Page 99 - 水利学报2021年第52卷第11期

心技术（云计算、大数据、人工智能、物联网、数字孪生、移动互联网）。
价值维度。遵循一个概念模型 DIKIW（Data-Information-Knowledge-Intelligent-Wisdom）和一条推
进路径，包含四大转换（从数据到信息、从信息到知识、从知识到智能、从智能到智慧）。
成效维度。包括九大功能表征（智能感知、智能仿真、智能诊断、智能预报、智能预警、智能调
度、智能控制、智能处置、智能管理）和十大建设愿景（信息全掌握、仿真全立体、诊断全要素、预
报全时段、调配全过程、业务全覆盖、管理全协同、控制全自动、服务全主动、应急全联动）。
根据对解析的六个维度进行总结，智慧水利体系构建思路可以归纳为：基于围绕“一个目标”、
服务“两个主体”、构建“三大体系”、遵循“四大转换”、面向“五类业务”、凸显“六项技术”、贯穿“七
大过程”、覆盖“八大环节”、开发“九大功能”、实现“十大愿景”。

3 目标维度：问题识别与目标制订

3.1 问题识别 当前我国水安全呈现出水资源短缺、水生态损害、水环境污染等新问题与水旱灾害
老问题相互交织的严峻形势 ［22］ 。
水灾害频发 ［22］ 。受大陆季风的影响，我国降水不仅南北空间差异大，而且年内年际变化大，
60%～80%主要集中在汛期，年际间地表径流丰枯变化一般相差 2～6 倍，最大达 10 倍以上。我国虽
然形成了逐步完善的大江大河防洪体系，但是流域大洪水、局部强降雨时有发生，大部分中小河流
的防洪标准仍然较低，尚未完成除险加固的病险水库仍在带“病”运行，山洪灾害监测预警和灾后救
助能力仍然薄弱。城市内涝带来的“看海”现象和台风灾害极易导致严重损失依然存在。
水资源短缺 ［23］ 。我国水资源相对短缺，人均水资源量仅为世界平均水平的 28%，长江南北水资
源空间分布与承载的土地、人口和生产力布局不匹配，特别京津冀和西南诸河的“人地水”不平衡的
矛盾尤为突出。同时粗放的用水方式导致用水效率总体不高。我国缺水的 400 多座城市中，严重缺水
的城市有 100 多座。全国每年超采约 160 亿 m 地下水，超采区面积近 30 万 km 。
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水生态损害 ［24］ 。我国海河、黄河、辽河流域等北方地区的水资源开发利用率分别高达 105%、
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82%和 76%，全国 696 个面积大于 10 km 的湖泊中有 200 多个萎缩。全国湿地面积近 20 年来减少了近
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9 万多 km 。我国水土流失面积 295 万 km ，每年因开发建设等人为因素新增水土流失面积超过 1 万 km ，
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年均土壤流失量 45 亿 t，土壤肥力下降，土地沙化，水库河道淤积严重。
水环境污染 ［24］ 。全国入河入湖入海的废污水排放量超出纳污能力，而且居高不下，增加了水污
染治理难度。主要江河水功能区水质达标率低，淮河、海河、太湖、滇池等河湖水质尤差。一些地
方工业污染水源重大事件频繁发生，农业面源污染加重，饮用水水质安全存在隐患。地下水污染也
十分严重，水质较差和极差的水质测站比例为 76%，并由浅层向深层蔓延。
3.2 目标制订 不管水问题的表现形式如何，就其本质而言，均可归结为流域水循环分项或伴生过

程的失衡和失调问题 ［25］ 。水灾害问题，就是流达的水过多了，超过了河湖蓄泄能力；水资源短缺就
是流达的水太少了，满足不了生态、生产、生态用水；水污染问题就是流达的水太脏了，污染物超
过了水环境纳污能力；水生态问题就是流达的水过多或者过少或者过脏引起的，如降雨过多导致水
土流失、地下水超采带来的地下水位下降导致地面沉降、污染严重导致的水华爆发。为了解决上述
水问题，我国开展了水灾害防御、水资源管理、水土保持和水生态保护等水治理工作，无论水怎么
治理，目的都只有一个，也就是要让水在适当的时候按照适当的水量和适当的水质流至适当的地
方，这是水治理成功与否的标志。
为了在适当的时候按照适当的水量和适当的水质到达适当的地方，人类在逐水而居的同时，也
在自然水系的基础上，修建了大量的水利工程体系，建立了多级的管理系统，形成了自然水系、工
程体系和管理体系这三大体系。分析这三大体系之间的逻辑关系，其中水利工程体系的建设主要是
从供给侧管理的角度来考虑，意图是通过修建大量的工程体系改造水的自然流动方式，将水运移到
适当的对象，实际上从大禹治水开始，几千年的治水实质都是为了满足这个需求，当然这个工程体

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