2023年我国重点水利工程建设全面提速聚焦“AI+数字孪生”赋能智慧水利

2023-04-03 10:13

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一、水利工程行业概述和分类

从定义上来看，水利工程是用于控制和调配自然界的地表水和地下水，达到除害兴利目的而修建的工程。也称为水工程。

根据观研报告网发布的《中国水利工程行业现状深度调研与投资趋势预测报告（2023-2030年）》显示，就分类而言，水利工程按目的或服务对象可以分为预防洪涝灾害的防洪工程、用于灌溉的农田水利工程、用于产生能源的水力发电工程，以及用于船舶运输的航道港口工程。此外，还有兼具防洪、灌溉、发电、航运等多种功能的综合性水利工程。其中“防洪工程”与“水资源工程”（农田水利工程与供水工程）投资占比达80%。

水利工程的分类（按目的或服务对象）

分类	介绍
防洪工程	防止洪水灾害
农田水利工程或称灌溉和排水工程	防止旱、涝、渍灾为农业生产服务
水力发电工程	改善和创建航运条件的航道和港口工程
城镇供水和排水工程	为工业和生活用水服务，并处理和排除污水和雨水
水土保持工程和环境水利工程	防止水土流失和水质污染，维护生态平衡
渔业水利工程	保护和增进渔业生产
海涂围垦工程	围海造田，满足工农业生产或交通运输需要
综合利用水利工程	一项水利工程同时为防洪、灌溉、发电、航运等多种目标服务

资料来源：珠海市水务局、观研天下数据中心整理

由于水利工程涉及范围广，施工时间长，往往规模较大，投资周期较长，并且以公益性项目为主，收益性较弱，特别是仅用于防洪治理、农田灌溉等项目无法直接产生收入，投资资金主要来自于中央及地方政府，而其他类型的水利项目可以通过供水、水力发电等获得一定收益，因此投资方式及资金来源更为丰富，并逐渐引入了社会资本及债务性资金的投入。从投资主体来看，重大水利水电工程以央企投资为主力，水利基投作为地方水利项目的投融资主体，对于完善水利基础设施亦发挥重要作用。“十四五”期间水利投资主要聚焦四个大方向：防洪减灾、供水保障工程、水生态修复、智慧水利。

二、政策资金纷至沓来，行业规模持续扩张

1、政策导向下，全国水利建设加速推进

在环境问题日趋严重的背景下，水利工程的建设得到了我国政府的政策扶持。长期以来，政府陆续出台了一系列水利相关的法律法规和政策，加码水利投资，推动重大水利工程建设提速。尤其是2022年我国极端天气事件频发，洪水、干旱、咸潮交叠并发、历史罕见，防御形势极其复杂，防御挑战极其严峻，习近平总书记多次就水利工作作出重要讲话指示批示，为做好水利工作指明了前进方向、提供了根本遵循。中央财经委员会第十一次会议对全面加强水利基础设施建设作出系统部署，国务院常务会议多次专题研究加快水利基础设施建设工作，水利基础设施建设迎来前所未有的历史机遇；党中央、国务院对国家水网的布局、结构、功能和系统集成作出了顶层设计；中办、国办印发《关于加强新时代水土保持工作的意见》，对今后一个时期水土保持工作作出了全面部署；《中华人民共和国黄河保护法》颁布，为统筹推进黄河流域生态保护和高质量发展提供了法治保障。各级水利部门认真履行职能责任，各项水利工作取得显著进展和成效。

我国水利工程行业重点政策梳理

发布时间	发布部门	政策名称	主要内容
2023.02	水利部	2023年水利政策法规工作要点	主要任务是：深入贯彻落实党的二十大精神和习近平总书记关于安全生产重要论述，按照党中央、国务院决策部署，不断完善安全生产体系，进一步强化责任落实、依法治理、安全基础，推动安全生产治理模式向事前预防转型；认真履行“三个必须”安全生产责任，健全落实水利安全生产风险管控“六项机制”，推进水利安全生产风险专项整治，加强重点领域安全监管，着力防控重大安全风险，坚决防范遏制重特大事故，确保水利安全生产形势持续稳定。
2022.12	国务院	扩大内需战略规划纲要(2022-2035年)	加快推进集防洪减灾、水资源调配、水生态保护等功能为一体的综合水网建设，提升国家水安全保障能力。推动综合性水利枢纽和调蓄工程建设，立足流域整体和水资源空间均衡配置，加快推进跨流域跨区域水资源配置工程建设，实施对区域发展具有重要作用的引调水工程，提升水资源优化配置能力。
2022.10	水利部、国家发展改革委、财政部等10部门	强化农村防汛抗旱和供水保障专项推进方案	《方案》从强化防洪工程建设、完善抗旱工程体系、加强水旱灾害防御应对、推进农村供水工程建设、强化水源保护和水质保障、加强农村供水工程管理六个方面提出了具体任务，还从强化统筹协调、保障资金投入、分类推进实施三个方面提出了保障措施。
2022.8	水利部、国家发展改革委、财政部、国家乡村振兴局	关于加快推进农村规模化供水工程建设的通知	旨在通过优化区域工程布局，不断推进水源工程建设，加快建设农村规模化供水工程(包括城市供水管网延伸工程和千吨万人供水工程)，提升农村供水保障水平，实现农村供水高质量发展。
2022.6	住房和城乡建设部、国家开发银行	关于推进开发性金融支持县域生活垃圾污水处理设施建设的通知	通知重点支持内容包括支持县域生活垃圾收运处理设施建设和运行；支持县域生活污水收集处理设施建设和运行；支持行业或区域统筹整合工程建设项目。
2022.5	国务院	关于推进以县城为重要载体的城镇化建设的意见	意见提及“实施排水管网和泵站建设改造，修复破损和功能失效设施。建设排涝通道，整治河道、湖塘、排洪沟、道路边沟，确保与管网排水能力相匹配”。“完善老城区及城中村等重点区域污水收集管网，更新修复混错接、漏接、老旧破损管网，推进雨污分流改造”。
2022.5	水利局	关于推进水利基础设施政府和社会资本合作(PPP)模式发展的指导意见	指导意见要求，充分发挥市场在资源配置中的决定性作用，更好发挥政府作用，深化水利投融资改革，积极引导各类社会资本参与水利建设运营，拓宽水利基础设施建设长期资金筹措渠道，推进现代化水利基础设施建设，推动新阶段水利高质量发展。根据不同类型水利项目的功能属性、投资规模、收益能力、运营管理等特性，加强政策支持和监管服务，实现水利PPP项目更好更快发展。
2022.4	住房城乡建设部、国家发展改革委、水利部	关于印发“十四五”城市排水防涝体系建设行动计划的通知	全面排查城市防洪排涝设施薄弱环节，系统建设城市排水防涝工程体系、加快构建城市防洪和排涝统筹体系、着力完善城市内涝应急处置体系、强化实施保障。
2022.3	住房城乡建设部、国家发展改革委	关于做好2022年城市排水防涝工作的通知	加快建立“源头减排、管网排放、蓄排并举、超标应急”的城市排水防涝工程体系。依托国家重大建设项目库，将“十四五”规划城市防洪排涝重大工程项目台账中的各项任务逐一落实到具体建设项目，组织做好项目入库、按时填报项目进展。
202202	国务院	国务院政策例行吹风会	加快构建国家水网，进一步加快推进重大水利工程建设，努力扩大在建项目投资规模，为做好“六稳”“六保”工作、稳定宏观经济大盘、推动新阶段高质量发展作出水利贡献。制定巩固农村供水脱贫攻坚成果工作方案，强化工程的管理管护，将按照乡村振兴战略实施要求，坚持问题导向，加快补齐农村供水设施短板，加强水质保障和工程管护。
2022.2	国务院	关于做好2022年全面推进乡村振兴重点工作的意见	意见提及“修复水毁灾损农业、水利基础设施，加强沟渠疏浚以及水库、泵站建设和管护”、“强化农业农村、水利、气象灾害监测预警体系建设”。加强水利基础设施、水利体系建设。
2021.12	水利部	关于实施国家水网重大工程的指导意见	指导意见要求，到2025年建设一批国家水网骨干工程，有序实施省市县水网建设，着力补齐水资源配置、城乡供水、防洪排涝、水生态保护、水网智慧化等短板和薄弱环节，水安全保障能力进一步提升。在完善水资源优化配置体系方面，建成一批重大引调水和重点水源工程，新增供水能力290亿立方米，水资源承载能力与经济社会发展适应性明显增强；城乡供水保障水平进一步提高，农村自来水普及率达到88%；大中型灌区灌排骨干工程体系逐步完善，新增、恢复有效灌溉面积1,500万亩。
2021.12	国家发展改革委、水利部	关于印发水利领域相关中央预算内投资专项管理办法的通知	出台《国家水网骨干工程中央预算内投资专项管理办法》和《水安全保障工程中央预算内投资专项管理办法》2个中央预算内投资专项管理办法，明确了国家水网骨干工程专项支持范围，同时明确了中央预算内投资的支持标准和安排方式。
2021.12	水利部	“十四五”水库除险加固实施方案	将水库除险加固和运行管护纳入“十四五”有关规划和工作计划以及河湖长制考核体系，建立完善工作机制，细化实化政策措施，保障地方资金投入，加强项目监督管理，确保各项重点任务落到实处。
2021.8	水利部、国家发展改革	关于做好农村供水保障工作的指导意见	要求农村集中供水工程发挥政府投入引导作用，由地方各级人民政府负责落实。对于中型水库等水源工程建设，可以结合现有投资渠道，争取中央预算内投资适当补助。对于农村供水工程维修养护和小型水库建设，中央财政通过现有转移支付渠道给予适当补助。地方要多渠道筹集工程建设资金，合理安排政府投入，用于农村供水工程建设和改造。将符合条件的农村供水工程建设和改造项目纳入地方政府专项债券支持范围。脱贫地区要统筹整合财政涉农资金，支持农村供水工程建设，并将农村供水工程建设纳入巩固拓展脱贫攻坚成果和乡村振兴项目库，有序安排实施。
2021.6	国家发展改革委	关于进一步做好基础设施领域不动产投资信托基金(REITs)试点工作的通知	REITs试点工作区域范围扩充，试点覆盖行业大幅扩容，其中与水相关的包括能源基础设施中的水力发电、市政基础设施中的城镇供水、生态环保基础设施中的城镇污水垃圾处理及资源化利用，并明确将“具有供水、发电等功能的水利设施”纳入试点范围。
2021.4	国务院	国务院办公厅关于加强城市内涝治理的实施意见	要求系统建设城市排水防涝工程体系，提升城市排水防涝工作管理水平，统筹推进城市内涝治理工作。保障措施上落实工作责任、加大政府投入力度、多渠道筹措资金、加强用地保障、建立健全工作制度。
2021.3	国务院	中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要	立足流域整体和水资源空间均衡配置，加强跨行政区河流水系治理保护和骨干工程建设，强化大中小微水利设施协调配套，提升水资源优化配置和水旱灾害防御能力。坚持节水优先，完善水资源配置体系，建设水资源配置骨干项目，加强重点水源和城市应急备用水源工程建设。实施防洪提升工程，解决防汛薄弱环节，加快防洪控制性枢纽工程建设和中小河流治理、病险水库除险加固，全面推进堤防和蓄滞洪区建设。加强水源涵养区保护修复，加大重点河湖保护和综合治理力度，恢复水清岸绿的水生态体系。

资料来源：观研天下数据中心整理

观研天下分析师观点：近年来，水利部持续加强水利标准化工作，在国家标准化领域屡获有关奖项。值得关注的是，3月17日，水利部发布2023年第6号公告，批准发布《节水产品认证规范》水利行业标准，本标准将于2023年6月17日起实施。预计标准的发布实施将进一步规范认证行为，提升认证工作质量，从而推动行业发展。

2、水利投资力度逐渐加大，2023年仍将保持较大体量

我国水利建设投资已连续三年投资完成额均高于7000亿元，2022 年更是首次突破万亿大关，呈现大幅增长态势，这是新中国成立以来水利建设投资完成最多的一年。其中，广东、云南、浙江、湖北、安徽等12个省份完成投资额度超过500亿元。同时，国家积极推进水利建设PPP模式发展和REITs试点，多地水投集团纷纷谋划水利领域REITs项目的申报。这一方面充分发挥了民间投资优势，促进重点项目更好落地并带动整体经济良好发展，另一方面丰富了民间投资渠道，促进民间投资转型升级，使得水利投融资改革取得明显成效，建设资金来源逐步多元化。

资料来源：观研天下整理

展望2023年，“一带一路”迈入十周年，沿线建设有望升温。近期多地政府发布2023年度重大水利投资计划，明确加快布局和完善水利设施建设，预计2023年全年水利建设投资规模仍将保持较大体量。

2023年部分省市重大水利投资计划

地区	计划
广东省	2023年计划安排水利建设项目4,482个，年度计划投资1,005亿元，广东省水文能力提升、深汕特别合作区引水工程、韩江干流治理、鉴江干流治理工程将力争实现年内开工建设，大湾区堤防巩固提升、东江干流治理、北江干流治理等项目争取年内批复立项；
河北省	2023年水利投资规模将达700亿元，同比增长20%左右；
山东省	将以建设国家省级水网先导区为抓手，以健全完善水资源调配体系、水灾害防御体系、水生态保护体系、智慧化水网体系“四个体系”为重点，2023年锚定完成水利建设投资600亿元以上目标,不断推动水利高质量发展；
四川省	2023年将重点推进“三主一片”骨干水网建设，抓好引大济岷、安宁河流域水资源配置打捆工程，启动长征渠工程，以引大济岷和长征渠构建成渝地区双城经济圈高质量发展天府水网“大动脉”“新干线”，力争落实各类水利投资500亿元以上；
河南省	围绕完善流域区域防洪工程体系、加快构建现代水网、复苏河湖生态环境、推进数字娈生水利建设等目标路径，2023年全年力争完成四水同治项目投资1,200亿元以上、全口径水利投资500亿元以上；
甘肃省	2023年计划水利投资力争达到230亿元;黑龙江省全年计划落实水利投资100亿元以上，着力在“水旱灾害防御、水资源管理保护、水生态修复治理、重大水利工程建设”等方面取得新突破；
西藏自治区	2023年，水利系统力争落实水利投资50亿元，完成重点项目投资36.14亿元。

资料来源：观研天下数据中心整理

三、带动上下游产业，创造大量就业机会

水利工程具有较好的规划和前期工作基础，特别是重大水利工程吸纳投资大、产业链条长、创造就业机会多，在保障国家水安全、推动区域协调发展、拉动有效投资需求、促进经济稳定增长等方面具有重要作用。上游来看，水利工程建设所需的钢材、水泥、砂石和汽柴油、电力等原材料需要直接采购，而工程机械、运输车辆等施工中间环节所需机械设备可直接租赁或者在一次性购置的基础上重复使用。下游来看，工程建成后可以发挥出防洪、供水、发电、航运等方面的效益，促进农业高产，农民增收；工业用水、用电有保障；还能带动相关服务产业，比如，水库产的鱼、虾、螃蟹可以带动餐饮业发展，环境改善可以搞旅游开发等。

水利工程的发展创造了大量就业机会，有力促进了城乡居民就业。由于水利工程建设需要大量劳动力，带动的产业大多属于劳动力密集型产业，因此，除了工程建设本身能够增加直接就业，还能够显著促进相关产业人员的间接就业。据测算，重大水利工程每投资1000亿元，可以带动GDP增长0.15个百分点，新增就业岗位49万。截至2022年6月，全国水利建设已吸纳就业人数103万人，其中农民工就业77万人，充分发挥了水利对稳增长、保就业的重要作用。

四、从“AI+数字孪生”看智慧水利

1、重视AI对水利工程行业的改变

传统水利工程行业对人工依赖严重，并且管理维护人员综合素质水平不高，在各个处于运行状态的水利工程项目当中，特别是中小型水利工程项目，因为维护及管理机制中存在一定缺陷。管理人员数量匮乏，实际工作经验丰富且工作能力较强的工作人员数量较少；政府有关部门实际运行的过程中重视建设但是却轻视管理，没有将水利工程管理放置在十分重要的地位上。并且相关工作人员管理理念滞后性比较强，智能化等先进技术措施难以在水利工程管理领域中得到应用，因此导致水利工程行业难以扩张，成长空间缺乏想象力。

人工智能的发展或将对水利工程行业形成颠覆性改变，例如：chatgpt可以帮助人甚至替代人做很多事，例如：根据工程管理需要，先对管理数据进行收集和分析处理，然后再通过自身的内部存储系统进行数据的分类存储。在后期工作需要时，还可以对数据进行灵活的提取和应用；还可以考虑到水利工程运行中的突发事故，可以通过智能技术进行监控及报警模块的优化，确保水利运行全过程的可视化和实施监控。当前除了传统水利公司积极布局智慧水利相关赛道外，华为、腾讯、百度等国内互联网巨头也先后进军了这一市场。未来AI技术的引入有望打破水利工程的人员管理与扩张瓶颈，为行业效率提升带来更大的价值。

观研天下分析师观点：除AI外，目前大数据、物联网技术成熟和 5G 技术普及推广，新兴技术与水利信息系统的结合，不仅实现了水利信息共享和智能管理，也为智慧水利行业数字化、智能化发展带来更多的思考。

2、数字孪生赋能水利高质量发展

数字孪生流域和数字孪生水利工程建设是推动新阶段水利高质量发展的实施路径和最重要标志之一。依托数字孪生底座，可以构建出具有复杂性、多样性和实时性等特点的智慧水利系统。具体来看，“数字孪生流域”是智慧水利的核心与关键。国家“十四五”新型基础设施建设规划明确提出，要推动大江大河大湖数字孪生、智慧化模拟和智能业务应用建设。黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要、长江三角洲区域一体化发展规划纲要等，都对数字孪生流域建设提出了更加具体明确的要求。

数字孪生水利工程是数字孪生流域的重要组成部分，在数字孪生水利工程建设过程中，技术的支撑和运用至关重要。数字孪生技术可以实现对水利系统的全局数字化建模，数据驱动、实时分析、实时控制和边缘计算，构筑了高效、安全、智能、可靠的智慧水利系统。未来数字孪生在智慧水利领域的应用前景依旧广阔，数字孪生技术将继续推动智慧水利行业的创新和升级，为水利资源的可持续利用和保护做出重要贡献。

数字孪生技术在智慧水利中的应用

应用	介绍
构建数字孪生建模系统	通过采集水利系统中各种传感器的数据，并将这些数据通过计算机处理，构建出一个真实可信的数字孪生建模系统。数字孪生建模系统具有高度仿真、反应迅速、实时展示、多维度分析等优点，可以帮助水利系统管理人员全面了解水利系统的运行状况，及时预测水利发展走向，灵活优化水资源的调配，实现优化的水资源利用和管理。
应用于智慧水利的数据驱动技术中	数据驱动技术指利用各种传感器和水利设备采集到的大量数据，通过数据挖掘、机器学习等算法对数据进行分析、处理和建模，以发现规律、预测趋势、提高水资源利用效率。数字孪生技术能够实现智慧水利系统的智能化分析、预测、优化和控制，从而提升水利设施的管理水平，实现水资源配置和管理，保证水利系统的安全、稳定和高效运行。
应用于智慧水利系统中的边缘计算技术	边缘计算技术可以协同数字孪生技术和人工智能等先进技术，实现对水利系统运行状态和生态环境等多个方面进行实时控制和监测。边缘计算技术将水利系统分布式控制的理念与数字孪生建模技术、数据驱动技术相融合，构筑出具有网络化、智能化、可视化和可控性的智慧水利系统，实现了水利系统的高效、安全、智能、可靠运行。
为智慧水利系统提供有力的保障和支持	其中重要的是安全技术。智慧水利系统主要由智能感知、智能控制、智能管理等部分组成，其中包含大量机密信息，需要采用安全保障措施防范不法分子的攻击和窃取。数字孪生技术将数字化技术和安全技术有机地结合起来，实现了数据的安全存储和传输，保障了数字孪生技术在智慧水利系统中的正常运行和应用。

资料来源：观研天下数据中心整理

观研天下分析师观点：当前阶段，我国智慧水利绝大多数还处在从自动化向信息化跨越的一个过程，少数处在从信息化向智慧化发展的这个阶段。相较于智慧城市、智慧电力、智慧农业等，我国智慧水利的信息化建设在对新型信息技术建设的认知和对传统水利向数字孪生智慧水利转变必要性、重要性的认识上存在一定差距，而这样的差距亟待改变。（LZC）

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