構(gòu)統(tǒng)籌考慮上述調(diào)度職能，因此國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度組織實(shí)施的核心任務(wù)是整合現(xiàn)有的法律法規(guī)、組織機(jī)構(gòu)和信息系統(tǒng)，形成適應(yīng)國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度的法律法規(guī)體系、調(diào)度指揮體系和信息化支撐能力

借鑒國(guó)家電網(wǎng)、鐵路網(wǎng)調(diào)度的實(shí)現(xiàn)路徑，探索性提出國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度的總體框架。管理和技術(shù)是國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度的一體兩翼、驅(qū)動(dòng)雙輪，支撐國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度，管理方面要構(gòu)建國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度指揮體系，包括法律法規(guī)體系、調(diào)度指揮體制、協(xié)同工作機(jī)制和人才隊(duì)伍建設(shè)。技術(shù)方面，要建設(shè)數(shù)字孿生國(guó)家水網(wǎng)，重點(diǎn)包括監(jiān)測(cè)感知、數(shù)據(jù)資源、智能決策、科學(xué)評(píng)價(jià)四方面。

國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度總體框架

構(gòu)建國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度指揮體系，為國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度提供工作基礎(chǔ)

1.依法管水，健全國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度法律法規(guī)

法律法規(guī)體系是國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度的根本依據(jù)。從國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度涉及水資源調(diào)度、防洪調(diào)度、生態(tài)調(diào)度和應(yīng)急調(diào)度任務(wù)來(lái)看，各項(xiàng)調(diào)度工作均已具備較完備的法律法規(guī)體系?！吨腥A人民共和國(guó)防汛條例》明確了防洪工作的組織機(jī)構(gòu)、職責(zé)范圍、工作制度等內(nèi)容，水工程防洪調(diào)度是防洪工作的重要組成部分?！端Y源調(diào)度管理辦法》明確了江河流域及重大調(diào)水工程開(kāi)展水資源調(diào)度的調(diào)度原則、管理主體、調(diào)度責(zé)任、協(xié)商機(jī)制和調(diào)度控制要素等。各重大調(diào)水工程也針對(duì)性出臺(tái)了相應(yīng)的調(diào)水工程管理?xiàng)l例，《南水北調(diào)工程供用水管理?xiàng)l例》《山東省膠東調(diào)水條例》《安徽省引江濟(jì)淮工程管理和保護(hù)條例》等明確了調(diào)水工程水量調(diào)度的組織機(jī)構(gòu)、調(diào)度責(zé)任等內(nèi)容。國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度要統(tǒng)籌各項(xiàng)調(diào)度工作，系統(tǒng)梳理現(xiàn)有各項(xiàng)調(diào)度工作組織機(jī)構(gòu)、職責(zé)范圍、工作制度，推動(dòng)國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度管理?xiàng)l例編制出臺(tái)，明確水行政主管部門、水網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)、水工程運(yùn)行管理單位在水網(wǎng)調(diào)度中的組織關(guān)系、調(diào)度責(zé)任、協(xié)商機(jī)制等內(nèi)容，特別要厘清兩個(gè)關(guān)系：一是水網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)在承擔(dān)水工程防洪調(diào)度職責(zé)時(shí)與防汛指揮機(jī)構(gòu)的關(guān)系；二是各級(jí)水行政主管部門與水網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)的責(zé)任關(guān)系。依據(jù)該條例，要推動(dòng)不同層級(jí)水網(wǎng)編制水網(wǎng)調(diào)度方案，統(tǒng)籌洪水防御方案、洪水調(diào)度方案、水資源調(diào)度方案等，依據(jù)水網(wǎng)調(diào)度方案具體指導(dǎo)水工程防洪調(diào)度和水量調(diào)度計(jì)劃的制定、實(shí)施和執(zhí)行監(jiān)督。

國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度法律法規(guī)體系

2.跨域協(xié)同，構(gòu)建國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度體制機(jī)制

調(diào)度指揮體制機(jī)制建設(shè)是國(guó)家水網(wǎng)智能監(jiān)控調(diào)度的工作基礎(chǔ)。綱要提出，加快推進(jìn)國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度中心、大數(shù)據(jù)中心以及流域分中心建設(shè)，構(gòu)建國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度指揮體系。在落實(shí)進(jìn)一步全面深化改革水利任務(wù)過(guò)程中，可圍繞國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度，從調(diào)度指揮組織、調(diào)度運(yùn)行制度兩個(gè)方面找準(zhǔn)需求，做好頂層設(shè)計(jì)?？蓮囊韵聨讉€(gè)方面重點(diǎn)考慮。

建立融合指揮鏈、數(shù)據(jù)鏈的國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度指揮機(jī)構(gòu)并明確工作職責(zé)，通過(guò)建立健全調(diào)度指揮各類要素，完善與其對(duì)應(yīng)的技術(shù)支撐保障力量，在數(shù)據(jù)匯聚、處理、分析、服務(wù)強(qiáng)支持下，大力推進(jìn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度管理。

明晰多級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)的關(guān)系，調(diào)度執(zhí)行要深入分析上、下級(jí)水網(wǎng)在調(diào)度過(guò)程中水量的交換關(guān)系，充分考慮水網(wǎng)調(diào)度需求和目標(biāo)的互饋關(guān)系，構(gòu)建適宜的智能化業(yè)務(wù)應(yīng)用，支撐信息交換共享、調(diào)度協(xié)同。

從保證國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度指揮系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行思路出發(fā)，基于數(shù)字孿生水網(wǎng)組織建設(shè)國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度指揮中心，重點(diǎn)建立和落實(shí)值班備勤、會(huì)議決策、聯(lián)合會(huì)商、聯(lián)合工作、信息共享、協(xié)調(diào)聯(lián)絡(luò)、監(jiān)察督導(dǎo)等工作運(yùn)行機(jī)制。

謀定國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度人才培養(yǎng)戰(zhàn)略，培育優(yōu)選符合國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度指揮、組織管理、技術(shù)保障需要的復(fù)合型、專家型人才，打造通曉國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度指揮的人才方陣。

共建共享數(shù)字孿生國(guó)家水網(wǎng)，為國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度提供技術(shù)支撐

數(shù)字孿生國(guó)家水網(wǎng)為國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度提供技術(shù)支撐。數(shù)字孿生國(guó)家水網(wǎng)是由數(shù)字孿生國(guó)家骨干水網(wǎng)與各省級(jí)、各地市級(jí)、各縣級(jí)數(shù)字孿生水網(wǎng)協(xié)同融合而形成的新型基礎(chǔ)設(shè)施集群，是國(guó)家水網(wǎng)智能監(jiān)控調(diào)度的核心支撐，是實(shí)現(xiàn)水網(wǎng)全要素預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案的模擬分析，提供水網(wǎng)調(diào)度智慧化決策支持，提高水網(wǎng)防洪、供水、生態(tài)等綜合調(diào)度管理水平的關(guān)鍵技術(shù)手段。

1.厘清數(shù)字孿生水網(wǎng)、數(shù)字孿生工程和數(shù)字孿生流域關(guān)系，找準(zhǔn)數(shù)字孿生國(guó)家水網(wǎng)定位

數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生水網(wǎng)和數(shù)字孿生工程相互獨(dú)立、各有側(cè)重、互不替代。需要從孿生的物理對(duì)象、業(yè)務(wù)功能兩方面來(lái)理解數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生水網(wǎng)、數(shù)字孿生工程的關(guān)系。

數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生水網(wǎng)和數(shù)字孿生工程的關(guān)系

數(shù)字孿生流域的孿生物理對(duì)象包括流域及其管理范圍、干支流河道及其管理范圍、各類水工程及其管理范圍、湖泊及其管理范圍，以及流域內(nèi)取用水對(duì)象。數(shù)字孿生工程的孿生物理對(duì)象包括水利工程及其管理范圍，水利工程的土建結(jié)構(gòu)、金屬結(jié)構(gòu)與機(jī)電設(shè)備，還可拓展至其功能影響范圍。數(shù)字孿生水網(wǎng)的孿生物理對(duì)象包括納入水網(wǎng)的各類“綱”“目”“結(jié)”對(duì)象，具體為：骨干河道、調(diào)水工程、水庫(kù)、蓄滯洪區(qū)等。數(shù)字孿生工程是數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生水網(wǎng)的重要組成部分，但數(shù)字孿生流域和數(shù)字孿生水網(wǎng)主要關(guān)注水利工程整體的功能，數(shù)字孿生工程還需要深入至組成工程的各類土建、金屬和機(jī)電設(shè)備。數(shù)字孿生流域?qū)\生對(duì)象為流域內(nèi)各類涉水對(duì)象，但不包含跨流域調(diào)水工程等物理對(duì)象，數(shù)字孿生水網(wǎng)孿生對(duì)象僅包括流域內(nèi)納入水網(wǎng)“綱”“目”“結(jié)”的各類物理對(duì)象，不包含各類對(duì)象的管理范圍。由此可見(jiàn)，數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生水網(wǎng)、數(shù)字孿生工程是不同物理對(duì)象組成系統(tǒng)的數(shù)字孿生體，三者孿生的物理對(duì)象存在交叉和重疊，但各有側(cè)重，且無(wú)法相互覆蓋。因此，數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生水網(wǎng)、數(shù)字孿生工程可共建共享共同的數(shù)字孿生對(duì)象

從孿生的業(yè)務(wù)功能來(lái)看，數(shù)字孿生流域主要支撐流域防洪、水資源管理與調(diào)配以及N項(xiàng)業(yè)務(wù)，數(shù)字孿生工程主要支撐工程本身的安全監(jiān)管、調(diào)度控制、運(yùn)行維護(hù)、運(yùn)營(yíng)管理等業(yè)務(wù)，數(shù)字孿生水網(wǎng)主要支撐各級(jí)水網(wǎng)防洪調(diào)度、水資源調(diào)度、水生態(tài)調(diào)度和應(yīng)急調(diào)度業(yè)務(wù)。由此可見(jiàn)，數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生水網(wǎng)和數(shù)字孿生工程在業(yè)務(wù)功能方面有著顯著的差異，但又存在緊密的業(yè)務(wù)聯(lián)系。數(shù)字孿生工程作為數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生水網(wǎng)的重要組成部分，向數(shù)字孿生流域和數(shù)字孿生水網(wǎng)提供工程運(yùn)行狀態(tài)等各類信息及執(zhí)行決策生成的調(diào)度和控制指令。數(shù)字孿生流域可為數(shù)字孿生水網(wǎng)提供關(guān)鍵水源節(jié)點(diǎn)、調(diào)蓄節(jié)點(diǎn)、交叉河道節(jié)點(diǎn)的水文預(yù)報(bào)信息以及流域經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)用水需求信息等，為水網(wǎng)調(diào)度提供邊界條件。數(shù)字孿生水網(wǎng)可為數(shù)字孿生流域提供分洪、跨流域調(diào)水等決策信息，作為流域綜合管理的邊界條件。

數(shù)字孿生國(guó)家水網(wǎng)總體框架如下圖所示。各級(jí)數(shù)字孿生水網(wǎng)的建設(shè)由各級(jí)水網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)組織，并充分考慮其與直管工程數(shù)字孿生的協(xié)同。國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度流域分中心的數(shù)字孿生建設(shè)應(yīng)該統(tǒng)籌納入數(shù)字孿生流域的建設(shè)。

數(shù)字孿生國(guó)家水網(wǎng)總體框架

2.聚焦水網(wǎng)調(diào)度多層級(jí)多目標(biāo)特征，抓住數(shù)字孿生國(guó)家水網(wǎng)建設(shè)關(guān)鍵點(diǎn)

數(shù)字孿生國(guó)家水網(wǎng)是多層級(jí)數(shù)字孿生水網(wǎng)的協(xié)同和融合，其孿生物理對(duì)象——國(guó)家水網(wǎng)是一個(gè)復(fù)雜的分層分布式巨系統(tǒng)，且國(guó)家水網(wǎng)的調(diào)度運(yùn)行管理涉及不同層級(jí)行政管理主體、調(diào)度運(yùn)行主體和功能服務(wù)主體，不同層級(jí)水網(wǎng)間存在復(fù)雜的水流、物質(zhì)流、能量流和信息流的交換與互饋。因此，建設(shè)數(shù)字孿生國(guó)家水網(wǎng)，構(gòu)建水網(wǎng)智能化調(diào)控能力和安全保障能力，還需要在數(shù)字孿生水網(wǎng)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則、規(guī)范和約定的基礎(chǔ)上，在監(jiān)測(cè)感知、數(shù)據(jù)底板、模型平臺(tái)、知識(shí)平臺(tái)和聯(lián)合調(diào)度業(yè)務(wù)應(yīng)用方面，針對(duì)水網(wǎng)調(diào)度管理跨流域、跨區(qū)域、多層級(jí)、多主體、多目標(biāo)的特點(diǎn)，開(kāi)展深入研究。

在智能監(jiān)控感知方面，以實(shí)現(xiàn)從水網(wǎng)常規(guī)運(yùn)行管理到智慧調(diào)度的跨越式發(fā)展為目標(biāo)，完善監(jiān)測(cè)要素，升級(jí)監(jiān)測(cè)感知技術(shù)，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)運(yùn)行模式，打造國(guó)家水網(wǎng)智能監(jiān)控體系。在數(shù)據(jù)資源體系方面，聚焦國(guó)家水網(wǎng)數(shù)字化管理目標(biāo)要求，以核心業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)輸入需求為導(dǎo)向，在水利數(shù)據(jù)現(xiàn)狀條件的基礎(chǔ)上，打造國(guó)家水網(wǎng)數(shù)據(jù)資源體系，面向水網(wǎng)實(shí)現(xiàn)我國(guó)水利數(shù)據(jù)環(huán)境重構(gòu)，夯實(shí)國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度的“算據(jù)”基礎(chǔ)，有效支撐數(shù)字孿生水網(wǎng)數(shù)據(jù)底板構(gòu)建。在智慧決策應(yīng)用方面，構(gòu)建多層級(jí)水網(wǎng)預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案“四預(yù)”智慧業(yè)務(wù)流程，厘清水網(wǎng)聯(lián)合調(diào)度業(yè)務(wù)應(yīng)用與“模型—數(shù)據(jù)—知識(shí)”的支撐關(guān)系，打造國(guó)家水網(wǎng)智慧調(diào)度決策體系。在數(shù)字孿生水網(wǎng)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則方面，錨定水網(wǎng)智慧調(diào)度的建設(shè)目標(biāo)，考慮多層級(jí)水網(wǎng)差異化需求，打造數(shù)字孿生水網(wǎng)分層分級(jí)成熟度評(píng)價(jià)體系。

3.融合新要素新技術(shù)新模式，賦能國(guó)家水網(wǎng)監(jiān)測(cè)體系跨越發(fā)展

建設(shè)監(jiān)測(cè)感知體系，獲取水網(wǎng)運(yùn)行全要素狀態(tài)信息，是開(kāi)展國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度必不可少的“算力”基礎(chǔ)。

國(guó)家水網(wǎng)智能感知體系建設(shè)框架

在監(jiān)測(cè)要素方面，現(xiàn)有的針對(duì)水網(wǎng)的監(jiān)測(cè)感知體系主要以服務(wù)常規(guī)運(yùn)行管理為目標(biāo)，在共享流域、工程監(jiān)測(cè)感知體系的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)圍繞行政邊界、供水控制、生態(tài)流量控制、防洪控制等斷面監(jiān)測(cè)，針對(duì)支撐水網(wǎng)智慧調(diào)度運(yùn)行的模型庫(kù)、知識(shí)庫(kù)所需的監(jiān)測(cè)感知要素考慮不足，智慧化支撐能力“落地難”“見(jiàn)效難”等突出問(wèn)題，以及以實(shí)現(xiàn)水網(wǎng)智慧調(diào)度為目標(biāo)牽引，從監(jiān)測(cè)要素、密度、頻次、精度等方面重新構(gòu)建國(guó)家水網(wǎng)智慧監(jiān)測(cè)感知體系。

在監(jiān)測(cè)技術(shù)方面，現(xiàn)有監(jiān)測(cè)感知技術(shù)仍然存在監(jiān)測(cè)誤差時(shí)空不一致、流量監(jiān)測(cè)誤差大、大范圍空間監(jiān)測(cè)感知精度低、監(jiān)測(cè)效率不高等問(wèn)題，是制約國(guó)家水網(wǎng)精準(zhǔn)精確調(diào)度目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的瓶頸性問(wèn)題，需要充分融合現(xiàn)代信息技術(shù)，研制新型智能監(jiān)測(cè)感知設(shè)備，全面提升水網(wǎng)智能監(jiān)控水平。

在監(jiān)測(cè)體系運(yùn)行保障層面，國(guó)家水網(wǎng)運(yùn)行全要素狀態(tài)的監(jiān)測(cè)感知涉及海量監(jiān)測(cè)對(duì)象、監(jiān)測(cè)要素，要維持如此龐大的監(jiān)測(cè)感知體系良性運(yùn)轉(zhuǎn)，其人力、資金和機(jī)制保障的難度空前，亟待研究國(guó)家水網(wǎng)智能監(jiān)控的多元化產(chǎn)業(yè)模式。因此，夯實(shí)國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度的“算力”亟須完善監(jiān)測(cè)要素、革新監(jiān)測(cè)技術(shù)、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)模式，打造國(guó)家水網(wǎng)智能監(jiān)控體系。

4.打破跨部門多層級(jí)數(shù)據(jù)壁壘，推進(jìn)國(guó)家水網(wǎng)數(shù)據(jù)環(huán)境重建

聚焦國(guó)家水網(wǎng)數(shù)字化管理目標(biāo)要求，以核心業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)輸入需求為導(dǎo)向，在水利數(shù)據(jù)現(xiàn)狀條件的基礎(chǔ)上，打造國(guó)家水網(wǎng)數(shù)據(jù)資源體系，面向水網(wǎng)實(shí)現(xiàn)我國(guó)水利數(shù)據(jù)環(huán)境重構(gòu)，夯實(shí)國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度的“算據(jù)”基礎(chǔ)，有效支撐數(shù)字孿生水網(wǎng)數(shù)據(jù)底板構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理水網(wǎng)全要素和建設(shè)運(yùn)行全過(guò)程的數(shù)字化映射。針對(duì)當(dāng)前我國(guó)水利行業(yè)數(shù)據(jù)在完備性、可持續(xù)性、時(shí)效性、一致性、可用性、安全性等方面存在的不足，重點(diǎn)從“類、源、匯、治、用、管”六個(gè)維度開(kāi)展研究和工程實(shí)施。通過(guò)系統(tǒng)分析我國(guó)骨干水網(wǎng)決策管理的核心業(yè)務(wù)領(lǐng)域、業(yè)務(wù)過(guò)程及其業(yè)務(wù)活動(dòng)，梳理確認(rèn)水網(wǎng)數(shù)字化管理必要的數(shù)據(jù)類目與質(zhì)量要求。提出適應(yīng)國(guó)家水網(wǎng)高效管理的數(shù)據(jù)資源生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理與匯聚共享體系總體布局方案，打破跨部門跨層級(jí)數(shù)據(jù)壁壘。充分整合共享各類水利數(shù)據(jù)資源，開(kāi)展水網(wǎng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化治理，研究支撐差異化用途的多源數(shù)據(jù)互補(bǔ)與關(guān)聯(lián)方法，實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的同化融合，建成國(guó)家水網(wǎng)時(shí)空大數(shù)據(jù)集，形成國(guó)家水網(wǎng)數(shù)據(jù)資源戰(zhàn)略資產(chǎn)。面向水網(wǎng)業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)服務(wù)需求，配套完善層級(jí)明晰、管理有序、安全可靠的硬件支撐環(huán)境，研發(fā)部署國(guó)家水網(wǎng)數(shù)據(jù)應(yīng)用管理服務(wù)平臺(tái)。從“標(biāo)準(zhǔn)、安全、共享、質(zhì)量、運(yùn)維、交易”等方面，研究制定必要的水網(wǎng)數(shù)據(jù)資源體系管理制度，保障水網(wǎng)數(shù)據(jù)資源體系建設(shè)成效與應(yīng)用服務(wù)能力，全面支撐水網(wǎng)智能監(jiān)控調(diào)度管理。

國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度數(shù)據(jù)資源體系建設(shè)思路

5.構(gòu)建國(guó)家水網(wǎng)智能決策體系，全方位賦能水網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理

構(gòu)建多層級(jí)水網(wǎng)“四預(yù)”智慧業(yè)務(wù)流程，厘清水網(wǎng)聯(lián)合調(diào)度業(yè)務(wù)應(yīng)用與“模型—數(shù)據(jù)—知識(shí)”的支撐關(guān)系，打造國(guó)家水網(wǎng)智慧調(diào)度決策體系。模型平臺(tái)、知識(shí)平臺(tái)建設(shè)為水網(wǎng)聯(lián)合調(diào)度決策提供支撐，是國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行智慧化必不可少的“算法”支撐。國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度是現(xiàn)行流域防洪調(diào)度、流域水資源調(diào)度、流域生態(tài)調(diào)度、調(diào)水工程水資源調(diào)度和應(yīng)急調(diào)度統(tǒng)一和融合，是一種新的調(diào)度管理業(yè)務(wù)形態(tài)，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)相關(guān)業(yè)務(wù)流程先例可循，需要深入分析國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行體制機(jī)制，充分結(jié)合現(xiàn)行國(guó)家防洪調(diào)度、水資源調(diào)度、生態(tài)調(diào)度和應(yīng)急調(diào)度的“四預(yù)”業(yè)務(wù)流程，錨定數(shù)字化業(yè)務(wù)流程“由人力密集型向人機(jī)交互型轉(zhuǎn)變，由經(jīng)驗(yàn)判斷型向數(shù)據(jù)分析型轉(zhuǎn)變，由被動(dòng)處置型向主動(dòng)發(fā)現(xiàn)型轉(zhuǎn)變”設(shè)計(jì)原則，明確多管理主體在業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)中的信息交換關(guān)系，明確多層級(jí)水網(wǎng)間的信息交換和互饋關(guān)系，構(gòu)建多層級(jí)水網(wǎng)“四預(yù)”智慧業(yè)務(wù)流程。針對(duì)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)、模型、知識(shí)與業(yè)務(wù)應(yīng)用支撐關(guān)系不明，智慧化支撐能力和業(yè)務(wù)應(yīng)用需求在“最后一公里”脫節(jié)的問(wèn)題，深入分析水網(wǎng)“四預(yù)”智慧業(yè)務(wù)流程，提出水網(wǎng)聯(lián)合調(diào)度決策對(duì)數(shù)據(jù)、模型和知識(shí)支撐能力的需求清單，厘清業(yè)務(wù)流程中關(guān)鍵調(diào)度決策節(jié)點(diǎn)與數(shù)據(jù)、模型、知識(shí)支撐能力的關(guān)系，打造國(guó)家水網(wǎng)智慧調(diào)度決策體系。

國(guó)家水網(wǎng)水量調(diào)度“四預(yù)”業(yè)務(wù)流程

6.構(gòu)建水網(wǎng)分層分級(jí)評(píng)價(jià)體系，推動(dòng)數(shù)字孿生水網(wǎng)有序發(fā)展

錨定水網(wǎng)智慧調(diào)度的建設(shè)目標(biāo)，考慮多層級(jí)水網(wǎng)差異化需求，打造數(shù)字孿生水網(wǎng)分層分級(jí)成熟度評(píng)價(jià)體系。數(shù)字孿生成熟度是評(píng)估數(shù)字孿生發(fā)展水平的一項(xiàng)綜合指標(biāo)，構(gòu)建成熟度評(píng)價(jià)體系，有助于數(shù)字孿生建設(shè)制定合理的目標(biāo)任務(wù)、標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)估發(fā)展水平、提高建設(shè)效率及確定后續(xù)的改進(jìn)方向。水利部2022年11月印發(fā)了《數(shù)字孿生水網(wǎng)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則（試行）》，2023年7月印發(fā)《水利部關(guān)于開(kāi)展數(shù)字孿生水網(wǎng)建設(shè)先行先試工作的通知》，在第一批、第二批省級(jí)水網(wǎng)建設(shè)先導(dǎo)區(qū)省份，以及南水北調(diào)東線、中線工程開(kāi)展數(shù)字孿生水網(wǎng)建設(shè)先行先試。目前，專家學(xué)者對(duì)工業(yè)、交通、通信、城市、數(shù)字孿生流域等方面的數(shù)字孿生成熟度評(píng)價(jià)開(kāi)展了系列研究，這些成果不能直接應(yīng)用于數(shù)字孿生水網(wǎng)的成熟度評(píng)價(jià)。為指導(dǎo)和規(guī)范數(shù)字孿生水網(wǎng)建設(shè)先行先試和后續(xù)的大規(guī)模建設(shè)，需要提出一套適用于數(shù)字孿生水網(wǎng)的分層分級(jí)成熟度評(píng)價(jià)體系。

數(shù)字孿生水網(wǎng)成熟度評(píng)價(jià)體系

數(shù)字孿生水網(wǎng)成熟度評(píng)價(jià)分層分級(jí)要求

結(jié)論與展望

國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度面臨復(fù)雜的調(diào)度管理問(wèn)題；調(diào)度量-質(zhì)-能關(guān)系耦聯(lián)的“綱”“目”“結(jié)”對(duì)象，面臨巨大的管理和技術(shù)挑戰(zhàn)，需要從革新管理和創(chuàng)新技術(shù)兩個(gè)層面加以破解。管理層面，要推動(dòng)管理體系全面提檔升級(jí)，賦能國(guó)家水網(wǎng)高效率運(yùn)行，亟待完善法規(guī)制度，強(qiáng)化部門協(xié)同，轉(zhuǎn)變管理思路；技術(shù)層面，要推進(jìn)技術(shù)手段快速更新?lián)Q代，驅(qū)動(dòng)國(guó)家水網(wǎng)高質(zhì)量運(yùn)行，急需構(gòu)建以融合新技術(shù)來(lái)創(chuàng)新建管模式的監(jiān)測(cè)感知體系、以破除數(shù)據(jù)壁壘來(lái)挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值的數(shù)據(jù)資源體系、以重構(gòu)業(yè)務(wù)流程來(lái)強(qiáng)化智能技術(shù)融入的智慧調(diào)度決策體系，同時(shí)構(gòu)建多層級(jí)數(shù)字孿生水網(wǎng)建設(shè)統(tǒng)分結(jié)合評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。

管理和技術(shù)雙輪驅(qū)動(dòng)，是高質(zhì)量推進(jìn)國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度組織實(shí)施的根本路徑。依法管水，推動(dòng)國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度條例出臺(tái)，明確水行政主管部門、水網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)、水工程運(yùn)行管理單位在水網(wǎng)調(diào)度中的組織關(guān)系、調(diào)度責(zé)任、協(xié)商機(jī)制，為國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度組織實(shí)施提供根本依據(jù)。跨域協(xié)同，構(gòu)建國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度指揮體制機(jī)制，依托數(shù)字孿生水網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、智能化調(diào)度指揮環(huán)境中不同層級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)間信息通聯(lián)順暢，調(diào)度指揮與工程控制有機(jī)融合形成合力，為國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度組織實(shí)施奠定工作基礎(chǔ)。數(shù)智賦能，共享共建數(shù)字孿生水網(wǎng)，支撐水網(wǎng)全要素預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案的模擬分析，提供智慧化決策支持，為國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度組織實(shí)施提供技術(shù)支撐。高效利用，技術(shù)和管理協(xié)同作用，通過(guò)國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度組織實(shí)施，充分發(fā)揮國(guó)家水網(wǎng)的水旱災(zāi)害防御能力、水資源節(jié)約集約利用能力、水資源優(yōu)化配置能力、大江大河大湖生態(tài)保護(hù)治理能力。

數(shù)字孿生國(guó)家水網(wǎng)是國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度組織實(shí)施的核心引擎，是國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度高科技、高效能、高質(zhì)量的標(biāo)志。數(shù)字孿生水網(wǎng)建設(shè)需要充分融合、共建共享，聚焦水網(wǎng)多層級(jí)、多管理主體、多目標(biāo)特征，在智能監(jiān)控感知方面，以實(shí)現(xiàn)從水網(wǎng)常規(guī)運(yùn)行管理到智慧調(diào)度的跨越式發(fā)展為目標(biāo)，完善監(jiān)測(cè)要素、升級(jí)監(jiān)測(cè)感知技術(shù)和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)運(yùn)行模式，打造國(guó)家水網(wǎng)智能監(jiān)控體系；在數(shù)據(jù)資源體系方面，聚焦國(guó)家水網(wǎng)數(shù)字化管理目標(biāo)要求，以核心業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)輸入需求為導(dǎo)向，在水利數(shù)據(jù)現(xiàn)狀條件的基礎(chǔ)上，打造國(guó)家水網(wǎng)數(shù)據(jù)資源體系，面向水網(wǎng)實(shí)現(xiàn)我國(guó)水利數(shù)據(jù)環(huán)境重構(gòu)，夯實(shí)國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度的“算據(jù)”基礎(chǔ)，有效支撐數(shù)字孿生水網(wǎng)數(shù)據(jù)底板構(gòu)建；在智慧決策應(yīng)用方面，構(gòu)建多層級(jí)水網(wǎng)“四預(yù)”智慧業(yè)務(wù)流程，厘清水網(wǎng)聯(lián)合調(diào)度業(yè)務(wù)應(yīng)用與“模型—數(shù)據(jù)—知識(shí)”的支撐關(guān)系，打造國(guó)家水網(wǎng)智慧調(diào)度決策體系；在數(shù)字孿生水網(wǎng)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則方面，錨定水網(wǎng)智慧調(diào)度的建設(shè)目標(biāo)，考慮多層級(jí)水網(wǎng)差異化需求，打造數(shù)字孿生水網(wǎng)分層分級(jí)成熟度評(píng)價(jià)體系。

本研究針對(duì)國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度總體框架和關(guān)鍵問(wèn)題開(kāi)展了研究，限于研究時(shí)間和技術(shù)水平，僅從國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度的總體框架，以及數(shù)字孿生國(guó)家水網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了初步分析，以期為下一步實(shí)質(zhì)性推動(dòng)國(guó)家水網(wǎng)調(diào)度中心及相關(guān)體制、機(jī)制和信息系統(tǒng)建設(shè)提供借鑒。

致謝：本研究是首屆水利部卓越水利工程師培養(yǎng)工程（數(shù)字孿生水利班）六位學(xué)員于培訓(xùn)期間，在蔡陽(yáng)、朱躍龍、鐘平安、胡鶴軒等導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的。在文章撰寫(xiě)、修改中各位導(dǎo)師提出了許多寶貴建議，在此對(duì)各位導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)、辛勤付出表示感謝。

Abstract: Implementing intelligent scheduling for the national water network is crucial for enhancing its capabilities in flood and drought disaster prevention, efficient and intensive utilization of water resources, optimal allocation, and ecological protection of major rivers and lakes. The “Outline of the National Water Network Construction Plan” explicitly calls for accelerating the establishment of the national water network control center. This paper analyzes the connotation of intelligent scheduling, the necessary conditions for its realization, and the existing gaps. It proposes a management and technology dual-driven general framework for intelligent scheduling of the national water network. The construction of the national water network command system is discussed from two perspectives: governing water according to law by improving relevant laws and regulations, and cross-regional collaboration by establishing a national water network scheduling mechanism, thereby laying the foundation for scheduling operations. Focusing on the multi-level and multi-objective characteristics of water network scheduling, this paper preliminarily explores several key issues in the construction of a digital twin for the national water network. These include a monitoring and sensing system that integrates new elements, technologies, and models; a comprehensive data resource system breaking down data barriers across departments and levels; an intelligent decision-making system for national water network scheduling; and a hierarchical evaluation system. The relevant content can provide ideas for the advancement of the national water network control center.

Keywords: national water network; intelligent scheduling; general framework; institutional mechanism; digital twin; key issues

本文引用格式：

王超，李韡，陳竹青，等.國(guó)家水網(wǎng)智能調(diào)度總體框架與關(guān)鍵問(wèn)題認(rèn)識(shí)和思考[J].中國(guó)水利，2025（3）：1-13.

封面供圖｜水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì)

責(zé)編李盧祎

校對(duì)劉磊寧

審核王慧

監(jiān)制軒瑋

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