新型智慧城市白皮书：智慧水利分册

「前 言」 水是生存之本、文明之源，水利不仅事关防洪安全、供水安全、粮食安全，而且关系到经济安全、生态安全、国家安全，水利工作成效至关重要，迫切需要运用新一代信息技术提高水利工作成效。 “十四五”时期是乘势而上开启全面建设社会主义现代化国家新征程、向第二个百年奋斗目标进军的第一个五年，是加快生态文明建设和经济高质量发展的攻坚时期，也是深入贯彻“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路、落实习近平总书记关于网络强国的重要思想的关键时期。站在新的历史起点，我国进入新发展阶段，国家信息化战略和治水方略的部署要求、水安全保障的迫切需求、信息技术的快速发展，都对智慧水利建设提出了新的更高要求。 智慧水利建设被提到前所未有的高度，迎来重大机遇。“十四五”必须高举智慧水利这面旗帜，按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”的总要求，加强数字化转型，加快构建智慧水利体系，提高“四预”能力，为新阶段水利高质量发展提供有力支撑与强力驱动。 「本书编写组」 指导单位 中国移动集团公司政企事业部 编写单位 中移系统集成有限公司 北京智汇云舟科技有限公司 上海威派格智慧水务股份有限公 主 编 卢卫娜 （中移系统集成有限公司） 参 编 周文丽、李锋、官情、孙季辉 （中移系统集成有限公司） 周 舟 （北京智汇云舟科技有限公司） 任国飞 （上海威派格智慧水务股份有限公司） 「目录」 01 行业趋势 02 愿景内涵 03 整体架构 04 应用场景 05 经典实践 06 生态合作 1 01 行业趋势 2 1.1 政策导向 2021年10月，水利部《“十四五”智慧水利建设规划》指出：坚持“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”总要求，以数字化、网络化、智能化为主线，以数字化场景、智慧化模拟、精准化决策为路径，以网络安全为底线，通过建设数字孪生流域、“2+N”水利智能业务应用体系、水利网络安全体系、智慧水利保障体系，推进水利工程智能化改造，建成七大江河数字孪生流域，在重点防洪地区实现“四预”，在跨流域重大引调水工程、跨省重点河湖基本实现水资源管理与调配“四预”，提升N项业务应用水平，建成智慧水利体系1.0版，水利数字化、网络化和重点领域智能化水平明显提升，为新阶段水利高质量发展提供有力支撑和强力驱动。 2021年11月29日，《关于大力推进智慧水利建设的指导意见》明确：要积极推进水利工程建设和运行管理、河湖长制及河湖管理、水土保持、农村水利水电等业务应用建设，逐步形成“2+N”水利智能业务应用体系。到2025年，建成智慧水利体系1.0版；到2030年，具有防洪任务的河湖全面建成数字孪生流域，水利业务应用的数字化、网络化、智能化水平全面提升，建成智慧水利体系2.0版；到2035年，各项水利治理管理活动全面实现数字化、网络化、智能化。 2021年12月，《推进数字孪生流域建设工作会议》指出：按照需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力的要求，以数字化、网络化、智能化为主线，以数字化场景、智慧化模拟、精准化决策为路径，以算 3 据、算法、算力建设为支撑，加快推进数字孪生流域建设，实现预报、预警、预演、预案功能。 1.2 行业发展 发展现状及存在的问题 我国水利信息化行业起步较晚，目前水利信息化行业正处于全面实用及发展阶段。 据水利部统计，我国智慧水利数字化方面，初步形成了43.36万处点组成的水利综合采集体系，全国水利一张图正式发布并得到积极应用，高分辨率卫星遥感实现了全国年度全覆盖。网络化方面，全部地市级以上水利部门和80.5%的县级水利部门接入水利信息网，99.7%的地市级以上水利部门和90.7%的县级水利部门接入视频会议系统，初步构建了省级以上水利部门网络安全防护体系。智能化方面，有11.7%的智能视频监控，8类河湖“四乱”现象实现遥感影像人工智能识别，大数据应用初见成效，在11个单位开展智慧水利先行先试工作。（数据来源：中国水事网） 截至2021年底，建设了全国水利信息点43万个，全国5186条有防洪任务的中小河流实现了水文监测全覆盖，11万座国家报汛站雨量水情监测信息收集传输时间由过去的小时级缩短到分钟级。 在全国建立水利一张图汇集了55类1600万个水利对象，且实现动态管理和在线更新。全国范围内规模化以上的江河湖泊、水利设施、 4 水利管理单位都实现了空间化管理，为防汛抗旱、水利突发事件的应急处置提供精准化支撑及水资源管理制度的实施、河湖长制的实施提供精细化服务。（数据来源：水利部官网） 虽然我国智慧水利建设取了较大的进展，但与水利高质量发展的需求相比，智慧水利仍存在明显短板和薄弱环节。数字化方面，感知覆盖范围不足、监测要素不全、技术手段不够先进，例如50%的中小河流没有监测设施、大部分中小水库和堤防未开展安全监测。网络化方面，网络覆盖和带宽还不能满足需要，网络安全防护能力不强，工控网建设差距大，如近20%的县级水利部门尚未接入水利业务网，大型水利工程仍以现地控制为主。智能化方面，模型能力不足、支撑决策精准化程度不高，例如预报以集中式、经验性模型为主，预警能力不足，预案精细化程度不够，预演能力难以支撑多方案优选。（数据来源：中国水事网） 水利市场分析 目前，我国水利事业进入蓬勃发展的新时期，中央对水利建设投资今年迅猛增加，2021年累计安排中央水利建设投资计划1482.0亿元；截至2022年5月31日，已累计安排中央水利建设投资计划2307.5亿元，远超出2021年全年投资。（数据来源：水利部统计公报） 从全国范围看，水利建设全年投资近年增幅显著，截至2022年8月底，全国落实水利建设投资9776亿元，为历史同期最高，较2021年同期增加3296亿元、同比增长50.9%。新开工重大水利工程从数量 5 上属历史同期最多，主要集中在防洪、水资源配置、灌溉和水生态治理方面。（数据来源：中国产业经济信息网） 党的十八大以来，先后实施了172项、150项重大水利工程。十年来，全国完成水利建设投资达到6.66万亿元，是之前十年的5倍。（数据来源：水利部官网） 未来，全国水利投资年均增速将保持较高水平，水利工程行业投资建设力度将继续加大，发展前景可期。其中，重大水利工程建设将成为行业发展重点，预计将重点针对资源性、工程性缺水地区、防洪体系有较大缺陷的地区，加快建设一批重大引调水工程、重点水源工程、江河湖泊治理骨干工程，优先安排前期工作基础较好的重大水利工程。 据《2022中国智慧水利市场研究报告》预测，“十四五”智慧水利市场有望达到845亿元，期间复合增长率31.61%。从各省已公布的十四五期间水利建设投资规模来看，市场将重点分布在华东和华南地区。 智慧水利发展趋势 未来水利基础设施重点领域为： 一是完善流域防洪工程体系，进一步优化流域防洪工程的布局。通过加强河道及堤防、调蓄水库和蓄滞洪区建设，提高河道的行洪泄洪能力，增强洪水调蓄能力，确保分蓄洪区分蓄洪功能。 二是实施国家水网重大工程，以大江大河大湖自然水系、重大引调水工程和骨干输配水通道为纲，以区域河湖水系连通工程和供水渠道 6 为目，以控制性调蓄工程为结，解决水资源时空分布不均的问题。 三是复苏河湖生态环境，加强河湖生态保护治理，加强地下水超采综合治理，科学推进水土流失综合治理，让河流恢复生命、流域重现生机。 四是通过数字孪生、大数据、人工智能等新一代信息技术与水利业务的深度融合，建设数字孪生流域、数字孪生水网和数字孪生水利工程，赋能推动新阶段水利高质量发展的先进引领力和强劲驱动力。 7 02 愿景内涵 8 2.1 愿景 水是生存之本，生命之源。千百年来人类社会依水而居，生生不息。习总书记站在党和国家事业发展的全局战略高度，多次强调治水对民族发展和国家兴盛的重要意义，提出“节水优先，空间均衡，系统治理，两手发力”新时代治水方针，为我们做好水利工作提供了科学指南和根本遵循。 中国移动以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，认真落实党中央、国务院决策部署，深入践行习近平总书记“十六字”治水方针和关于网络强国的重要思想，全力支持构建具有“预报、预警、预演、预案”功能的智慧水利体系，为新阶段水利高质量发展提供有力支撑。 按照《关于大力推进智慧水利建设的指导意见》、《智慧水利建设顶层设计》、《“十四五”智慧水利建设规划》、《“十四五”期间推进智慧水利建设实施方案》、《关于切实加强水库除险加固和运行管护工作的通知》等工作部署，中国移动本着开放共享、技术领先、安全优先、智能融合的原则，充分发挥新一代信息技术优势以及大数据分析、人工智能、移动云优势。全力支持构建具有“预报、预警、预演、预案”功能的智慧水利体系，强化5G、物联网、大数据、人工智能等与水利工作深度融合，驱动和支撑水利治理体系和治理能力现代化。 2.2 内涵 面向“十四五”智慧水利建设要求，中国移动将全面落实“力量大 9 厦”战略部署，以“创世界一流企业，做网络强国、数字中国、智慧社会主力军”为目标，依托中国移动规模最大的网络资源，为水利业务政府部门提供如下助力，全方位助力水利智慧化进程。 加强水利领域信息基础设施：十四五时期经济社会发展主要指标中，“安全保障”成为和经济发展、创新驱动、名声福祉和绿色生态并起的国家五大发展核心指标之一。网络安全是国家安全战略重要组成部分，水利作为关键信息基础设施重点行业之一，中国移动愿依托自身云网优势，巩固深化水利信息网和水利云建设，加强算力建设，不断完善水利信息网和扩展升级水利云平台，提供高性能计算存储和泛在网络连接支持，优化健全水利网信保障体系，夯实数字孪生流域的网络能力基础。建立水资源信息采集与传输与水资源信息化工程标准体系。 协助构建数字孪生流域：中国移动愿配合水利部及各大流域委、各省水利厅和水利局，加强算据、算法建设，推动数字孪生流域建设。依托中国移动网络规模和技术优势，协助水利领域完善基于空天地一体化物联感知网，扩展升级水利一张图，构建智慧水利三级数据底板，为智慧水利海量数据支撑提供保障；依托中国移动信息化建设能力基础，集成耦合水资源、水环境、水土保持、水利工程安全等多维多时空尺度数学模型，扩展数字化表达和可视化呈现功能，构建知识图谱、业务规则、历史场景和专家经验等知识库，助力打造数字孪生流域模拟仿真平台。 助力建设流域防洪系统：中国移动将依托中国移动网络规模和通信产品优势，在水利领域完善防汛抗旱“四预”业务平台，结合5G定位 10 技术、信令大数据等技术积累，配合扩展定制流域防洪数字化场景，以信息化管理手段合理确定流域生态水量和重要控制断面生态流量，升级完善流域防洪预报、预警、预演、预案功能，为水利部防汛抗旱指挥系统提供精准、全面、实时、高价值的数据分析和决策支撑。 支撑水库除险加固和运行管护工作：中国移动愿意协助水利部及各大流域委、各省水利厅和水利局，落实党中央、国务院决策部署，借助中国移动强大的大数据分析能力快速分析病态水库的病因和解决方案，加快病险水库的除险加固，消除大坝安全隐患。利用5G网络，大数据和人工智能等信息技术加强水库监测预警，切实保障水库安全运行和长效发挥效益。 助力建设水资源管理与调配系统:中国移动愿协助水利部及各大流域委、各省水利厅和水利局各业务系统完善水资源管理与调配系统，依托信息化建设能力基础和通信产品能力，协助完善水资源管理与调配数字化场景，扩展升级水资源监管预警、调配管理决策、节约用水管理服务等功能，助力搭建水资源管理与调配综合平台。 推动智能业务应用系