Page 98 - 水利学报2021年第52卷第11期

通过协同工作来实现功能和应用 ［12］ 。Li 等 ［12］ 调研了国际电信联盟、美国环境保护署、英国国际发展
部、联合国全球机会委员会、科罗拉多州立大学等机构讨论智慧水利系统框架的有关研究成果。Ye
等 ［10］ 提出的智慧水利架构包含层次框架、技术体系和功能框架，并进行了详细描述。Ntuli 等 ［13］ 认为
先进的智能水网包括智能测量和网络的信息共享以及可持续的水资源配置基础设施，提出了智能水
网架构应包括层次框架、技术体系和功能框架。Kartakis 等 ［14］ 基于物联网和云计算，提出了自下而上
的五层框架：感知层、传输层、处理层、应用层和统一门户层。Günther等 ［15］ 认为智慧水利框架由物理
层、感知和控制层、数据收集和传输层、数据管理和显示层、数据融合和分析层组成。Allen 等 ［16］ 以
新加坡为例，认为框架有数据输入，数据流管理、处理和预警，决策支持工具组成。Li 等 ［12］ 从智慧
水利评价的角度，提出智慧水利架构由仪器层、属性层、功能层、效益层、应用层以及评价体系
构成。国内代表性成果有：水利部发布的智慧水利总体框架是以水利信息基础设施为基础、以数
字孪生流域、数字孪生工程和业务应用为重点、以网络安全体系和综合保障体系为保障 ［17］ 。浙江智
慧水利框架采用“四纵三横”总体架构，“四横”为业务应用、应用支撑、数据资源和基础设施等体
系；“三纵”为政策制度、标准规范和组织保障体系 ［18］ 。江苏智慧水利总体框架为 1 个统一门户、4
个基础服务平台、1 个水利云服务中心、N 个业务应用和 1 套安全保障机制 ［19］ 。深圳智慧水务总体
框架由智能感知、基础设施、水务大数据、智慧应用和门户 5 个层次，标准规范和信息安全 2 大体
系组成 ［20］ 。宁波市智慧水利总体框架由 1 张水利感知网、1 个智慧能力中心、1 套智慧应用、2 组环
境保障体系构成 ［21］ 。
虽然为了满足行业和政府的需求，智慧水利研究正在加快，但是供应商和客户之间在概念、技
术和实践方面的差距仍未很好地弥合 ［12］ 。大多数工作是针对某一区域情况或某一特定情况开展，对
智慧水利还缺乏系统的认识对，智慧水利的概念和架构尚未达到共识，导致许多智慧水利工程还仅仅
［8］
停留在信息管理系统平台和可视化等方面 ，因此有必要全方位分析智慧水利，从而深化对智慧水利
的认知，为我国智慧水利建设提供目标支撑。

2 智慧水利的解析思路

智慧水利的解析思路：以水问题解决和治水目标为导向，面向水利管控对象，立足于对象的时
空过程，遵循数据赋能理论，利用 New IT 构建数字赋能体，实现建设成效。由此归纳出智慧水利内
涵，包括六大维度，即目标维度、对象维度、时空维度、技术维度、价值维度、成效维度。如图 1所示。

智慧水利“六维”解析

目标维度 对象维度 时空维度 技术维度 价值维度 成效维度
识 别 问 题 制 订 目 标 主 务 体 服 业 务 水 利 控 节 环 监 过 程 决 策 系 赋 能 体 术 技 心 核 模 念 概 型 进 路 推 径 功 征 能 表 设 愿 景 建

图 1 智慧水利解析架构
目标维度。包括四大水问题识别（水灾害频发、水资源短缺、水环境污染、水生态损害）和制订
一个治理目标（智慧地将适量适质的水适时送到适地，即适量适质适时适地“四适”）。
对象维度。包括两大服务主体（水行政管理部门、水工程管理部门）和五类水利业务（工程安全运
行、水量科学调度、业务高效管理、应急快速处置、公众主动服务）。
时空维度。包括八大监控环节（大气水、地表水、土壤水、地下水、取（供）水、用（耗）水、排水
（污水处理）、回用）和七个决策过程（情报分析、模拟评价、诊断预警、预测预报、配置调度、远程
控制、评估反馈）。
技术维度。包括三大赋能体系（自然水系数字体、水利工程智能体、业务管理智慧体）和六项核

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