水利工程与管理技术如何提升防洪抗旱能力？

在气候变化日益加剧、极端天气频发的背景下，水利工程与管理技术已成为保障国家水安全的核心支撑。从传统大坝建设到智能调度系统，从水资源配置优化到生态修复工程，现代水利正经历一场深刻的技术革新。本文将深入探讨水利工程与管理技术的关键环节，分析其在防洪抗旱中的实际应用，并提出未来发展方向，为从业者和决策者提供科学参考。

一、水利工程与管理技术的核心内涵

水利工程是指通过人工手段调控自然水体，实现水资源的有效利用和灾害防控的工程体系，包括水库、堤防、灌区、泵站、引水渠等基础设施。而管理技术则涵盖规划、设计、施工、运行维护及信息化监测等多个阶段，旨在提高工程效率、延长使用寿命并降低运营风险。

当前，水利工程已不再局限于单一功能（如灌溉或发电），而是向多功能融合转变，例如一座水库可能同时承担供水、发电、防洪、生态补水等任务。这种复合型需求对管理技术提出了更高要求——必须借助大数据、物联网、人工智能等先进技术，实现精细化管理和动态响应。

二、防洪抗旱中的关键技术应用

1. 智能监测与预警系统

依托遥感卫星、地面传感器网络和无人机巡检，现代水利工程实现了全天候、全流域的实时数据采集。以长江流域为例，水利部部署了数千个雨量站、水位计和流量计，结合AI算法预测洪水演进路径，提前48小时发出预警，使地方政府有充足时间组织转移避险。

2. 数字孪生技术赋能决策

数字孪生是将物理水利工程映射到虚拟空间的技术，可模拟不同工况下的水流状态、结构应力变化等。比如南水北调中线工程采用数字孪生平台，可在汛期前预演溃坝风险，优化调度方案，减少不必要的泄洪损失。

3. 水资源优化配置模型

面对干旱频发的挑战，水资源配置模型成为关键工具。基于机器学习的水量分配算法能够综合考虑农业用水、城市供水、生态需水等因素，在有限水源下实现效益最大化。甘肃省张掖市通过引入该模型，连续三年在干旱年份仍保障了绿洲生态用水需求。

4. 智慧运维管理系统

传统的定期巡检模式存在滞后性，难以及时发现隐患。智慧运维系统利用边缘计算设备对关键部位（如大坝变形、闸门启闭）进行持续监控，一旦异常立即报警，极大提升了设施安全性。浙江千岛湖大坝已实现无人值守自动巡检，故障响应时间缩短至15分钟以内。

三、典型案例解析：黄河小浪底水利枢纽的智慧升级

作为黄河流域最重要的控制性工程之一，小浪底枢纽曾面临泥沙淤积严重、调度复杂等问题。近年来，通过引入“水利大脑”平台，整合气象、水文、地质、社会经济等多源数据，构建了多目标优化调度模型：

• 防洪方面：实现汛限水位动态调整，比传统固定水位更灵活，有效缓解下游河道压力。
• 抗旱方面：精准测算区域需水量，优先保障沿岸农田灌溉，避免水资源浪费。
• 生态补水：根据鱼类繁殖周期设定最小生态基流，促进生物多样性恢复。

数据显示，自智慧化改造后，小浪底每年平均减少经济损失约1.2亿元，生态效益显著增强。

四、挑战与未来趋势

1. 数据孤岛问题亟待破解

目前许多地方水利部门的数据分散在不同系统中，难以形成统一视图。建议推动跨部门数据共享机制，建立国家级水利数据中心，打通气象、环保、农业等部门的数据壁垒。

2. 技术人才短缺制约发展

懂水利又精通信息技术的复合型人才稀缺，导致很多先进技术落地困难。高校应增设“智慧水利”专业方向，鼓励企业与科研机构联合培养人才。

3. 面向碳中和的新机遇

随着“双碳”目标推进，水电站绿色低碳属性凸显。未来可通过智能化调度提升水电利用率，配合风电光伏形成多能互补系统，助力能源结构转型。

4. 公众参与与透明治理

公众对水利工程的关注度越来越高，需要建立开放透明的信息发布机制。例如，开发手机APP让居民实时查看水库水位、水质状况，增强信任感，促进社会共治。

五、结语：迈向高质量发展的新时代

水利工程与管理技术不仅是应对自然灾害的技术手段，更是推动经济社会可持续发展的重要引擎。从“被动防御”走向“主动适应”，从“经验驱动”转向“数据驱动”，中国水利正迈入智能化、绿色化、协同化的新阶段。唯有坚持科技创新与制度创新双轮驱动，才能真正筑牢国家水安全屏障。

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