水利技术创新对提高水利管理的作用

蔡旭光 广东省水利水电建设有限公司

兴修水利、管理水利的目的是防治水患、合理利用水资源、保护水环境、改善水生态，然而粗放式发展水利只会破坏水资源和水环境，无法满足可持续发展要求。随着精细化发展模式的建立与实践，保护水环境、改善水生态、促进人水和谐成为水利技术创新的动力来源，更成为水利管理能力提升的途径[1]。在水利工程建设中，存在成本难控制、安全保障不到位、人员素质达不到要求等问题，进而影响水利工程建设成效，对水利工程技术进行创新，对水利工程管理进行优化，才能为水利工程整体效率提升、建设质量保障以及水利工程长久发展奠定良好基础[2]。鉴此，本文探讨了水利技术创新对提高水利管理的作用。

1.水利技术创新对提高水利管理的作用分析

1.1 水利技术创新可以提高水利管理能力

水利技术创新可以在多方面提高水利管理能力，现以提高水利防灾减灾能力和水资源保障能力为例。

通过创新水利监测预警技术可以提高水利防灾减灾能力。利用先进传感技术建立现代化传感监测网可以准确获取、及时发布水利灾害信息，进而形成快速应急处置机制。例如建立滑坡、泥石流监测预警网，通过监测上游降雨、地声、地下水压力、地面位移等数据，及时发布滑坡、泥石流信号。再如创新堤坝探测技术，利用深穿探地雷达、地层阻抗探测技术、地层温度扫描仪、水下探测扫描仪以及布设辐射法传感器等，及时发现堤坝隐患，从而迅速排除险情。

通过创新水资源管理技术可以提高水资源保障能力。在水资源管理工作中，使琐碎繁杂的日常管理工作制度化、规范化、流程化，针对水资源管理中的实际问题制定严格的管理制度，规范水权分配、定额管理，加强总量控制、纳污控制，严格取水许可、水量分配，明确管理程序，建立技术规范，可使水资源管理更具科学性和合理性。将水资源管理从末端管控转变为开发利用的所有环节，包括蓄水、取水、供水、用水、排水的全面控制，加强水资源在线监测、预报预测、定量评估、优化配置，全面、及时、准确、动态管理水资源，并以信息化技术作为支撑，建立水资源综合管理信息平台、水资源综合决策支持系统、数字化流域管理体系，从而提高水资源综合管理能力。

1.2 水利技术创新可以提升水利管理效率

水利管理效率可以理解为在水利管理活动中总投入与总产出之比，总投入越少，总产出越多，管理效率越高。引申开来，应用同样的人力、物力、财力、时间，取得更好的管理效果，也可称之为管理效率提升。

以水资源管理为例，不同地区水资源管理效率存在地理空间差异，经济发达的东部城市水资源管理效率明显超过经济相对落后的中西部内陆城市，背后的一个重要原因是东部城市水资源管理中的技术创新水平远高于中西部内陆城市，前者不仅建成完善的防洪、排涝、抗旱、供水工程体系，而且广泛应用水资源管理新技术，例如水资源优化配置、节水技术等，从而使水资源管理效率得到显著提升[3]，而后者技术创新水平低，水资源配置和管理效率远不如前者，存在水资源浪费、利用效率低等问题，旱时常缺水，雨季又常发生洪涝灾害。

再以农田水利设施管理效率为例。由于农田水利设施分布广，数量多，专业管理人员数量较少，维护、检修不及时，很多农田水利设施就会出现老化、损坏现象，以致无法正常使用。要解决农田水利设施管理效率低下的矛盾，除了加强管理，例如健全管理制度、完善组织保障以外，还应创新技术，例如推广节水灌溉技术、利用信息化技术监控农田水利设施等。显然，通过技术创新可以有效提升农田水利设施管理效率。

1.3 水利技术创新可以保障水利管理质量

管理质量与管理效率涉及两个不同维度，效率反映了能不能在规定的时间（引申开来能不能使用尽量少的资源）内尽快完成管理任务，质量体现了管理的优劣程度。如果仅有效率，但管理效果达不到质量标准，这样的效率难以让人接受；如果质量很好，但效率很差，这样的质量也很难令人满意。想让质量与效率兼得，技术创新是可以考量的途径。

以BIM技术在水利工程建设管理中的应用为例。采用传统管理技术，进度、质量、成本三个目标是独立的，有时甚至是冲突的，而采用BIM技术可以将这三项目标都融入到BIM模型中，利用BIM-4D模拟、资源优化配置、虚拟现实技术等协调三项目标，达到最小投入、准时完工、保证质量的效果。本节重点讨论质量问题，BIM技术可以在施工图审核、深化设计、技术交底、工艺质量控制、现场质量监控、竣工验收质量管理、成品质量维护等方面发挥作用，进而保障水利管理质量。

2.水利技术创新的途径与模式

根据技术创新研究成果[4]，水利技术创新途径与模式有自主研发创新、合作研发创新和其他途径创新，它们的内涵与特征如下：

2.1 自主研发

自主研发是指技术创新主体通过自身探索和独立研发，形成具有知识产权的技术，其创新具有以下特征：一是内生性。技术创新不依赖外部支持，完全凭借自身努力和独立研发取得技术突破，在技术突破后知识与能力的支持也需要自主进行，这就是自主研发创新的内生性。二是高风险性。先进技术的获得从来不是轻而易举，尤其要完全依靠自身力量，所以研发难度高，而且随着创新成果的传播，技术创新周期缩短，所以自主研发创新具有较高的风险性。三是复杂性。在自主研发创新过程中创新主体要投入大量的时间、财力，必须等到创新绩效提高到足以抵消投入成本地步，作用时间更长、过程更复杂。四是超前性。创新主体对市场预期必须超前，否则研发成功时已成为落后技术，研发的付出也失去意义，所以对于市场的预测必须有一定的超前性，才能指导研发进程和未来发展。

2.2 合作研发

通过与技术先进的企业、科研院所等合作，依托外部知识实现技术创新，例如委托开发技术、产学研合作等，这种创新模式具有以下特征：一是技术创新主体多元化。具备先进知识的企业、科研院所非常多，某种技术并不限于一家企业或一所科研单位所有，随着知识格局变化，创新要素愈加分散，呈现创新主体多元化趋势。二是风险分摊。由于创新主体的多元化，借助外部知识研发合作，风险成本不由一家企业或一所科研机构独自承担，而是相互合作各方共同分摊，因此对于其中一方而言风险相对降低了。三是优势互补。在合作创新的各方之间，各具特长和优势，例如企业方生产应用经验丰富，与用户市场联系紧密，科研机构研发力量雄厚，掌握较多的前沿知识，各方在合作过程中可以吸收自己欠缺的知识，实现优势互补，从而提高创新绩效。四是资源共享。研发各方一旦达成合作关系，创新所需技术、人力、财力等会成为共享资源，难以为一方所独占。资源的共享降低了创新风险，弥补了各方的不足。

2.3 其他途径

其他途径技术创新包括通过引进技术、购买国内技术、消化吸收、技术改造等途径创新技术。引进技术是指从国外购买设备、工艺、专利等，使技术创新主体快速拥有先进技术。购买国内技术是指从国内企业、科研院所等单位购买先进技术（专利、工艺、设备等）。消化吸收是指在引进技术的基础上进行复制、翻译、应用等，广义上包括对现有知识成果的吸收、利用等。技术改造是指利用先进技术（设备、工艺、产品等）改造落后的技术。上述创新途径的主要特征如下：一是创新形式多样化，包括直接应用、模仿、反求、集成、整合等多种形式。二是创新周期短。与自主研发、合作研发相比，主要基于成熟技术的吸收利用，所以创新周期短。三是依赖性较强。因为周期短、见效快、选择多且易实现创新，所以易形成路径依赖。

水利行业自主研发创新率较低，合作研发创新率也不是很高，大量的技术创新属于研发创新以外的其他途径。以专利申请（包含发明公布、发明授权、实用新型和外观设计）为例，从1987年～2022年中国专利公布的包含“水利”的专利共有7961项，年均不过200多项，由此可见自主研发创新率之低。

3.水利技术创新提高水利管理能力的案例

3.1 云平台技术

云平台是基于云计算的平台，云计算是一种新型计算方式，应用了大规模分布式计算、虚拟技术，借助互联网资源实现资源的高效利用。以水利集团及分公司的云平台为例。在应用云平台技术以前，虽然也应用了信息化管理技术，但并没有覆盖工程管理的全生命周期，也没有实现信息一体化，所谓信息化只能满足日常办公需要。开发应用云平台技术以后，集团公司、分公司、项目部都能在云平台下开展统一的业务管理，公司领导可以时刻监控项目进展。所有相关业务都能串联起来，彻底消除了信息孤岛。从预算编制、计划制定到项目执行，资金流向非常清楚，大大提升了资金运转效率，进而降低了运行成本。云平台集成了现代项目管理工具，非常方便开展进度管理、质量管理和成本管理。文件审批实现完全线上操作，节约了纸张打印费用，也明显减少了业务往来的交通费用。开展了多项绿色工地项目，降低了办公成本、人力成本、物力成本。所有文件都可以在云端存储，不存在以往找不到或找不全文件的窘境。所有审批环节都能查到记录，责任清晰，分工明确，使水利工程建设实现精细化、标准化和全面信息化，集团公司水利管理水平也从中下提升至良。

3.2 BIM技术

在水利工程施工中会面对各种风险，如果防范措施不到位会酿成各类安全事故，给施工方带来难以忽视的损失，但传统安全管理对于危险源的识别并不完善，在识别过程中常发生遗漏现象，从而使安全管理难度上升。BIM技术的三维可视化、协调性、模拟性特点，使其能用于工程项目的全生命周期，从设计、施工到运营都可以发挥作用。BIM技术对于危险源的识别，通过整合水利工程施工中各类安全事故数据，构建危险源标准参数和防控信息数据库。然后利用虚拟现实技术模拟施工中的事故场景，例如高处坠落、物体打击、坍塌等，施工人员通过亲身体验必然提升安全意识，从而在实际施工中更自觉地遵守安全规程，进而减少事故发生。设计不当是一些安全事故发生的重要原因，例如管线、设备间冲突，利用BIM技术的碰撞、冲突检查功能，能及时排除此类安全隐患，从而提前修改和完善设计。漫游检查是BIM技术另一项识别危险源的利器，该功能可以将危险源引发的事故场景以动画形式展现出来，结合虚拟现实技术，让施工人员更深切地体验事故过程，例如边坡坍塌过程。总之，应用BIM技术是对传统安全管理技术的创新，能显著提升安全管理能力。

3.3 3S技术

3 S 技术是指将全球定位系统（GPS）、遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）整合为高效的数字化管理系统。实际上，在3S技术中还包含现代通信等技术。现以3S技术优化流域水资源配置为例。采用传统技术管理水资源效率低、难度大，难以兼顾公平性与效率，应用3S技术管理水资源此类问题迎刃而解。以3S技术用于农业水资源管理为例，首先利用遥感技术提取流域土地信息和农业种植结构数据。再对数据信息进行分类处理，例如分为森林、果园、水田、旱田、草地、河流水面、滩涂、道路、建设用地等。再根据流域水平衡原理通过遥感反演流域下垫面蒸发量，结合流域气象数据得到各类土地的耗水量数据。按照可持续发展原则，通过调整种植结构、减少无效蒸发、推广高效水肥技术等措施优化配置农业水资源，从而使水资源得到合理配置和利用，可见在水资源管理中创新管理技术可以提升水资源管理能力。

4.结语

创新水利技术有利于提高水利管理能力，这已为水利管理实践所证实，然而文献对水利技术创新途径的研究较少，本文结合技术创新理论分析了水利技术创新的途径与模式，弥补了这方面的不足，尤其是结合云平台技术、BIM技术、3S技术应用案例很好地诠释了水利技术创新对提高水利管理的作用。