水利技術創新對提高水利管理的作用

蔡旭光 廣東省水利水電建設有限公司

興修水利、管理水利的目的是防治水患、合理利用水資源、保護水環境、改善水生態，然而粗放式發展水利只會破壞水資源和水環境，無法滿足可持續發展要求。隨著精細化發展模式的建立與實踐，保護水環境、改善水生態、促進人水和諧成為水利技術創新的動力來源，更成為水利管理能力提升的途徑[1]。在水利工程建設中，存在成本難控制、安全保障不到位、人員素質達不到要求等問題，進而影響水利工程建設成效，對水利工程技術進行創新，對水利工程管理進行優化，才能為水利工程整體效率提升、建設質量保障以及水利工程長久發展奠定良好基礎[2]。鑒此，本文探討了水利技術創新對提高水利管理的作用。

1.水利技術創新對提高水利管理的作用分析

1.1 水利技術創新可以提高水利管理能力

水利技術創新可以在多方面提高水利管理能力，現以提高水利防災減災能力和水資源保障能力為例。

通過創新水利監測預警技術可以提高水利防災減災能力。利用先進傳感技術建立現代化傳感監測網可以準確獲取、及時發布水利災害信息，進而形成快速應急處置機制。例如建立滑坡、泥石流監測預警網，通過監測上游降雨、地聲、地下水壓力、地面位移等數據，及時發布滑坡、泥石流信號。再如創新堤壩探測技術，利用深穿探地雷達、地層阻抗探測技術、地層溫度掃描儀、水下探測掃描儀以及布設輻射法傳感器等，及時發現堤壩隱患，從而迅速排除險情。

通過創新水資源管理技術可以提高水資源保障能力。在水資源管理工作中，使瑣碎繁雜的日常管理工作制度化、規范化、流程化，針對水資源管理中的實際問題制定嚴格的管理制度，規范水權分配、定額管理，加強總量控制、納污控制，嚴格取水許可、水量分配，明確管理程序，建立技術規范，可使水資源管理更具科學性和合理性。將水資源管理從末端管控轉變為開發利用的所有環節，包括蓄水、取水、供水、用水、排水的全面控制，加強水資源在線監測、預報預測、定量評估、優化配置，全面、及時、準確、動態管理水資源，并以信息化技術作為支撐，建立水資源綜合管理信息平臺、水資源綜合決策支持系統、數字化流域管理體系，從而提高水資源綜合管理能力。

1.2 水利技術創新可以提升水利管理效率

水利管理效率可以理解為在水利管理活動中總投入與總產出之比，總投入越少，總產出越多，管理效率越高。引申開來，應用同樣的人力、物力、財力、時間，取得更好的管理效果，也可稱之為管理效率提升。

以水資源管理為例，不同地區水資源管理效率存在地理空間差異，經濟發達的東部城市水資源管理效率明顯超過經濟相對落后的中西部內陸城市，背后的一個重要原因是東部城市水資源管理中的技術創新水平遠高于中西部內陸城市，前者不僅建成完善的防洪、排澇、抗旱、供水工程體系，而且廣泛應用水資源管理新技術，例如水資源優化配置、節水技術等，從而使水資源管理效率得到顯著提升[3]，而后者技術創新水平低，水資源配置和管理效率遠不如前者，存在水資源浪費、利用效率低等問題，旱時常缺水，雨季又常發生洪澇災害。

再以農田水利設施管理效率為例。由于農田水利設施分布廣，數量多，專業管理人員數量較少，維護、檢修不及時，很多農田水利設施就會出現老化、損壞現象，以致無法正常使用。要解決農田水利設施管理效率低下的矛盾，除了加強管理，例如健全管理制度、完善組織保障以外，還應創新技術，例如推廣節水灌溉技術、利用信息化技術監控農田水利設施等。顯然，通過技術創新可以有效提升農田水利設施管理效率。

1.3 水利技術創新可以保障水利管理質量

管理質量與管理效率涉及兩個不同維度，效率反映了能不能在規定的時間（引申開來能不能使用盡量少的資源）內盡快完成管理任務，質量體現了管理的優劣程度。如果僅有效率，但管理效果達不到質量標準，這樣的效率難以讓人接受；如果質量很好，但效率很差，這樣的質量也很難令人滿意。想讓質量與效率兼得，技術創新是可以考量的途徑。

以BIM技術在水利工程建設管理中的應用為例。采用傳統管理技術，進度、質量、成本三個目標是獨立的，有時甚至是沖突的，而采用BIM技術可以將這三項目標都融入到BIM模型中，利用BIM-4D模擬、資源優化配置、虛擬現實技術等協調三項目標，達到最小投入、準時完工、保證質量的效果。本節重點討論質量問題，BIM技術可以在施工圖審核、深化設計、技術交底、工藝質量控制、現場質量監控、竣工驗收質量管理、成品質量維護等方面發揮作用，進而保障水利管理質量。

2.水利技術創新的途徑與模式

根據技術創新研究成果[4]，水利技術創新途徑與模式有自主研發創新、合作研發創新和其他途徑創新，它們的內涵與特征如下：

2.1 自主研發

自主研發是指技術創新主體通過自身探索和獨立研發，形成具有知識產權的技術，其創新具有以下特征：一是內生性。技術創新不依賴外部支持，完全憑借自身努力和獨立研發取得技術突破，在技術突破后知識與能力的支持也需要自主進行，這就是自主研發創新的內生性。二是高風險性。先進技術的獲得從來不是輕而易舉，尤其要完全依靠自身力量，所以研發難度高，而且隨著創新成果的傳播，技術創新周期縮短，所以自主研發創新具有較高的風險性。三是復雜性。在自主研發創新過程中創新主體要投入大量的時間、財力，必須等到創新績效提高到足以抵消投入成本地步，作用時間更長、過程更復雜。四是超前性。創新主體對市場預期必須超前，否則研發成功時已成為落后技術，研發的付出也失去意義，所以對于市場的預測必須有一定的超前性，才能指導研發進程和未來發展。

2.2 合作研發

通過與技術先進的企業、科研院所等合作，依托外部知識實現技術創新，例如委托開發技術、產學研合作等，這種創新模式具有以下特征：一是技術創新主體多元化。具備先進知識的企業、科研院所非常多，某種技術并不限于一家企業或一所科研單位所有，隨著知識格局變化，創新要素愈加分散，呈現創新主體多元化趨勢。二是風險分攤。由于創新主體的多元化，借助外部知識研發合作，風險成本不由一家企業或一所科研機構獨自承擔，而是相互合作各方共同分攤，因此對于其中一方而言風險相對降低了。三是優勢互補。在合作創新的各方之間，各具特長和優勢，例如企業方生產應用經驗豐富，與用戶市場聯系緊密，科研機構研發力量雄厚，掌握較多的前沿知識，各方在合作過程中可以吸收自己欠缺的知識，實現優勢互補，從而提高創新績效。四是資源共享。研發各方一旦達成合作關系，創新所需技術、人力、財力等會成為共享資源，難以為一方所獨占。資源的共享降低了創新風險，彌補了各方的不足。

2.3 其他途徑

其他途徑技術創新包括通過引進技術、購買國內技術、消化吸收、技術改造等途徑創新技術。引進技術是指從國外購買設備、工藝、專利等，使技術創新主體快速擁有先進技術。購買國內技術是指從國內企業、科研院所等單位購買先進技術（專利、工藝、設備等）。消化吸收是指在引進技術的基礎上進行復制、翻譯、應用等，廣義上包括對現有知識成果的吸收、利用等。技術改造是指利用先進技術（設備、工藝、產品等）改造落后的技術。上述創新途徑的主要特征如下：一是創新形式多樣化，包括直接應用、模仿、反求、集成、整合等多種形式。二是創新周期短。與自主研發、合作研發相比，主要基于成熟技術的吸收利用，所以創新周期短。三是依賴性較強。因為周期短、見效快、選擇多且易實現創新，所以易形成路徑依賴。

水利行業自主研發創新率較低，合作研發創新率也不是很高，大量的技術創新屬于研發創新以外的其他途徑。以專利申請（包含發明公布、發明授權、實用新型和外觀設計）為例，從1987年～2022年中國專利公布的包含“水利”的專利共有7961項，年均不過200多項，由此可見自主研發創新率之低。

3.水利技術創新提高水利管理能力的案例

3.1 云平臺技術

云平臺是基于云計算的平臺，云計算是一種新型計算方式，應用了大規模分布式計算、虛擬技術，借助互聯網資源實現資源的高效利用。以水利集團及分公司的云平臺為例。在應用云平臺技術以前，雖然也應用了信息化管理技術，但并沒有覆蓋工程管理的全生命周期，也沒有實現信息一體化，所謂信息化只能滿足日常辦公需要。開發應用云平臺技術以后，集團公司、分公司、項目部都能在云平臺下開展統一的業務管理，公司領導可以時刻監控項目進展。所有相關業務都能串聯起來，徹底消除了信息孤島。從預算編制、計劃制定到項目執行，資金流向非常清楚，大大提升了資金運轉效率，進而降低了運行成本。云平臺集成了現代項目管理工具，非常方便開展進度管理、質量管理和成本管理。文件審批實現完全線上操作，節約了紙張打印費用，也明顯減少了業務往來的交通費用。開展了多項綠色工地項目，降低了辦公成本、人力成本、物力成本。所有文件都可以在云端存儲，不存在以往找不到或找不全文件的窘境。所有審批環節都能查到記錄，責任清晰，分工明確，使水利工程建設實現精細化、標準化和全面信息化，集團公司水利管理水平也從中下提升至良。

3.2 BIM技術

在水利工程施工中會面對各種風險，如果防范措施不到位會釀成各類安全事故，給施工方帶來難以忽視的損失，但傳統安全管理對于危險源的識別并不完善，在識別過程中常發生遺漏現象，從而使安全管理難度上升。BIM技術的三維可視化、協調性、模擬性特點，使其能用于工程項目的全生命周期，從設計、施工到運營都可以發揮作用。BIM技術對于危險源的識別，通過整合水利工程施工中各類安全事故數據，構建危險源標準參數和防控信息數據庫。然后利用虛擬現實技術模擬施工中的事故場景，例如高處墜落、物體打擊、坍塌等，施工人員通過親身體驗必然提升安全意識，從而在實際施工中更自覺地遵守安全規程，進而減少事故發生。設計不當是一些安全事故發生的重要原因，例如管線、設備間沖突，利用BIM技術的碰撞、沖突檢查功能，能及時排除此類安全隱患，從而提前修改和完善設計。漫游檢查是BIM技術另一項識別危險源的利器，該功能可以將危險源引發的事故場景以動畫形式展現出來，結合虛擬現實技術，讓施工人員更深切地體驗事故過程，例如邊坡坍塌過程?？傊瑧肂IM技術是對傳統安全管理技術的創新，能顯著提升安全管理能力。

3.3 3S技術

3 S 技術是指將全球定位系統（GPS）、遙感技術（RS）、地理信息系統（GIS）整合為高效的數字化管理系統。實際上，在3S技術中還包含現代通信等技術?，F以3S技術優化流域水資源配置為例。采用傳統技術管理水資源效率低、難度大，難以兼顧公平性與效率，應用3S技術管理水資源此類問題迎刃而解。以3S技術用于農業水資源管理為例，首先利用遙感技術提取流域土地信息和農業種植結構數據。再對數據信息進行分類處理，例如分為森林、果園、水田、旱田、草地、河流水面、灘涂、道路、建設用地等。再根據流域水平衡原理通過遙感反演流域下墊面蒸發量，結合流域氣象數據得到各類土地的耗水量數據。按照可持續發展原則，通過調整種植結構、減少無效蒸發、推廣高效水肥技術等措施優化配置農業水資源，從而使水資源得到合理配置和利用，可見在水資源管理中創新管理技術可以提升水資源管理能力。

4.結語

創新水利技術有利于提高水利管理能力，這已為水利管理實踐所證實，然而文獻對水利技術創新途徑的研究較少，本文結合技術創新理論分析了水利技術創新的途徑與模式，彌補了這方面的不足，尤其是結合云平臺技術、BIM技術、3S技術應用案例很好地詮釋了水利技術創新對提高水利管理的作用。