关键词：城市；智能水网；关键技术；建议
1我国城市智能水网的现状
智能水网的实践和探索是治水需求和信息化进程并行发展到一定阶段的必然产物，已成为当前国内外水行业发展的主流。我国智能水网建设已具备较好基础，但目前存在的问题主要包含五个方面:一是智能水网规划建设理论与实践脱节，对智能水网概念缺乏统一认识；二是对于智能水网的本质内涵、系统结构和功能缺乏完整解析；三是智能水网的构建和规划体系不甚健全；四是智能水网的建设方向不甚明确；五是水管理制度建设重视不够。总结起来，智能水网系统结构与功能解析、系统构成与智能化表征、建设方向及关键技术、建设基本原则等基本理论问题仍需要进一步梳理和提炼，以便更好地指导城市智能水网的研究与实践。
2城市智能水网建设方向及关键技术
2.1 智能水物理网
作为城市四大基础网络之一，城市智能水物理网建设需要特别强调其安全性、生态性、友好性、集约性四大基本要求。其中安全性是指城市智能水网必须优先满足供水、防洪、环境安全要求，其中供水管网要满足城市供水的覆盖率和保证率，排水管网和排涝水系达到城市规划预期的防洪排涝标准，城市水系的水体质量必须达到相应的水质要求等；生态性是指城市自然河湖水系要实现自身特定的生态功能，不能让城区段河湖水系成为河湖生态廊道的阻隔段；友好性是指城市水网要满足城市居民亲水需求，在城市区域体现人水和谐；集约性则体现水物理网中的资源高效利用，包括水资源、能源等。
要构建具有安全、生态、友好、集约特征的城市水物理网，所需的技术支持包括水网通道技术、节点建设技术和水流治理技术。其中城市水物理网的通道包括自然河湖水系网和人工供排水管网，其中自然河湖水系网无论是规划还是建设，其要点关键是要师法自然和多功能兼顾，如河湖生态治理要尽可能采取近自然的技法工艺，维护河流三维连续性及地貌三维空间异质性，包括生态护岸技术、原位生态修复技术等；城市水物理网的节点主要包括净水厂、污水处理厂和排水站等，当前正朝着循环、环保、低碳的方向发展，当前正在兴起的概念水厂就是很好的体现；水流治理技术主要包括源头端的节水与循环利用技术、过程中的雨污分流和污水处理新技术、末端的原位水体水质生物净化和水生态系统修复技术等。
2.2智能水信息网
智能水信息网建设需要关注三个环节:一是全方位感知和信息采集的智能化，包括站网布设的科学合理，采集设施的实用先进，信息按需采集与准确高效；二是信息传输的智能化，包括信息传输的稳定、快捷、低成本和抗风险(包括有备用通道等)；三是信息管理、分析、研判、形成处置方案过程的智能化，表现为信息管理处理的安全性、高效性，信息分析挖掘、知识发现和处置方案构建的自动化和进化能力等。
以上三个环节的建设内容需要有三类关键技术的支撑:一是智能传感与多源立体监测组网技术，指基于卫星、航空、地面三类典型异构传感器，研究事件驱动的空天地多传感器智能组网与协同观测技术，主要包括基于多传感器组合感知的事件自动识别技术、基于事件特征分类的立体传感网资源自适应组网技术、空天地多传感器协调观测技术等；二是多种传输网络的智能组网技术，指基于光纤通信、移动通信、窄带物联、高通量卫星通信等多种现代通信技术，根据采集的涉水数据特征进行智能化组网的技术，包括各类通信技术、无线自组网技术，异构网络组网与优化技术等；三是数据处理管理、知识发现和信息共享技术，指将行业自主监测数据、多来源大数据等进行统一管理、清洗整合、分析挖掘，形成管理决策支持信息的技术，主要包括大数据存储管理技术、多源数据融合同化技术、大数据挖掘技术、水循环量质模拟与测报技术、基于深度学习的水问题智能研判与处置方案构建技术等。
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2.3 智能水调度网
智能水调度网作为城市智能水网的中枢，建设的核心关键要实现科学决策和精准控制，其中涉及三个环节:一是基于调度预案和当前时段信息，生成有效的调度方案或指令；二是指令及时传达至终端，通过调度工程精准控制执行调度指令；三是对下一调度时段进行科学有效的信息预报，为下一个试点调度方案或指令的形成做准备。如此循环往复，完成规划总体调度方案。期间还会涉及前期方案的滚动修正，以及突发情景的应急处置问题。
基于上述内容，智能水调度网建设主要需要三方面的关键技术支撑:一是复杂水资源系统多目标调度技术，包括城市多水源综合配置技术、自然河湖水系统多目标调度技术、供排水复杂管网系统智能调度技术等；二是复杂调度工程系统的智能化精准控制技术，特别要关注泵闸远程自动控制技术、管网漏损自动识别与控制技术、排水过程自动优化与调控技术等；三是自然－社会二元水循环信息预测预报技术，包括短中长期水文水资源预测预报技术、不确定性降低控制技术、水文水资源预测预报云平台集成及大数据技术应用等。
3我国城市智能水网建设的建议
3.1水系统的治理
城市智能水网建设的根本问题是水的系统治理问题，是一项系统工程，涉及多部门的配合和协调。首要任务是建立多部门统筹协调机制和高效权威的统一指挥机制。充分发挥规划、水利、住建、交通、环保等多部门的协同作用，提高智能水网建设管理的系统性和综合性，结合流域、区域和城市多个角度论证建设方案。
3.2保障水安全
城市智能水网建设的目标是保障水安全，提高城市防洪排涝能力、改善水环境、提升水资源保障能力。因此要高度重视气候变化、快速城镇化背景下的城市极端降雨、产汇流规律、洪水演进、水生态及水环境等因素的演变情势分析和研究，为智能水网建设提供坚实的科技支撑。
3.3积极应用新型技术
城市智能水网的手段是生态化和智能化。在水基础设施规划和建设中，始终贯彻生态化理念。强化大数据和人工智能、物联网在水安全保障中的应用，为新型技术的应用创造条件。
3.4加强流域和城市尺度的控制性骨干措施建设
要在流域和区域层面做好城市洪涝防治的顶层设计，科学处理和衔接好城市排水、除涝和防洪的标准，重视城市水系、河湖水系连通的规划和建设，增强城市整体防洪排涝和水环境承载能力。
3.5妥善解决智能水网建设中存在的问题
对于智能水网建设的成功经验应及时总结，对于存在的问题要提出有效的应对方案，要及时纠正认识和建设中的误区，防止由于工程建设对水生态系统造成新的破坏，避免信息化建设导致新的“信息孤岛”出现。
3.6加强相关政策、技术规程、技术标准的研究和制定
借鉴国内外发达国家城市建设的成功经验，加强研究和制定适应中国实际的政策、法规、标准和规范，鼓励智能水网开发建设工程和技术的研发、示范和推广，促进智能水网开发建设的产业化发展。
4总结
城市智能水网建设是一项系统工程，其核心是水，对象是以水网辐射的城市水系统，手段是生态化和智能化，目标是城市水安全。它可以作为多学科交叉、多部门协同治水的重要契机，是学科交叉、产业发展和城市转型的重要机遇，应避免各自为政、急功近利。政府层面应科学制定顶层设计和系统布局方案，相关领域的学者应系统深入研究智能水网构建的理论和技术方法，强化学科交叉和沟通。同时，还要科学定位智能水网的角色和作用，实事求是地评估判断智能水网建设的效果，切实推动城市智能水网建设实现快速稳健发展。
参考文献
[1]欧阳宇轩. 城市明渠引排水系统的智能控制技术研究[D]. 浙江大学, 2017.
[2]张平利. 城市智能化排水系统浅析——以河南省濮阳市为例[J]. 城市管理与科技, 2018(3).
[3]王乐天. 基于GIS的城市供水信息系统的设计与实现[D]. 华东理工大学, 2017.
论文作者:王翠辉
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第15期
论文发表时间:2019/12/12
标签：水网论文; 智能论文; 城市论文; 技术论文; 系统论文; 生态论文; 管网论文; 《科学与技术》2019年第15期论文;