蔡旭光 廣東省水利水電建設(shè)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(hù)水環(huán)境、改善水生態(tài)，然而粗放式發(fā)展水利只會(huì)破壞水資源和水環(huán)境，無法滿足可持續(xù)發(fā)展要求。隨著精細(xì)化發(fā)展模式的建立與實(shí)踐，保護(hù)水環(huán)境、改善水生態(tài)、促進(jìn)人水和諧成為水利技術(shù)創(chuàng)新的動(dòng)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(shè)中，存在成本難控制、安全保障不到位、人員素質(zhì)達(dá)不到要求等問題，進(jìn)而影響水利工程建設(shè)成效，對(duì)水利工程技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，對(duì)水利工程管理進(jìn)行優(yōu)化，才能為水利工程整體效率提升、建設(shè)質(zhì)量保障以及水利工程長(zhǎng)久發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)[2]。鑒此，本文探討了水利技術(shù)創(chuàng)新對(duì)提高水利管理的作用。

1.水利技術(shù)創(chuàng)新對(duì)提高水利管理的作用分析

1.1 水利技術(shù)創(chuàng)新可以提高水利管理能力

水利技術(shù)創(chuàng)新可以在多方面提高水利管理能力，現(xiàn)以提高水利防災(zāi)減災(zāi)能力和水資源保障能力為例。

通過創(chuàng)新水利監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)可以提高水利防災(zāi)減災(zāi)能力。利用先進(jìn)傳感技術(shù)建立現(xiàn)代化傳感監(jiān)測(cè)網(wǎng)可以準(zhǔn)確獲取、及時(shí)發(fā)布水利災(zāi)害信息，進(jìn)而形成快速應(yīng)急處置機(jī)制。例如建立滑坡、泥石流監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)，通過監(jiān)測(cè)上游降雨、地聲、地下水壓力、地面位移等數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)布滑坡、泥石流信號(hào)。再如創(chuàng)新堤壩探測(cè)技術(shù)，利用深穿探地雷達(dá)、地層阻抗探測(cè)技術(shù)、地層溫度掃描儀、水下探測(cè)掃描儀以及布設(shè)輻射法傳感器等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)堤壩隱患，從而迅速排除險(xiǎn)情。

通過創(chuàng)新水資源管理技術(shù)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(guī)范化、流程化，針對(duì)水資源管理中的實(shí)際問題制定嚴(yán)格的管理制度，規(guī)范水權(quán)分配、定額管理，加強(qiáng)總量控制、納污控制，嚴(yán)格取水許可、水量分配，明確管理程序，建立技術(shù)規(guī)范，可使水資源管理更具科學(xué)性和合理性。將水資源管理從末端管控轉(zhuǎn)變?yōu)殚_發(fā)利用的所有環(huán)節(jié)，包括蓄水、取水、供水、用水、排水的全面控制，加強(qiáng)水資源在線監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)、定量評(píng)估、優(yōu)化配置，全面、及時(shí)、準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)管理水資源，并以信息化技術(shù)作為支撐，建立水資源綜合管理信息平臺(tái)、水資源綜合決策支持系統(tǒng)、數(shù)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(shù)創(chuàng)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(dòng)中總投入與總產(chǎn)出之比，總投入越少，總產(chǎn)出越多，管理效率越高。引申開來，應(yīng)用同樣的人力、物力、財(cái)力、時(shí)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(qū)水資源管理效率存在地理空間差異，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的東部城市水資源管理效率明顯超過經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后的中西部?jī)?nèi)陸城市，背后的一個(gè)重要原因是東部城市水資源管理中的技術(shù)創(chuàng)新水平遠(yuǎn)高于中西部?jī)?nèi)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(yīng)用水資源管理新技術(shù)，例如水資源優(yōu)化配置、節(jié)水技術(shù)等，從而使水資源管理效率得到顯著提升[3]，而后者技術(shù)創(chuàng)新水平低，水資源配置和管理效率遠(yuǎn)不如前者，存在水資源浪費(fèi)、利用效率低等問題，旱時(shí)常缺水，雨季又常發(fā)生洪澇災(zāi)害。

再以農(nóng)田水利設(shè)施管理效率為例。由于農(nóng)田水利設(shè)施分布廣，數(shù)量多，專業(yè)管理人員數(shù)量較少，維護(hù)、檢修不及時(shí)，很多農(nóng)田水利設(shè)施就會(huì)出現(xiàn)老化、損壞現(xiàn)象，以致無法正常使用。要解決農(nóng)田水利設(shè)施管理效率低下的矛盾，除了加強(qiáng)管理，例如健全管理制度、完善組織保障以外，還應(yīng)創(chuàng)新技術(shù)，例如推廣節(jié)水灌溉技術(shù)、利用信息化技術(shù)監(jiān)控農(nóng)田水利設(shè)施等。顯然，通過技術(shù)創(chuàng)新可以有效提升農(nóng)田水利設(shè)施管理效率。

1.3 水利技術(shù)創(chuàng)新可以保障水利管理質(zhì)量

管理質(zhì)量與管理效率涉及兩個(gè)不同維度，效率反映了能不能在規(guī)定的時(shí)間（引申開來能不能使用盡量少的資源）內(nèi)盡快完成管理任務(wù)，質(zhì)量體現(xiàn)了管理的優(yōu)劣程度。如果僅有效率，但管理效果達(dá)不到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，這樣的效率難以讓人接受；如果質(zhì)量很好，但效率很差，這樣的質(zhì)量也很難令人滿意。想讓質(zhì)量與效率兼得，技術(shù)創(chuàng)新是可以考量的途徑。

以BIM技術(shù)在水利工程建設(shè)管理中的應(yīng)用為例。采用傳統(tǒng)管理技術(shù)，進(jìn)度、質(zhì)量、成本三個(gè)目標(biāo)是獨(dú)立的，有時(shí)甚至是沖突的，而采用BIM技術(shù)可以將這三項(xiàng)目標(biāo)都融入到BIM模型中，利用BIM-4D模擬、資源優(yōu)化配置、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等協(xié)調(diào)三項(xiàng)目標(biāo)，達(dá)到最小投入、準(zhǔn)時(shí)完工、保證質(zhì)量的效果。本節(jié)重點(diǎn)討論質(zhì)量問題，BIM技術(shù)可以在施工圖審核、深化設(shè)計(jì)、技術(shù)交底、工藝質(zhì)量控制、現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)控、竣工驗(yàn)收質(zhì)量管理、成品質(zhì)量維護(hù)等方面發(fā)揮作用，進(jìn)而保障水利管理質(zhì)量。

2.水利技術(shù)創(chuàng)新的途徑與模式

根據(jù)技術(shù)創(chuàng)新研究成果[4]，水利技術(shù)創(chuàng)新途徑與模式有自主研發(fā)創(chuàng)新、合作研發(fā)創(chuàng)新和其他途徑創(chuàng)新，它們的內(nèi)涵與特征如下：

2.1 自主研發(fā)

自主研發(fā)是指技術(shù)創(chuàng)新主體通過自身探索和獨(dú)立研發(fā)，形成具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，其創(chuàng)新具有以下特征：一是內(nèi)生性。技術(shù)創(chuàng)新不依賴外部支持，完全憑借自身努力和獨(dú)立研發(fā)取得技術(shù)突破，在技術(shù)突破后知識(shí)與能力的支持也需要自主進(jìn)行，這就是自主研發(fā)創(chuàng)新的內(nèi)生性。二是高風(fēng)險(xiǎn)性。先進(jìn)技術(shù)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(fā)難度高，而且隨著創(chuàng)新成果的傳播，技術(shù)創(chuàng)新周期縮短，所以自主研發(fā)創(chuàng)新具有較高的風(fēng)險(xiǎn)性。三是復(fù)雜性。在自主研發(fā)創(chuàng)新過程中創(chuàng)新主體要投入大量的時(shí)間、財(cái)力，必須等到創(chuàng)新績(jī)效提高到足以抵消投入成本地步，作用時(shí)間更長(zhǎng)、過程更復(fù)雜。四是超前性。創(chuàng)新主體對(duì)市場(chǎng)預(yù)期必須超前，否則研發(fā)成功時(shí)已成為落后技術(shù)，研發(fā)的付出也失去意義，所以對(duì)于市場(chǎng)的預(yù)測(cè)必須有一定的超前性，才能指導(dǎo)研發(fā)進(jìn)程和未來發(fā)展。

2.2 合作研發(fā)

通過與技術(shù)先進(jìn)的企業(yè)、科研院所等合作，依托外部知識(shí)實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，例如委托開發(fā)技術(shù)、產(chǎn)學(xué)研合作等，這種創(chuàng)新模式具有以下特征：一是技術(shù)創(chuàng)新主體多元化。具備先進(jìn)知識(shí)的企業(yè)、科研院所非常多，某種技術(shù)并不限于一家企業(yè)或一所科研單位所有，隨著知識(shí)格局變化，創(chuàng)新要素愈加分散，呈現(xiàn)創(chuàng)新主體多元化趨勢(shì)。二是風(fēng)險(xiǎn)分?jǐn)?。由于?chuàng)新主體的多元化，借助外部知識(shí)研發(fā)合作，風(fēng)險(xiǎn)成本不由一家企業(yè)或一所科研機(jī)構(gòu)獨(dú)自承擔(dān)，而是相互合作各方共同分?jǐn)?，因此?duì)于其中一方而言風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)降低了。三是優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。在合作創(chuàng)新的各方之間，各具特長(zhǎng)和優(yōu)勢(shì)，例如企業(yè)方生產(chǎn)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)豐富，與用戶市場(chǎng)聯(lián)系緊密，科研機(jī)構(gòu)研發(fā)力量雄厚，掌握較多的前沿知識(shí)，各方在合作過程中可以吸收自己欠缺的知識(shí)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，從而提高創(chuàng)新績(jī)效。四是資源共享。研發(fā)各方一旦達(dá)成合作關(guān)系，創(chuàng)新所需技術(shù)、人力、財(cái)力等會(huì)成為共享資源，難以為一方所獨(dú)占。資源的共享降低了創(chuàng)新風(fēng)險(xiǎn)，彌補(bǔ)了各方的不足。

2.3 其他途徑

其他途徑技術(shù)創(chuàng)新包括通過引進(jìn)技術(shù)、購買國內(nèi)技術(shù)、消化吸收、技術(shù)改造等途徑創(chuàng)新技術(shù)。引進(jìn)技術(shù)是指從國外購買設(shè)備、工藝、專利等，使技術(shù)創(chuàng)新主體快速擁有先進(jìn)技術(shù)。購買國內(nèi)技術(shù)是指從國內(nèi)企業(yè)、科研院所等單位購買先進(jìn)技術(shù)（專利、工藝、設(shè)備等）。消化吸收是指在引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行復(fù)制、翻譯、應(yīng)用等，廣義上包括對(duì)現(xiàn)有知識(shí)成果的吸收、利用等。技術(shù)改造是指利用先進(jìn)技術(shù)（設(shè)備、工藝、產(chǎn)品等）改造落后的技術(shù)。上述創(chuàng)新途徑的主要特征如下：一是創(chuàng)新形式多樣化，包括直接應(yīng)用、模仿、反求、集成、整合等多種形式。二是創(chuàng)新周期短。與自主研發(fā)、合作研發(fā)相比，主要基于成熟技術(shù)的吸收利用，所以創(chuàng)新周期短。三是依賴性較強(qiáng)。因?yàn)橹芷诙?、見效快、選擇多且易實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，所以易形成路徑依賴。

水利行業(yè)自主研發(fā)創(chuàng)新率較低，合作研發(fā)創(chuàng)新率也不是很高，大量的技術(shù)創(chuàng)新屬于研發(fā)創(chuàng)新以外的其他途徑。以專利申請(qǐng)（包含發(fā)明公布、發(fā)明授權(quán)、實(shí)用新型和外觀設(shè)計(jì)）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(xiàng)，年均不過200多項(xiàng)，由此可見自主研發(fā)創(chuàng)新率之低。

3.水利技術(shù)創(chuàng)新提高水利管理能力的案例

3.1 云平臺(tái)技術(shù)

云平臺(tái)是基于云計(jì)算的平臺(tái)，云計(jì)算是一種新型計(jì)算方式，應(yīng)用了大規(guī)模分布式計(jì)算、虛擬技術(shù)，借助互聯(lián)網(wǎng)資源實(shí)現(xiàn)資源的高效利用。以水利集團(tuán)及分公司的云平臺(tái)為例。在應(yīng)用云平臺(tái)技術(shù)以前，雖然也應(yīng)用了信息化管理技術(shù)，但并沒有覆蓋工程管理的全生命周期，也沒有實(shí)現(xiàn)信息一體化，所謂信息化只能滿足日常辦公需要。開發(fā)應(yīng)用云平臺(tái)技術(shù)以后，集團(tuán)公司、分公司、項(xiàng)目部都能在云平臺(tái)下開展統(tǒng)一的業(yè)務(wù)管理，公司領(lǐng)導(dǎo)可以時(shí)刻監(jiān)控項(xiàng)目進(jìn)展。所有相關(guān)業(yè)務(wù)都能串聯(lián)起來，徹底消除了信息孤島。從預(yù)算編制、計(jì)劃制定到項(xiàng)目執(zhí)行，資金流向非常清楚，大大提升了資金運(yùn)轉(zhuǎn)效率，進(jìn)而降低了運(yùn)行成本。云平臺(tái)集成了現(xiàn)代項(xiàng)目管理工具，非常方便開展進(jìn)度管理、質(zhì)量管理和成本管理。文件審批實(shí)現(xiàn)完全線上操作，節(jié)約了紙張打印費(fèi)用，也明顯減少了業(yè)務(wù)往來的交通費(fèi)用。開展了多項(xiàng)綠色工地項(xiàng)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(chǔ)，不存在以往找不到或找不全文件的窘境。所有審批環(huán)節(jié)都能查到記錄，責(zé)任清晰，分工明確，使水利工程建設(shè)實(shí)現(xiàn)精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化和全面信息化，集團(tuán)公司水利管理水平也從中下提升至良。

3.2 BIM技術(shù)

在水利工程施工中會(huì)面對(duì)各種風(fēng)險(xiǎn)，如果防范措施不到位會(huì)釀成各類安全事故，給施工方帶來難以忽視的損失，但傳統(tǒng)安全管理對(duì)于危險(xiǎn)源的識(shí)別并不完善，在識(shí)別過程中常發(fā)生遺漏現(xiàn)象，從而使安全管理難度上升。BIM技術(shù)的三維可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性特點(diǎn)，使其能用于工程項(xiàng)目的全生命周期，從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)營(yíng)都可以發(fā)揮作用。BIM技術(shù)對(duì)于危險(xiǎn)源的識(shí)別，通過整合水利工程施工中各類安全事故數(shù)據(jù)，構(gòu)建危險(xiǎn)源標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)和防控信息數(shù)據(jù)庫。然后利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬施工中的事故場(chǎng)景，例如高處墜落、物體打擊、坍塌等，施工人員通過親身體驗(yàn)必然提升安全意識(shí)，從而在實(shí)際施工中更自覺地遵守安全規(guī)程，進(jìn)而減少事故發(fā)生。設(shè)計(jì)不當(dāng)是一些安全事故發(fā)生的重要原因，例如管線、設(shè)備間沖突，利用BIM技術(shù)的碰撞、沖突檢查功能，能及時(shí)排除此類安全隱患，從而提前修改和完善設(shè)計(jì)。漫游檢查是BIM技術(shù)另一項(xiàng)識(shí)別危險(xiǎn)源的利器，該功能可以將危險(xiǎn)源引發(fā)的事故場(chǎng)景以動(dòng)畫形式展現(xiàn)出來，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，讓施工人員更深切地體驗(yàn)事故過程，例如邊坡坍塌過程。總之，應(yīng)用BIM技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)安全管理技術(shù)的創(chuàng)新，能顯著提升安全管理能力。

3.3 3S技術(shù)

3 S 技術(shù)是指將全球定位系統(tǒng)（GPS）、遙感技術(shù)（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）整合為高效的數(shù)字化管理系統(tǒng)。實(shí)際上，在3S技術(shù)中還包含現(xiàn)代通信等技術(shù)?，F(xiàn)以3S技術(shù)優(yōu)化流域水資源配置為例。采用傳統(tǒng)技術(shù)管理水資源效率低、難度大，難以兼顧公平性與效率，應(yīng)用3S技術(shù)管理水資源此類問題迎刃而解。以3S技術(shù)用于農(nóng)業(yè)水資源管理為例，首先利用遙感技術(shù)提取流域土地信息和農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。再對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)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(shè)用地等。再根據(jù)流域水平衡原理通過遙感反演流域下墊面蒸發(fā)量，結(jié)合流域氣象數(shù)據(jù)得到各類土地的耗水量數(shù)據(jù)。按照可持續(xù)發(fā)展原則，通過調(diào)整種植結(jié)構(gòu)、減少無效蒸發(fā)、推廣高效水肥技術(shù)等措施優(yōu)化配置農(nóng)業(yè)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(chuàng)新管理技術(shù)可以提升水資源管理能力。

4.結(jié)語

創(chuàng)新水利技術(shù)有利于提高水利管理能力，這已為水利管理實(shí)踐所證實(shí)，然而文獻(xiàn)對(duì)水利技術(shù)創(chuàng)新途徑的研究較少，本文結(jié)合技術(shù)創(chuàng)新理論分析了水利技術(shù)創(chuàng)新的途徑與模式，彌補(bǔ)了這方面的不足，尤其是結(jié)合云平臺(tái)技術(shù)、BIM技術(shù)、3S技術(shù)應(yīng)用案例很好地詮釋了水利技術(shù)創(chuàng)新對(duì)提高水利管理的作用。