数字孪生流域建设先行先试工作专题

（第3期）

　　按：近期，李国英部长在《光明日报》发表题为《加快建设数字孪生流域 提升国家水安全保障能力》的署名文章，在检查指导工作时强调建设数字孪生流域、数字孪生水利工程的必要性重要性，并对数字孪生流域建设提出明确要求。7月，水利部网信办编制《数字孪生流域建设先行先试中期评估工作方案》并征求意见。8月，水利部审查通过《“十四五”数字孪生流域建设总体方案》。

　　1.李国英部长发表题为《加快建设数字孪生流域 提升国家水安全保障能力》的署名文章。8月10日，李国英部长在《光明日报》发表了题为《加快建设数字孪生流域 提升国家水安全保障能力》的署名文章，在社会、特别是水利行业引发强烈反响。文章指出：“习近平总书记对加快建设科技强国，实现高水平科技自立自强作出了一系列重大决策部署，强调科技创新是核心，抓住了科技创新就抓住了牵动我国发展全局的牛鼻子，并提出了提升流域设施数字化、网络化、智能化水平的明确要求。当前，新一轮科技革命和产业变革加速演进，新兴科技快速发展，各种新技术新应用不断涌现。对表对标习近平总书记重要讲话指示批示精神，必须锚定全面提升国家水安全保障能力目标，把握世界科技发展新形势、新趋势，加强数字孪生、大数据、人工智能等新一代信息技术与水利业务的深度融合，加快数字孪生流域建设，大力提升流域治理管理的数字化、网络化、智能化水平，赋能推动新阶段水利高质量发展的先进引领力和强劲驱动力”。文章强调：“要按照‘需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力’的要求，以数字化、网络化、智能化为主线，以算据、算法、算力建设为支撑，以数字化场景、智能化模拟、精准化决策为路径，加快建设、持续完善具有强大‘四预’功能的数字孪生流域”。

　　2.李国英部长在多个场合多次强调建设数字孪生流域、数字孪生水利工程的必要性和重要性。6月30日至7月2日，在检查长江上游水库群防洪调度工作时强调，数字孪生流域和数字孪生水利工程，是实现流域水库群联合优化调度的基础支撑。要加快推进数字孪生长江和数字孪生水利工程建设，完善流域水文监测体系，实现历史数据积累、实时数据同步、未来数据预测的系统集成，着力强化预报预警预演预案功能，全面提升水库群联合调度数字化、网络化、智能化水平。7月3日至4日，在调研滇中引水工程时强调，要科学设计工程运行管理体制机制，同步建设高频乃至在线安全监测体系，在此基础上同步构建数字孪生工程，建立健全可持续运行模式和数字化、网络化、智能化管理方式，坚决守住安全底线，确保工程良性运行，确保工程长期发挥功能作用和效益。8月2日至4日，在调研辽河流域防汛准备工作时强调，要加快推进数字孪生流域和数字孪生水利工程建设，全面提升流域设施调度管理和数字化、网络化、智能化水平。

　　3.《“十四五”数字孪生流域建设总体方案》通过水利部审查。8月12日，水利部组织对《“十四五”数字孪生流域建设总体方案》进行审查，刘伟平副部长主持会议并讲话，仲志余总工程师、吴文庆总规划师参会指导。会议成立专家组，水利部原总工程师汪洪任组长，原总规划师张志彤和中国工程院院士胡春宏任副组长，成员包括国家测绘地理信息局、长江委、黄勘院、河海大学、中国水科院、浙江省水文管理中心等单位特邀专家。专家组认为，总体方案定位准确、目标明确、具有可操作性，与智慧水利和数字孪生流域建设系列文件衔接一致，可作为“十四五”期间数字孪生流域建设依据，同意通过审查。

　　4.编制《数字孪生流域建设先行先试中期评估工作方案》并征求意见。7月，水利部网信办在《数字孪生流域建设先行先试工作评估打分表（2022年度）》征求意见基础上，组织编制《数字孪生流域建设先行先试中期评估工作方案》，再次发函征求有关司局及各先行先试单位意见。按照工作方案，计划在今年底前组织完成自评、初评和终评工作，并印发中期评估意见和优秀应用案例名录。

　　5.开通“数字孪生流域建设”专栏。7月，水利部网信办在水利部官网开通“数字孪生流域建设”专栏，开设工作部署、数字孪生流域、数字孪生水利工程、“2+N”智能业务应用、数字孪生科普等栏目，各先行先试单位积极投稿，相互交流学习、借鉴经验，目前已推送宣传报道51篇。

　　6.健全工作机制。陕西省水利厅、新疆生产建设兵团水利局建立“一把手亲自抓、分管领导具体抓”工作机制。长江委、三峡集团、太湖局苏州局、湖北省水利厅、重庆市水利局、陕西省水利厅、青岛市水务局分别成立了数字孪生流域建设工作专班。水利部三峡司组织有关单位成立数字孪生三峡建设专家组。南水北调集团成立水网智慧科技有限公司，支撑数字孪生南水北调建设。南四湖局成立了数字孪生水利工程建设管理工作领导小组，尼尔基公司组建5个工作专班负责推进工作。江苏省水利厅成立数字孪生流域建设领导小组，浙江省水利厅建立技术联盟机制，强化试点工作技术统筹，河南省水利厅构建了由网信、综合、业务、技术等部门分工协同推进的长效机制。广西壮族自治区水利厅成立数字孪生流域（水利工程）试点建设工作领导小组。水利部网信办与万家寨公司、大藤峡公司、山东省水利厅、内蒙古自治区水利厅等单位开展数字孪生流域建设座谈。

　　7.推进任务实施。部信息中心完成三维展示和动态场景等功能开发并集成小浪底部分区域L2、L3级数据底板成果，以淮河流域为例开展了洪水预报应用示范和一二维水动力学模型洪水演进计算，初步构建径流预测模型并进行预测精度测试，全国取用水平台已整合电子证照、统计直报、取水口核查登记等相关数据；长江委完成防洪调度策略推送功能设计，丹江口水库供水调度计算功能；黄委完成潘庄闸BIM模型制作，对黄河下游花园口至马渡段防洪工程的三维实景模型进行修模，“黄河水旱灾害防御应用系统1.0版”正式运行；淮委初步建成防洪“四预”系统，为全流域防洪平台建设及其他业务“四预”系统预留接口，在汛期得到实战检验并初见成效；海委初步完成永定河平原段水量演算模型、二维水动力模型，完成流域及部分工程的地形数据治理及发布、场景搭建、模型渲染及效果开发，利用UE4搭建了流域大场景；珠江委完成珠江流域片17000多座水库位置信息整理及地图数据发布，更新入库2800多个水库站信息，接入珠江流域385座报汛水文监测站并结合地图服务进行展示，实现西江龙滩、岩滩、大藤峡（动库）等7座水库联合调度；松辽委完成两个蓄滞洪区DEM数据整理、嫩江干流河道DEM、DOM与水下地形数据整理工作，开展防洪“四预”功能完善和全景数字嫩江平台功能需求设计；太湖局完成太浦河近20公里的L2级数据底板构建、7个水利枢纽精细化建模及数据底板融合工作，开展数据底板与业务应用场景的数据对接工作，开发防汛应用系统“四预”功能。

　　三峡在三峡司指导下，由三峡集团公司负责建设的三峡枢纽重点区域30平方公里的实景模型、三峡升船机BIM模型、大坝安全监测采集系统进度达70%，初步构建行蓄洪空间数字孪生系统应用；南水北调建立以进度质量管控为核心的协同推进机制和巡回督导检查机制；丹江口开展系统原型设计工作，研究大坝安全专业模型与信息系统对接方案；江垭皂市重点利用GIS+BIM和UE4两套技术，开展三维可视化平台开发，继续开展一二维水动力模型优化，针对大坝安全分析预警、防洪兴利调度业务应用开展功能设计与“四预”可视化场景研究；小浪底完成数字孪生小浪底平台架构搭建、库区L1级、工程管理区L2-L3级地理空间场景建设，完成防汛调度、大坝安全部分业务应用；万家寨水库调度自动化系统上线试运行，库区视频监控系统建成投运，实现对库区关键区域的实时动态监控；南四湖二级坝闸区和湖区L2级数据底板已搭建完成，二级坝一、二、三闸和溢流坝L3级数据底板已搭建完成，水利专业模型、视频识别模型和可视化模型已完成总体研发；岳城完成典型断面大坝安全监测设施建设，编制了联合调度模型，完成水库调度规则库建设，基本完成防洪“四预”、工程安全监测、综合决策支持主体功能；大藤峡从数据底板、模型库、可视化平台、系统应用等四方面推进建设，防汛与水量调度“四预”平台已上线试运行；尼尔基细化优化数据底板建模、算法模型、“四预”平台展示等，全力推进防洪“四预”业务系统建设与应用；太浦闸完成数字孪生平台和调度运行“四预”应用建设，完成等保预测评工作。

　　北京开展甘棠闸建筑物和机电设备BIM模型构建，完成榆林庄建筑物BIM模型构建；天津启动空间数据、属性数据、监测数据等建设；河北对王村分洪闸进行了无人机航测，生成了实景模型和正射影像；内蒙古完成扎敦水利枢纽实地查勘调研，水系及水利工程分布示意图绘制及外业测绘范围确定和数据收集工作；辽宁初步完成监测数据、业务管理数据汇集，完成分辨率优于1mDOM、30mDEM等数据融合；吉林落实建设资金266.3万元，完成DOM、DEM和水下地形测量与内业数据处理，初步构建老龙口水库实景三维模型；黑龙江完成关门嘴子水库以上控制流域30米DEM、库区管理范围区域DOM优于1.0m数据融合加工处理，形成水库大坝、电站等BIM模型；上海完成新川沙河泵闸枢纽工程的枢纽建模，初步实现现场施工现状VR场景漫游，智慧工地管理系统和质量监督管理系统上线试运行；江苏完成秦淮河数据全量接入、业务专题水利模型和知识服务补充建设、水利知识图谱构建和学习，构建太湖典型水网水工程预报调度一体化防汛“四预”体系并在锡澄地区开展应用；浙江基本完成兰江流域节点L1、L2级数据底板建设，完成分水江流域节点重要节点区域的倾斜摄影，完成曹娥江流域预报调度一体化“最小化”上线和模型完善，完成椒江朱溪水库库区建模和数据大屏建设，基本完成金华横锦水库高保真数字孪生数据底板搭建；安徽推进遥感识别、视频识别、语音识别等模型建设，完成水利感知网重要节点视频监控站新建及改建任务和网络安全方面建设；江西峡江工程已完成基础数据、710平方公里（L2+）数据底板、业务数据引擎和部分监测数据、业务管理数据、外部共享数据建设；山东完成数字孪生弥河约4089平方公里范围内1：1万比例尺数字场景；湖北完成项目招标文件技术部分和招标公示版方案编制；广东东江初步开发了防汛抗旱、水量调度、河湖监管等专题监视页面，北江搭建“综合监管、河湖监管、水资源管理、水旱灾害防御、北江大堤工程管理”等应用，潭江完成干流95公里河道断面测量外业工作；广西完成项目财政评审及招标，已落实本级建设资金1606万元，落实数字孪生漓江年度建设资金1997万元；海南完成数字孪生松涛水库1.0版；重庆召开BIM技术应用试点项目验收会议，推进与数字孪生增补项目内容结合；甘肃完成8.29平方公里无人机正射影像和倾斜摄影模型建设；青海开展空域申请、航测方案、数据共享、重点河段水下地形测绘等工作；宁夏完成模型平台中贺兰山东麓水文、水动力模型建模工作；青岛完成水务数据仓基础数据治理，应用支撑平台已完成搭建，水旱防御指挥调度平台核心功能上线运行；宁波完成数字孪生甬江分洪和风暴潮预报模型构建，基本完成防洪模块开发；深圳初步完成流域防洪排涝管理、水资源管理、水环境管理、设施设备管理场景需求梳理及部分急用先行模块功能开发。

　　8.取得初步成效。部信息中心“四预”系统支撑防汛工作，辽河、黑龙江、黄河中游等重要控制断面的关键预报优秀率均在90%以上，预演功能支撑珠江流域性较大洪水的防御工作，数字孪生平台原型系统以三水源新安江模型、滞后演算模型等水利专业模型以及河湖水域空间地物遥感识别模型和漂浮物视频识别模型等作为典型示范，实现了模型封装和管理等功能；长江委开展预警及调度策略推送功能支撑模型数据接口、界面设计及开发工作，推进分蓄洪工程运用效果快速模拟功能界面设计和功能开发，开展供水调度“可调水量计算”接口调试、对接和功能开发，开展“用水计划建议”的接口对接和汉江流域计划前端开发；黄委“黄河水旱灾害防御应用系统1.0版”正式上线运行，在调水调沙、汛期防汛抗旱会商等工作中起到重要支持作用，工程安全系统、防汛调度系统已在小浪底推广应用，模拟仿真引擎技术已在万家寨推广应用；淮委防洪“四预”系统已应用于今年淮河入梅以来的暴雨洪水、第3号台风“暹芭”的“四预”中，较精准的预报了淮河干流7月上旬的洪水过程，为流域防洪科学有序调度工程提供了重要支撑；海委水量平衡演算模型及二维水动力模型在秋季生态水量调度中初步预测水头到达重要断面的位置，为水量调度提供了决策参考；珠江委水旱灾害防御“四预”平台在7月的北江第3号洪水中继续发挥作用，对水库、河道及堤防情况进行模拟预演，将洪水防御关口前移，为防洪工作赢得主动，为水工程联合调度决策提供科学、精准的有力支撑；松辽委防洪“四预”功能应用到今年汛期水旱灾害防御工作，滚动开展重要水库来水分析和调洪演算，有效提高流域防洪调度模拟验算和调度预演能力；太湖局采用UnrealEngine构建数字模拟仿真引擎，构建测点标注、堤坊仿真、圩区叠加、淹没分析等仿真场景，初步应用于数字孪生太浦河数据底板。

　　南水北调聚焦泵站管理需求，重点围绕三大应用场景，梳理站内经济运行模型等八大水利专业模型研发任务，可供同类泵站工程建设参考借鉴；江垭皂市在三维可视化场景、防洪兴利预演预警、工程安全分析预警业务方面取得初步成果；小浪底“防汛调度系统”成功应用于工程防汛演练，提升了小浪底工程“四预”能力，水情测报系统更新改造成果投入试运行，提升了小浪底、西霞院工程水情测报精度和安全可靠性，增强了调度防汛安全保障能力，部分空间地理信息数据已共享给部信息中心；万家寨“水库调度自动化系统”上线试运行，实现“四预”中的预报、预警，为全方位掌握和处理万家寨、龙口水库及区间流域范围内的各类水资源信息提供了有力支撑；南四湖二级坝形成防洪调度、水闸调度仿真和泄量纠偏等可推广经验，指导沂沭河流域防洪“四预”建设，水闸调度仿真和泄量纠偏应用于数字孪生沂沭河涉及的大官庄枢纽、刘家道口枢纽及南四湖韩庄闸、蔺家坝闸等病险水闸除险加固项目中，为防洪调度及工程管理提供技术支撑；大藤峡利用今年西江4场编号洪水对来水预报模型和防洪调度模型进行复盘验证，进一步提升预报预演的精准化水平，精准管控洪水防御的全过程、各环节，融通多种三维可视化技术，构建面向流域、库区及防洪影响区、坝址等大中小不同尺度的数字孪生应用场景，进一步提升数字孪生平台的模拟仿真能力；太浦闸已完成软著、论文、专利、标准创新任务分解及进度安排，目前3个软著已提交，1项标准文本已完成。

　　江苏“智能中枢”托举试点项目推广示范，数字孪生江苏太湖地区典型水网工程在全流域数字化模型构建、水旱灾害防御、水资源管理与调配等业务强化“三算”能力、“四预”应用具有典型性，数字孪生秦淮河构建“流域~子流域~网格单元”多尺度嵌套的流域水文模型，形成原子级模型服务，形成不同尺度的组合模型体系，实现水利知识图谱构建与智能应用；浙江“数字孪生曹娥江流域预报调度一体化”建立以流域防洪为重点的“四预”体系，促进灾害防治由“经验防御”向“智慧防御”转变，目前已在绍兴市改革简报进行亮晒推广，“金华横锦水库”创新开展大坝安全“体检报告”，实现对大坝运行状态全方位实时呈现；湖南欧阳海灌区已完成渠道洪水预报建模、渠道洪水及风险演进建模，对灌区防洪调度、渠道供水提供了支撑；四川数字孪生岷江（成都锦江段）项目优化已建模型平台成果，结合防洪、河湖管理和水资源调度业务，赋能业务应用场景；海南实现从“小流域网格降雨化分析+台风路径+小流域产汇流分析+水利安全运行分析+水库调度模拟分析”为一体的松涛数字水库。

责编：魏永静