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【关注】王浩院士:智慧水务如何助力生态流域建设?

发布时间:2018-08-24 00:00:00  作者:本站编辑  来源:本站原创  浏览次数:

王浩,1953年8月生,博士,教授级高工,博士生导师,中国工程院院士,水文学及水资源学家。现任流域水循环模拟与调控国家重点实验室主任,中国水利水电科学研究院水资源所名誉所长。兼任中国可持续发展研究会理事长、中国水资源战略研究会常务副理事长、中国自然资源学会副理事长、全球水伙伴(中国)副主席、《南水北调与水利科技》杂志专家委员等。获联合国“全球人居环境奖”,被授予“全国先进工作者”“全国杰出专业技术人才”等荣誉称号。获国家科学技术进步奖一等奖1项,国家科学技术进步奖二等奖7项。

 

生态智慧领域建设

生态智慧领域建设分两个部分,首先简要介绍一下是生态流域的理念,然后概括的智慧水务怎么助力生态流域的建设。

 

生态流域的理念

■首先生态流域的理念,生态流域的提出主要是基于因为水是生态系统的控制性要素,在整个地球的路面上,路生生态、水生生态,只有四类基本的生态类型,分别是湿地、森林、草原、荒漠。

 生态流域的提出是解决人、水协调的问题,解决水问题的根本对策,需要充分发挥流域自然调节能力,整体提升流域综合调节性能,以应对水循环机制化的态势,需要建设全流域的综合服务功能,保卫山水林田湖草生命共同体,让自然水循环和社会水循环越来越协调,越来越匹配,需要进行水循环的过程,水生态的过程、水化学过程和水沙过程,多过程的耦合调控,以应对不同水问题的交织和叠加。

 

◎那么生态流域建设的科学内涵是什么呢?就是要实现一系列良性的循环,科学内涵概括为3句话,第一是极值性洪涝的海绵化,第二就是水质黑臭清洁化,第三雨水的资源化利用。

 

其中,洪涝的海绵化,洪涝的资源属性,大量降雨径流难以排除,导致泛滥和积水,社会属性是洪涝对生产生活产生影响而致灾,因此要减少洪涝灾害的影响,核心就是尽可能的延缓洪峰的极值,减少涝水,本质是减少由洪水蓄积给人类带来的损失。

 

那么生态流域从顶层设计来说,有8个方面的问题:

1首先是水安全问题,即防洪抗旱、除涝解决老百姓基本生存的问题。

2水资源供需平衡,安全供水水源地的保护,健全的城市管保合格的自来水的标准。

3水环境包括咱们的城市排水、污水处理厂再生管网黑臭水体治理、水质的提升。

4水生态,水里面微生物系统、织物系统、动物系统三大系统相互依存,相互制约形成生生不息的动态平衡的系统。

5水边景观,水边给老百姓创造一个优美场所,给城市加一抹绿色。

6水文化,古代有上善若水,现在有绿水青山,把全民养成节约水、珍惜水、保护水的意识。

7水管理,把过去数字水务变成智慧水务,把防洪、给排水、黑臭河和水土保持等的管理搞好。

8水经济、水产业,就像巴黎塞纳河两岸1991年被评为联合国文化遗产,埃菲尔铁塔、卢浮宫两边的游客,把水边打造成咱们城市的橱窗,城市的高地,人才高地、产业高地,通过这8个层次建设成一个生态流域,使我国国土大幅度的升值。

 

 

■ 任何一个流域都是有三类基本斑块,整个陆地是水系的单元称为流域,任何一个流域,不管是一级流域还是八级流域,无非是三类斑块,一类是山水林草湿地等自然斑块,一类是农田、水浇地、旱地农田斑块,再有一类就是城市斑块。

 

其中,城市斑块治理城市河流,做好海绵城市,把缓释慢排、净化、渗滞蓄净用排这些事情做好,这就是三大斑块都治理好,生态流域就迎刃而解了。

 

 

生态流域要充分吸收经验,见上图,例如北京做清洁小流域,过去大寨子的经验,建设海绵田,在半干旱区,尽可能转化雨水资源,最近5年住房和城乡建设部大力推行的海绵城市,这些都是要以流域面为基本单元进行调控,任何一个单元从顶层到底层分成11层。在信息化和人工智能大发展的时代,智慧水务怎样助力生态流域的建设?

 

智慧水务

■智慧水务的目标是充分利用新一带的信息技术,深入挖掘和广泛运用水务信息资源,通过水务信息的采集、传输、存储、处理服务,全面提升水务管理的效率和效益,智慧水务的5个特征是智慧水务更全面的感知,更主动的服务,更科学的决策,更主动的控制,更及时的应对。

 

智慧水务的核心引擎,见下图,基于自然社会二元水循环的动态范式构建流域二元水循环及时伴生的过程综合模型,通过尺度的转换和耦合集成实现对流域二元水循环及其伴生的水环境、水生态三大系统全方位的耦合模拟。

 

◎智慧水务的目标是要突破传统的模式,体现现在水工业的风范,建立具有高展示度,高集成性高智慧化的综合平台,形成水务数据、水工业数据中心,展示中心、监控中心、调度中心和管理中心,见下图。

 

 

管理主要基于全流域、全区域、全城市、全项目区的管理,信息全掌握,展示也要立体,基于GIS、精密地形的基础上,调配是一个全过程,不是拘泥于一个环境,一个侧面,预警也对远期、中期、临期当前期这些进行全方位的预警,控制要全自动,输出也要全方位,既有向社会老百姓公布的信息,也有向青少年做科普信息,也有向决策者做建议方案的信息,也专业人员提供的信息,不同用户信息会给出不同的推送。

 

这是智慧水务的架构,从感知—网络层—应用—决策—反馈—评估—后评估的功能总体架构,是水循环的全过程立体检测系统,空、天、地、网(见下图)。

 

 

最后,智慧水务建设的成果体现在6个“一”上,“一张网,一张图、一中心,一平台,一本帐,一标准”,具体就是统一,不要形成数据孤岛、信息孤岛,不要形成互相矛盾的信息,有一个内核引擎的大数据关联,关联出来的大数据,互相协调和互相补充。