把江河湖泊搬進數字世界 我國數字孿生水利體系框架基本形成

浙江省杭州市之江水文站雨量觀測場。（資料圖片）

清晨的南水北調中線陶岔渠首，閘門靜立。千里之外的調度中心，工作人員輕點鼠標，屏幕上的數字孿生中線可迅速生成閘門操作指令，實現對總干渠水位、流量的精準控制，無需人工反復測算。這是數字孿生水利體系在現實中的生動應用，它以數智之力守護著每一滴水的有序流淌。

什么是數字孿生水利體系？通俗地說，就是通過大數據、云計算、人工智能等數智技術和水利業務深度融合，將江河湖泊、水利工程“搬進”數字世界進行智能模擬、調度預演，為水旱災害防御、水資源管理與調配等水利工作提供智慧“大腦”。

解碼智慧治水“大腦”

建設數字孿生水利體系，是實現水利現代化的關鍵舉措，更是推動水利高質量發展、保障國家水安全的重要途徑。

從數字孿生水利體系構成來看，它由數字孿生流域、數字孿生水網、數字孿生水利工程三大核心部分組成，三者互不替代、各有側重，同時實現互聯互通、信息共享。

目前，我國數字孿生水利體系框架已基本形成，正持續推動治水成效更好惠及百姓。水利部副部長王寶恩介紹，“十四五”期間，各級水利部門按照“需求牽引、應用至上、數字賦能、提升能力”原則，加快構建具有預報、預警、預演、預案功能的數字孿生水利體系，為流域安全、水資源調配、工程安全筑牢數字屏障，不斷將創新成果轉化為群眾可感知的民生福祉。

據了解，在數字孿生流域建設方面，我國已全面完成94項先行先試任務，打造出一批可復制、可推廣的典型實踐案例；在數字孿生水網建設方面，分批推進14個省級水網先導區相關建設，逐步提升水網數字化管控效能；在數字孿生水利工程建設方面，數字孿生三峽、南水北調等11個重點工程已投入實戰應用，49處數字孿生灌區先行先試、230個數字孿生農村供水工程建設取得階段性成效。

“建設數字孿生水利體系，是把握數字化、網絡化、智能化發展機遇的必然選擇。”王寶恩表示，通過建設數字孿生水利體系，既能積極融入數字中國建設全局，依托廣闊應用場景、豐富數據資源、完善政策支持和良好創新生態，為水利事業發展贏得主動，也能推動大數據、云計算、人工智能等數智技術在水利行業落地轉化應用，為發展水利新質生產力提供堅實支撐、注入強大動能。

全方位守護水安全

數字孿生水利體系在防洪預報、輸水調度、水資源管理等關鍵環節發揮著重要作用，已成為應對水安全領域風險挑戰的關鍵舉措。當前，數字孿生水利體系建設成果廣泛應用于各類治水場景，有效推動治水提質增效，讓治水成效更好惠及百姓。

以防洪預報為例，依托“天空地水工”一體化監測感知系統，通過由氣象衛星、天氣雷達、測雨雷達，以及雨量站、水文站共同組成的雨水情監測預報“三道防線”，可實時掌握“云中雨—落地雨—河中水”暴雨洪水動態，開展滾動遞進預報，實現延長洪水預見期與提高預報精準度的有效統一。水利部水旱災害防御司司長姚文廣介紹，“十四五”以來，水利部門累計發布洪水預報272萬站次，全國大江大河洪水預見期從3天延長至10天，主要江河關鍵期洪水預報準確率達90%。

數字孿生技術的深度應用，也改變了傳統輸水調度模式。例如，針對陶岔渠首至總干末端調減流量的典型工況，通過南水北調中線數字孿生輸水調度模型的應用，實現總干渠閘門調度指令序列的一鍵生成，大幅提升工作效率，推動中線工程輸水調度實現從傳統人工調度向系統精準調度轉型。

我國人多水少，水資源分布不均。提高水資源精細化管理水平，有利于保障居民用水安全。水利部水資源管理司司長于琪洋介紹，水利部門同步推進取用水管理、地下水管理、生態流量管理等8個與水資源監管相關的業務平臺模塊建設。匯集的各類相關數據，已實現與流域管理機構和省級水行政主管部門共享互用。

此外，數字孿生水利體系在河湖水域岸線管控、灌區水資源精細化調度等方面，也發揮著重要作用。

加速邁向更高水平

當前，數字化、網絡化、智能化發展呈現“技術突破—應用創新—需求升級”的持續迭代特征，這決定了數字孿生水利體系建設只有進行時、沒有完成時。立足現有成果，面向未來，數字孿生水利體系建設將持續發力，不斷提升效能、完善功能，推動數智治水再上新臺階。

王寶恩表示，未來將強化統籌協同，科學編制“十五五”數字孿生水利體系建設實施方案，聚焦“夯基、提能、擴面”，一體化推進數字孿生流域、水網、水利工程建設。同時，抓好監測感知能力提升，圍繞數字孿生水利體系對高精度、高頻次、高可靠感知數據的需求，加快新技術、新裝備的研發與應用，支撐全面、連續、準確采集獲取各類水利數據信息。

數學模型是數字孿生水利體系實現精準模擬、科學推演的支撐。“在數字空間模擬現實世界中的江河水體運動、水網調度、水利工程運行，幫助我們對各類未來可能發生的險情進行超前模擬推演、仿真分析，數學模型是關鍵。”水利部信息中心主任付靜介紹，“十四五”期間，水利部門聚焦流域防洪安全、水資源管理與調配、水利工程安全和效益發揮等領域，研發了一批模型，為快速科學制定預案提供了技術支撐。

數學模型系統研發是一個持續迭代、不斷優化的過程。王寶恩表示，未來將在現有水利模型基礎上深化攻關、集成應用，持續推進產匯流、洪水演進、水資源配置等各類專業模型的研發應用與評估驗證，強化“正向—逆向—正向”推演功能，努力實現數學模擬過程和物理過程的“高保真”。通過實戰實用，讓數字孿生水利體系在水旱災害防御、國家水網調度、水利民生服務中真正做到“用得上、靠得住、效果好”。（經濟日報記者 吉蕾蕾）