数字孪生水利建设是实现水利现代化的关键举措。自2021年水利部作出系统部署以来，近3年时间，数字孪生水利建设进展成效如何？
9月26日，水利部在丹江口水利枢纽召开数字孪生水利建设现场会。与会代表实地考察了丹江口水利枢纽智能感知设备技术研发应用和数字孪生丹江口工程“四预”（预报、预警、预演、预案）功能建设应用成果，交流学习了长江水利委员会、黄河水利委员会、太湖流域管理局，浙江、福建、江西、广东、重庆、宁夏（省、自治区、直辖市）水利厅（局）和南水北调集团等10家单位的经验做法，听取李国英部长对数字孪生水利建设下一步重点工作的部署要求。
参会代表调研大坝深水检测载人潜水器平台与修复装备
一项项新技术新装备新应用亮相现场，一系列新探索新实践新突破值得借鉴。从试点先行到标杆示范，从凝聚共识到合力推进，数字孪生水利建设取得显著成效。
现场会上的新装备
创新协同 共建共享
数字孪生水利框架体系构建基本完成
在南水北调中线水源公司，工作人员为与会代表演示了数字孪生丹江口工程的建设成果和应用成效。巨大的屏幕上展示着大坝性态、水质状况、库岸稳定同步映射与在线动态推演等内容。
李国英给予高度评价：“数字孪生丹江口工程，通过构建‘天空地水工’一体化监测感知体系，数字模型与监测数据互馈驱动的水-库-坝全息实时映射技术，模型引擎、知识引擎与仿真引擎耦合联动，在防洪和供水实战中有效发挥预报预警预演预案功能，为保障丹江口水利枢纽工程安全、供水安全、水质安全提供了有力的决策支持，实现了‘需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力’总要求。”
参会代表调研数字孪生丹江口工程建设情况
数字孪生丹江口工程是近年来数字孪生水利建设的一个缩影。截至目前，以三峡、南水北调、小浪底、大藤峡等为代表的一大批数字孪生工程已初步建成并投入运用。数字孪生灌区、数字孪生调水工程、数字孪生农村供水工程等试点工作顺利开展。
数字孪生水网建设方面，数字孪生国家骨干水网建设框架基本形成，14个省级、17个市级、10个县级水网先导区数字孪生水网建设如期推进，7个省级水网已建成监控调度平台，形成全覆盖、高精度、多维度的监测体系。
数字孪生流域建设方面，七大流域数字孪生平台相继建成，并与流域内省级数字孪生平台实现对接，汇集形成千万亿字节（PB）级L1数据底板，建立水利专业模型封装集成机制和水利数据资源归集-共享-应用机制，流域数字孪生资源共建共享格局基本形成。
夯基提效 科技赋能
数字孪生水利技术取得突破
在丹江口大坝18坝段，与会代表通过大屏观看了一场大坝“体检”。由南京水利科学研究院自主研发、集成多项尖端技术的“禹龙号”载人潜水器，搭载技术专家深入水下探查大坝隐患，为高库大坝深水检测与修补加固提供技术与装备保障。
大坝深水检测载人潜水器——“禹龙号”
同在现场展示的高精度测量机器人实时组网平差技术，主要用于丹江口工程变形的高精度自动化监测，观测时长缩短为人工的1/10，精度从规范要求的±3毫米提高到±2毫米以内，为丹江口大坝安全运行管理提供了有力支撑。
黄委自主研发的在线光电测沙仪实测最大含沙量达938千克每立方米（2024年8月马莲河洪德站），小禹堤防隐患智能巡检系统实现对堤防内部结构的“CT透视”检查，“智能石头”解决了根石状态难以及时跟踪、出险态势难以预判的难题。
“智能石头”发出工情险情预警
卫星遥感、测雨雷达、无人机、无人船、激光雷达、侧扫雷达、水下机器人、智能传感设备等进一步丰富了算据获取方式，下垫面数据由米级提高到厘米级。截至目前，我国基本建立了涵盖23颗遥感卫星、2500架无人机、1.5万处视频点位、15.5万个地面水文报汛站、千万级工程安全监测点位的“天空地水工”一体化监测感知体系。
湖南团洲垸、湘江支流涓水、内蒙古老哈河、广东西福河等堤防决口险情处置过程中，“天空地水工”一体化监测感知体系为及时精准掌握险情发生位置、堤防决口宽度、洪水演进动态、淹没影响范围等提供了全覆盖、全要素、全天候、全周期的数据支撑，让险情处置做到“眼观六路、耳听八方、心中有数”。
参会代表调研车载堤防险情隐患快速探测成套技术装备
此外，雨水情监测预报“三道防线”加快构建，产汇流计算、多维洪水演进与淹没分析、水库调度、河冰动力学、潮汐上溯影响及咸情分析等40余项自主可控水利专业模型研发应用取得重要突破。
在迎战赣江2024年第2号洪水过程中，江西运用数字孪生峡江水利工程，正向预演、逆向推演比选优化调整调度方案，预报洪峰流量偏差仅为2%，时间偏差仅2小时，为吉安、南昌等重要城市及鄱阳湖流域防洪减轻了压力。
算力方面，130万亿次双精度浮点高性能计算群已建成，台风降雨形势、洪水演进、工程调度、河湖管理等模型分析计算速度大幅度提升。
强化“四预” 深化应用
数字孪生水利赋能决策支持成效显著
持续建设数字孪生三峡，同步打造数字孪生长江
三峡工程是国之重器。数字孪生三峡工程坚持“应用至上”，强化成果实战应用，提前5天预报长江2024年1号和2号洪水及其量级，提前预演流域防洪态势、研判风险，发挥巨大防洪效应。
太湖局运用数字孪生太湖建设成果，在助力2022年上海市抗咸潮、保供水工作中，通过数字流场模拟预演比选60多个补水方案，计算出向陈行水库周边河网应急补水最佳线路，并在实际调水过程中运用。
数字孪生南水北调
“数字孪生南水北调中线1.0”大幅度提升中线工程冬季输水能力，在2023至2024年度冰期输水中，助力中线工程供水16.9亿立方米，较下达供水计划多3.4亿立方米。
数字孪生水利建设现场会
记者在现场会上感受到，数字赋能为防洪减灾赢得主动的场景越来越常见。防御海河“23·7”流域性特大洪水过程中，通过开展洪水演进和退水动态预演，蓄滞洪区近百万人提前转移，无一人伤亡。重庆聚焦嘉陵江磁器口等重点防洪薄弱点，用数字孪生平台有力支撑今年嘉陵江流域3次编号洪水防御，避免转移4.75万人。福建的数字孪生九龙江北溪平台可动态预测台风洪水灾害影响范围，迅速生成受灾区域转移方案，为科学应对突发灾害提供决策依据。
浙江数字孪生省级水网实现未来15天区域水资源态势动态研判，杭州亚运会期间预演68组水资源调配方案，有力保障供水安全。数字孪生珠三角水资源配置工程将“四预”智慧化体系融入工程调度决策流程，支撑东江水资源动态优化调度。宁夏在数字灌区、城乡供水等领域加大“四预”建设力度，“互联网+城乡供水”建成区实现“同源、同网、同质、同监管、同服务”。
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从流域防洪调度到水资源管理调配，再到水利工程建设和运行管理、河湖管理、水土保持、农村水利水电等各方面，数字孪生平台正在不断完善，为相关业务开展和科学决策数字赋能，提升能力。
“坚定不移推动数字孪生水利建设，加快发展水利新质生产力，为推动水利高质量发展、保障我国水安全提供有力支撑。”李国英表示。
来源 | 中国水利报
