美国智能水网概念的提出始于2009年5月,由一个名为水创新联盟的私人组织创建的基金会“智能水网倡议”率先提出。在智能水网概念的初始发展阶段，其引领者群体主要是由包括IBM、西门子、苏伊士等在内的一些涉水事务及信息化技术大型企业共同组成。IBM公司将智能水网作为其“智能地球”概念的重要组成部分，并为智能水网提出了三个关键词：自动化、交互性、智能化。智能水网在美国的发展大致可分为四个主要方向：1）基于先进的计量基础设施建立水管理系统（AMI）；2）基于水资源管理设施和智能电网的优化能源使用方案；3）水质和水量的联合检测平台；4）水资源高效管理系统的构建。在美国智能水网建设实践案例中，基于国家层面的智能水网项目和基于州政府层面的蒸散发网络项目是对其智能水网建设思路的典型性反映。

1. 国家智能水网项目

考虑人口增长、气候变化、水资源污染等因素，针对中西部洪水和西部干旱问题，美国着手构建国家水网体系，从密西西比河调水至科罗拉多河，解决水资源分配不均的问题。

项目背景：在中西部大型河流洪水频发的同时，美国西部各州的旱灾却发展的越演越烈，旱涝灾害的交替急转给国家自然环境和社会经济都带来了巨大损失。越来越多的科技文献显示美国中西部河流洪水事件有进一步增多趋势，与之相对的科罗拉多河流域和西部各州同时正在经历着一场延续多年的干旱。在此背景下，水资源综合管理手段——国家智能水网工程被提出，即将洪水引入世界第三大河流体系——密西西比河及其支流，以减轻洪水的危害并为西部州县提供新的可用水源。

水网路径：美国国家智能水网工程建设的最初设想是沿密西西比河流域的战略关键点铺设管道从而实现洪水的资源化：将钢水槽布设进弧形波纹钢里，埋设在河岸下，就可以将流经河岸的洪水储存下来。钢水槽采用小于2英寸的开口设计，可以有效阻止大粒径泥石流的通过。通过波纹钢管，可以将位于下游管道的水输送到目的地，将水保存在位于河岸附近的大储水罐里，将水源丰沛或洪泛地区的淡水由管道输送到干旱或需水量大的地区。计算文件表明每次洪水过程中，从中西部河流约可抽取到10-60百万英亩-英尺（maf）的淡水，这些水可通过管道输送到科罗拉多河，注入犹他州鲍威尔湖的上游，最终汇入科罗拉多州的丹佛附近，并可为管道沿线地区所使用。因此项工程而受益的科罗拉多河流的用水户涵盖了内华达州南部、加利福尼亚州南部、亚利桑那州北部、科罗拉多州、犹他州、印第安部落和墨西哥部分城市。计划的起点、终点、管道的铺设路线都通过文件的形式得以明确，其中也包括项目执行所必需的州县通行授权和联邦许可。项目建成后，其对场次洪水的调控能力从0.5至60(maf)不等。

图1  美国智能水网（降水量、最初建议管线）

图2  最初建议管线与现有基础设施的结合

图3  最终管线建设图

项目意义：规划者认为，国家智能水网（NSWG）工程将提供数以万计的建设、操作和维护方面的新岗位，并节约数十亿用于干旱洪水灾后修葺的税金。NSWG带来的社会经济效益如下：减少中西部洪水；促进农业、娱乐产业、旅游业的发展；增强国家稳定性，提高交通、渔业和野生动物栖息地水平；通过增加碳汇来缓解局部气候变化和全球变暖；降低穿过美国-墨西哥边境的科罗拉多河的盐度；使墨西哥海湾的水体富营养化（植物大量成长和衰减现象）得到明显控制。同时国家智能水网的建设具有显著的经济效益：通过销售工程所输送的淡水，项目建设的资金成本在一次大型洪水事件中即能得到回收。

基本工程建设：美国国家海洋和大气管理局（NOAA）将为项目提供实时的河流水文数据，包括通过测量设备获取的降水量和河水水位。设有拱管型开槽的新型的水渠集成堤墙可以在汛限水位时捕捉洪水，利用重力将洪水置于临时储存槽。用于从临时储存槽中抽水的大型水泵可以在高水位时自动激活并保持持续工作直到洪水消退，所采集的洪水可通过州际管道进行输送。NOAA的降水和水位预报模型可以用于指导河流沿线开启洪水捕捉的具体时间、地点和捕捉水量，从而有效实现洪峰的削减。

美国国家智能水网的第一条管道的起点位于沿伊利诺伊和密苏里州边界流淌的密西西比河与俄亥俄州的交汇处，其终点位于犹他州的鲍威尔湖，总长度约1140米，其降低洪水风险的效应显著，并将洪水输送到受干旱影响最严重的区域，之后提议管道应当从密西西比河延伸到东端，比如佛罗里达。第二条管道位于堪萨斯和丹佛附近的查特菲尔德水库之间，沿州际高速铺设，可以为堪萨斯和科罗拉多州提供农业灌溉用水及为丹佛城区提供可饮用的淡水，包括两条直径为8英尺的平行管道，预计距离大约620米。第三条管道从阿肯萨斯河和阿肯萨斯和密西西比河交界处取水，调入新墨西哥北部的圣胡安河上的纳瓦霍水库中，圣胡安河是连接鲍威尔湖的科罗拉多河支流，为管道沿岸的州提供农业灌溉用水，为德克萨斯西部提供淡水，预计距离大概970米。第四条管道从密苏里河通到火红峡上的格林河，包括一条直径为4英尺的管道，预计距离470米。

水资源管理技术：智能水网使用可以使公共机构能精密检测水系统的数字技术，大大提高了系统的可靠性。控制捕获洪水运动的通信系统集成到了水闸和大坝的运行系统中，随着技术进步可以轻松升级。使用智能水网技术确保了能源使用效率——只在需要最大洪水捕获量时和臭氧注入（水处理）时运行水泵。传感器和仪表可以侦测到储存水量和管道水量，并引导管道水流路径。

先进政策和机制：众议院（HR）第135条草案（2009二十一世纪水务委员会法案）将建立二十一世纪水务委员会来为全面的水资源战略进行研究和提出建议，以应对未来的用水需求。美国格鲁吉亚州第7区的代表约翰·林德首次提出和支持HR第135条草案。一项新的法案，2009国家智能水网法可以视为这个建议的详细补充信息。美国将建立国家智能水网委员会来管理中西部和西部的淡水，实施此建议的想法，并为将来国家进行更好的水资源管理提供新建议。此外，国家智能水网委员会需要为关键决策者提供指导。

2. 德克萨斯蒸散发网络项目

德克萨斯蒸散发网络（Texas EvapoTranspiration Network）项目是美国德克萨斯州灌溉技术中心的一个项目，可以在线为用户提供天气数据、当前和平均蒸散发数据，从而为用户提供灌溉建议。该项目部分受联邦项目“格兰德河流域倡议”的支持并由德克萨斯州A&M大学水资源所和德克萨斯州合作、教育、推广服务研究中心共同管理，受美国农业部文件约束。蒸散发网络面向公众开放，灌溉系统能根据ET值自动灌溉。建立该网络系统最初的主要目的是促进西部干旱和半干旱地区的农业发展，后来扩展到促进美国甚至全世界各类气候条件和区域状况下采取农业节水措施。网站是动态的，可以根据用户搜寻的信息进行操作。网站不仅源于满足国家水资源供需机构的需求，且服务于这些机构或者个人的需求。通过所提供的工具，可以对水资源供需做出更好的决策。网站旨在提高对信息的获取，帮助建立相关机构之间的合作关系，提供农业节水专业技术信息，及农业管理、政策和法律方面的具体信息。此外该网络为用户提供了一个天气应用，这项应用是与Gwytech公司ET基础软件联合使用的。目的是检索TexasET Network提供的每日蒸散发和降水数据并用于ET基础软件，据此得到土壤水分的蒸散发损失和降水灌溉增加量。

图4  德克萨斯蒸散发（ET）信息动态发布网站

图5  美国国家ET监测校验网络节点（部分）

    但经过一个时期实践，自2010年9月1日起，德克萨斯高地平原蒸散发网络（TXHPET），北部平原蒸散发网络（NPET）和南部平原蒸散发网络（SPET）不再为用户提供气象数据和参考作物ET数据。网站公告原因为缺乏稳定和持续的资金支持。Marek Thomas等撰写文章对德克萨斯ET网络进行了评价，结论指出现有的ET网络和其他数据源不足以用来管理德克萨斯州所有的灌溉农业区。此外，相关文件与现有的网络和其他来源的数据普遍不足，难以做到适当调整ET后做出准确计算，无法为灌溉管理决策提供可靠的数据参数。