《国家水网工程可持续运行关键技术研究》对影响国家水网工程可持续运行的关键技术进行了深入研究，包括国家水网工程可持续性评价方法、国家水网工程管理体制合理性评估方法、工程管理体系智能化评估方法、工程效益评估方法、综合水价形成机制及测算模型等；并以胶东水网工程、胶东调水工程、引黄济青工程等工程为例进行了实证研究，形成了可复制、可推广的水网工程可持续运行关键技术体系。

目录
前言
第1章绪论1
1.1我国基本国情水情1
1.2国家水网工程建设进程2
1.3水网研究文献计量分析4
1.4国家水网相关水利工程可持续性及运行风险研究进展7
第2章国家水网工程可持续性评价11
2.1国家水网工程可持续性理论11
2.2国家水网工程可持续性评价指标体系14
2.3国家水网工程可持续性评价模型构建24
2.4胶东水网工程可持续性评价39
2.5小结44
第3章国家水网工程管理体制合理性研究46
3.1理论基础与研究思路46
3.2管理体制方案设置47
3.3管理体制方案比选49
3.4结果分析56
3.5机构设置59
3.6小结60
第4章工程管理体系智能化评估方法61
4.1智慧评价的理论基础61
4.2智慧管理体评价理论80
4.3指标体系构建83
4.4水利工程管理考核评估87
4.5数据采集89
4.6评估模型及步骤90
4.7结果与预期效果分析92
4.8小结94
第5章工程效益评估方法95
5.1目标任务95
5.2一般均衡模型96
5.3系统开发98
5.4青岛供水效益测算99
5.5小结111
第6章综合水价形成机制及测算模型112
6.1大型基础设施网络定价机制借鉴112
6.2水网工程特征及分类分析119
6.3区域综合水价形成机制分析121
6.4区域综合水价模型构建124
6.5案例研究——以胶东水网工程为例128
6.6小结148
第7章结论与建议149
参考文献151

第1章绪论
　　1.1我国基本国情水情
　　中国南北跨度大，地势西高东低，大部分位于季风气候区，并且人口众多。与其他国家相比，中国的水情具有特殊性，主要表现在以下四方面。
　　水资源时空分布不均，人均占有量低。中国水资源总量多，但人均水资源占有量、亩1亩≈666.67m2。均水资源占有量远低于世界平均水平。从水资源的时间分布来看，年内和年际降水量变化很大，60%～80%集中在汛期，地表径流年际丰枯变化一般相差2～6倍，*大可达10倍以上。从水资源的空间分布来看，中国北方的土地面积、耕地面积和人口分别占全国的64%、60%和46%，而水资源量仅占全国水资源量的19%，其中黄河、淮河和海河流域的GDP约占全国GDP的1/3，而水资源量仅占全国水资源总量的7%，是中国水资源供需矛盾*严重的地区。由于气候变化和人类活动影响，20世纪80年代以来，中国的水资源状况发生了重大变化，黄河、淮河、海河和辽河流域的水资源总量减少了13%，其中海河流域减少了25%（王浩和王建华，2012）。总的来说，中国的水资源禀赋条件并不优越，特别是水资源在时间和空间上的分布不均，导致中国水资源的开发利用工作既困难又繁重。
　　河流水系复杂，南北差异很大。中国地形从西到东呈三级阶梯分布，丘陵和高原占中国陆地总面积的69%，流域面积达100km2以上的河流有5万多条，分为长江、黄河、淮河、海河、松花江、辽河和珠江七大干流及其支流，以及主要分布在西北部的内陆地区河流、东南沿海地区入海河流和边境地区的跨界河流，构成了中国河流水系的基本框架。河流水系南北差异大，南方河网密度大，水量丰富，一般全年都有水；北方河流水量小，多是季节性河流，上游狭窄，坡度大，冲刷严重；中下游河道相对平坦，部分河段淤塞严重，有的甚至成为地上河。例如，黄河中下游的河床高于两岸地面达13m。河流的这些特点，加之人口众多和人水关系复杂，决定了中国河流治理难度大。
　　地处季风气候区，暴雨洪水频发。受季风气候影响，我国大部分地区在夏季都是潮湿、高温、多雨的，局部暴雨持续时间短、强度大，而持续时间长、范围大的流域降雨也时有发生，几乎每年都会发生不同程度的洪水灾害（夏军和石卫，2016）。例如，在1954年和1998年的梅雨期，长江流域先后出现9次和11次大暴雨，形成全流域大洪水；1975年8月，受台风影响，河南驻马店林庄6h降水量达到830mm，超过了当时的历史纪录，造成了灾难性的洪水，致使板桥和石漫滩水库的溃坝。2021年7月18日18时至21日0时，郑州出现罕见持续强降水天气过程，全市普降大暴雨、特大暴雨，累计平均降水量449mm，造成了巨大的经济损失和人员伤亡。我国的主要城市、重要基础设施和主要粮食产区主要分布在河流沿岸，全国1/3的人口居住在七大河流防洪保护区内，拥有22%的耕地和约一半的经济总量。随着人口的增长和财富的积累，国家对防洪安全的要求越来越高，防洪任务更加繁重。
　　水土流失严重，水生态环境脆弱。由于特殊的气候和地形条件，特别是我国山地众多、降雨集中、人口多、生产建设活动不合理，是世界上水土流失*严重的国家之一，2023年全国水土流失面积达263万km2，占我国陆地面积的27%以上。从水土流失分布来看，水土流失面积集中在西部地区。从土壤侵蚀的源头来看，坡耕地和侵蚀沟是水土流失的主要来源，3.6亿亩坡耕地的水土流失量占全国水土流失量的30%以上，侵蚀沟的水土流失量约占全国水土流失量的40%。此外，我国约39%的土地位于干旱和半干旱区，降水量少，蒸发量大，植被覆盖率低，尤其在西北干旱地区，生态环境脆弱。例如，塔里木河、黑河、石羊河等生态脆弱的河流对人类活动非常敏感，恢复难度大。
　　1.2国家水网工程建设进程
　　在中华人民共和国成立之初，中国的大部分河流处于不受控制或受控制程度较低的自然状态，水资源开发利用水平低，农田排灌设施极度匮乏，水利工程建设极不健全。中华人民共和国成立以来，中国以防洪、供水、灌溉等为重点，开展了大规模水利建设，初步形成了大中小微结合的水利工程体系，水利建设面貌发生了根本性变化。
　　一是主要江河防洪减灾体系基本形成。七大河流基本形成了以骨干枢纽、河道堤防、蓄滞洪区等工程措施和水文监测、预警预报、防洪调度等非工程措施相结合的防洪减灾系统。截至2023年底，全国已建成堤防33万km，是中华人民共和国成立之初的8倍；水库从中华人民共和国成立前的1200多座增加到了9.86万座，总库容从约200亿m3增加到9999亿m3，调蓄能力不断提高。
　　二是水资源配置格局逐步完善。通过修建水库、跨流域和跨区域引调水工程解决水资源时空分布不均的问题。目前，我国已初步形成集蓄水、引水、调水于一体的水资源配置体系（王浩和游进军，2016）。例如，密云水库、潘家口水库的建设为北京和天津提供了重要的水源，辽宁大伙房水库输水工程和引黄工程等工程的建设缓解了辽宁中部城市群和青岛的供水紧张问题。随着南水北调工程的建设，我国“四横三纵、南北调配、东西互济”的水资源配置格局已经初步形成（吴海峰，2016；左其亭等，2021）。全国水利工程年供水能力比中华人民共和国成立初期增长8倍以上，城乡供水能力显著提高。
　　三是农田排灌体系初步建立。中华人民共和国成立以来，尤其在20世纪50年代和20世纪70年代进行了大规模农田水利建设，大力发展灌区，提高低洼易涝地区的排水能力，农田灌溉和排水系统初步建立。全国农田有效灌溉面积从中华人民共和国成立初期的2.4亿亩增加到2023年的10.8亿亩，其中灌溉面积超过1万亩的灌区有7300多处，有效灌溉面积居世界**。通过实施灌区续建配套设施和灌区节水改造发展节水灌溉，截至2023年底，全国高效节水灌溉面积达到4.1亿亩，农田灌溉水有效利用系数提高到0.576。农田水利建设大大提高了农业综合生产能力，为保障国家粮食安全做出了重大贡献。
　　四是水土资源保护能力提高。在水土流失防治方面，以小流域为单位，山水田林路村统筹规划，采取工程措施、生物措施和农业技术措施，全面治理长江、黄河上中游等水土流失严重地区；充分利用大自然的自我修复能力，在关键区域实施封育保护措施。党的十八大以来，累计治理水土流失面积超过60万km2。在生态脆弱型河流治理中，通过加强水资源的统一管理调度、加大节水力度、保护水源等综合措施实现黄河不再断流，塔里木河、黑河、石羊河、白洋淀等河湖的生态环境得到一定改善。在水资源保护方面，建立了以水功能区和河流排污口监督管理为主要内容的水资源保护体系，将“三江三湖”、南水北调水源区、饮用水源区和严重超采地下水区作为重点，全国水环境显著改善。
　　我国水利发展虽然取得了巨大成就，但与经济社会可持续发展的要求相比，一些问题仍然十分突出，主要表现在洪涝灾害频繁、水资源供需矛盾突出、农田水利建设滞后、水利设施薄弱、水资源缺乏有效保护、水利发展体制机制不畅等方面（李原园，2021）。此外，已经建成的水利工程与我国众多的自然河湖水系协同构成了我国的水资源网络（徐宗学等，2022），其是我国进行水资源时空调配的重要手段，但各流域间连通作用不强，现代化水平不够高，还存在诸多不足与短板（李宗礼等，2021）。
　　因此，国家在“十四五”规划中明确决定实施国家水网（郭旭宁等，2019；刘璐，2021）重大工程。党的十九大报告把水利摆在九大基础设施网络建设之*。2021年底水利部印发的《关于实施国家水网重大工程的指导意见》（以下简称《指导意见》）和《“十四五”时期实施国家水网重大工程实施方案》（以下简称《实施方案》）明确了加快推进国家水网重大工程建设的主要目标，重点围绕完善水资源优化配置体系，系统部署各项任务措施。《指导意见》要求到2025年，建设一批国家水网骨干工程，《实施方案》将《指导意见》提出的任务进一步细化实化为59项具体措施，并分别明确责任单位和完成时限。《指导意见》和《实施方案》的发布是国家对国家水网工程进行的整体布局和长远规划，是适应时代要求、符合发展规律的重要指示，是国家水网建设过程中的重大进展，是国家水网研究从理论到实践的重大跨越。2022年全国水利工作会议强调要完善流域防洪工程体系，加快国家水网重大工程建设，提升水资源优化配置能力，统筹水灾害、水资源、水生态、水环境系统治理，推动新阶段水利高质量发展，为全面建设社会主义现代化国家提供有力的水安全保障。2023年5月，中共中央、国务院印发《国家水网建设规划纲要》，提出到2035年，基本形成国家水网总体格局，国家水网主骨架和大动脉逐步建成，省市县水网基本完善。
　　1.3水网研究文献计量分析
　　使用中国学术期刊全文数据库（中国知网）作为数据来源，以主题或关键词“水网”为筛选条件，选择学术期刊作为文献类型，检索到了3202篇文献。在进行二次筛选时，剔除了访谈、新闻报道、会议活动通知、读者反馈等非学术文章，以及相关性欠缺的文献，*终确定了1058篇有效文献。随后，使用CiteSpace6.1.R6软件对这1058篇文献进行了计量分析。
　　（1）水网研究发文数量变化趋势
　　根据图1-1的统计结果，对选取的1058篇文献按照发表时间进行分析，发现水网研究自1984年开始在国内出现。此后，水网研究发文数量总体呈现稳定上升的趋势，尤其在2009～2011年，水网研究发文数量有明显增加，从29篇增加到了65篇。然而，2011～2020年，水网研究发文数量呈现下降趋势。不过，2020～2022年，水网研究发文数量再次大幅上升，达到了89篇。结果表明，水网研究发文数量整体上呈上升趋势。在1058篇文献中，直接研究国家水网的文献仅有76篇，但2020～2022年水网研究发文数量呈现大幅上升的趋势，说明国家水网研究目前尚处于起步阶段，但有望成为未来的研究热点。
　　图1-1水网研究发文数量年度变化
　　（2）关键词共现分析
　　关键词在文献研究中扮演着概括研究核心主题的重要角色。因此，在特定研究领域，通过对关键词的共现分析可以了解研究的热点和发展趋势。对选取的1058篇文献进行关键词共现分析，得到了频次≥10的关键词，详见表1-1。此外，从水网研究文献中关键词共现网络图谱（图1-2）可以观察到，研究热点集中在生态水网、现代水网、水网建设、智慧水网等方面。同时，针对国家水网的研究已经初具规模。表1-1水网研究文献中频次≥10的关键词序号关键词频次序号关键词频次1水网地区727水网工程192现代水网458水资源183水网389智慧水网174生态水网3510规划165大水网2911供水工程126水网建设2312国家水网10
　　图1-2水网研究文献中关键词共现网络图谱
　　（3）关键词突现分析
　　关键词突现分析是对频次变化率高、增长速度快的关键词进行检测，进而形象展示该领域内某研究热点随时间的变化情况。对水网研究领域的关键词进行突现分析，共检测到12个突现词，见图1-3。可以看出，2007~2016年突现词为生态水网，主要研究水网工程与生态环境之间的协调与兼容程度。
　　图1-3水网研究文献中关键词突现分析
　　年份表示该关键词**次出现的年份，出现年份表示该关键词作为研究前沿热点的起始年份
　　从2012年开始，现代水网、智能水网等研究开始出现，国家编制“十四五”规划时，将国家智能水网的研究划定为国家水网智能化（刘辉，2021）部分的研究，因此国家智能水网研究可以归结为国家水网研究的前身。在智能水网研究领域，中国水利水电科学研究院有关学者从概念解析、建设思路、结构组成、核心技术等方面进行了深入研究。匡尚富和王建华（2013）*次提出了我国智能水网的概念和系统结构。尚毅梓等（2015）阐释了水网智能化的概念，积极探索了我国智能水网工程的建设思路。王建华等（2018）提出了智能水网是由水物理网、水信息网和水管理网耦合组成的复合网络系统。蒋云钟等（2021）从技术维度提