把江河湖泊搬进数字世界丨前沿

（来源：经济日报）

转自：经济日报

清晨的南水北调中线陶岔渠首，闸门静立。千里之外的调度中心，工作人员轻点鼠标，屏幕上的数字孪生中线可迅速生成闸门操作指令，实现对总干渠水位、流量的精准控制，无需人工反复测算。这是数字孪生水利体系在现实中的生动应用，它以数智之力守护着每一滴水的有序流淌。

什么是数字孪生水利体系？通俗地说，就是通过大数据、云计算、人工智能等数智技术和水利业务深度融合，将江河湖泊、水利工程“搬进”数字世界进行智能模拟、调度预演，为水旱灾害防御、水资源管理与调配等水利工作提供智慧“大脑”。

解码智慧治水“大脑”

建设数字孪生水利体系，是实现水利现代化的关键举措，更是推动水利高质量发展、保障国家水安全的重要途径。

从数字孪生水利体系构成来看，它由数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生水利工程三大核心部分组成，三者互不替代、各有侧重，同时实现互联互通、信息共享。

目前，我国数字孪生水利体系框架已基本形成，正持续推动治水成效更好惠及百姓。水利部副部长王宝恩介绍，“十四五”期间，各级水利部门按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”原则，加快构建具有预报、预警、预演、预案功能的数字孪生水利体系，为流域安全、水资源调配、工程安全筑牢数字屏障，不断将创新成果转化为群众可感知的民生福祉。

据了解，在数字孪生流域建设方面，我国已全面完成94项先行先试任务，打造出一批可复制、可推广的典型实践案例；在数字孪生水网建设方面，分批推进14个省级水网先导区相关建设，逐步提升水网数字化管控效能；在数字孪生水利工程建设方面，数字孪生三峡、南水北调等11个重点工程已投入实战应用，49处数字孪生灌区先行先试、230个数字孪生农村供水工程建设取得阶段性成效。

“建设数字孪生水利体系，是把握数字化、网络化、智能化发展机遇的必然选择。”王宝恩表示，通过建设数字孪生水利体系，既能积极融入数字中国建设全局，依托广阔应用场景、丰富数据资源、完善政策支持和良好创新生态，为水利事业发展赢得主动，也能推动大数据、云计算、人工智能等数智技术在水利行业落地转化应用，为发展水利新质生产力提供坚实支撑、注入强大动能。

全方位守护水安全

数字孪生水利体系在防洪预报、输水调度、水资源管理等关键环节发挥着重要作用，已成为应对水安全领域风险挑战的关键举措。当前，数字孪生水利体系建设成果广泛应用于各类治水场景，有效推动治水提质增效，让治水成效更好惠及百姓。

以防洪预报为例，依托“天空地水工”一体化监测感知系统，通过由气象卫星、天气雷达、测雨雷达，以及雨量站、水文站共同组成的雨水情监测预报“三道防线”，可实时掌握“云中雨—落地雨—河中水”暴雨洪水动态，开展滚动递进预报，实现延长洪水预见期与提高预报精准度的有效统一。水利部水旱灾害防御司司长姚文广介绍，“十四五”以来，水利部门累计发布洪水预报272万站次，全国大江大河洪水预见期从3天延长至10天，主要江河关键期洪水预报准确率达90％。

数字孪生技术的深度应用，也改变了传统输水调度模式。例如，针对陶岔渠首至总干末端调减流量的典型工况，通过南水北调中线数字孪生输水调度模型的应用，实现总干渠闸门调度指令序列的一键生成，大幅提升工作效率，推动中线工程输水调度实现从传统人工调度向系统精准调度转型。

我国人多水少，水资源分布不均。提高水资源精细化管理水平，有利于保障居民用水安全。水利部水资源管理司司长于琪洋介绍，水利部门同步推进取用水管理、地下水管理、生态流量管理等8个与水资源监管相关的业务平台模块建设。汇集的各类相关数据，已实现与流域管理机构和省级水行政主管部门共享互用。

此外，数字孪生水利体系在河湖水域岸线管控、灌区水资源精细化调度等方面，也发挥着重要作用。

加速迈向更高水平

当前，数字化、网络化、智能化发展呈现“技术突破—应用创新—需求升级”的持续迭代特征，这决定了数字孪生水利体系建设只有进行时、没有完成时。立足现有成果，面向未来，数字孪生水利体系建设将持续发力，不断提升效能、完善功能，推动数智治水再上新台阶。

王宝恩表示，未来将强化统筹协同，科学编制“十五五”数字孪生水利体系建设实施方案，聚焦“夯基、提能、扩面”，一体化推进数字孪生流域、水网、水利工程建设。同时，抓好监测感知能力提升，围绕数字孪生水利体系对高精度、高频次、高可靠感知数据的需求，加快新技术、新装备的研发与应用，支撑全面、连续、准确采集获取各类水利数据信息。

数学模型是数字孪生水利体系实现精准模拟、科学推演的支撑。“在数字空间模拟现实世界中的江河水体运动、水网调度、水利工程运行，帮助我们对各类未来可能发生的险情进行超前模拟推演、仿真分析，数学模型是关键。”水利部信息中心主任付静介绍，“十四五”期间，水利部门聚焦流域防洪安全、水资源管理与调配、水利工程安全和效益发挥等领域，研发了一批模型，为快速科学制定预案提供了技术支撑。

数学模型系统研发是一个持续迭代、不断优化的过程。王宝恩表示，未来将在现有水利模型基础上深化攻关、集成应用，持续推进产汇流、洪水演进、水资源配置等各类专业模型的研发应用与评估验证，强化“正向—逆向—正向”推演功能，努力实现数学模拟过程和物理过程的“高保真”。通过实战实用，让数字孪生水利体系在水旱灾害防御、国家水网调度、水利民生服务中真正做到“用得上、靠得住、效果好”。