水庫、河道堤防、蓄滯洪區等55類(lèi)1600多萬(wàn)個(gè)水利對象信息聯(lián)動(dòng)更新，動(dòng)態(tài)匯聚業(yè)務(wù)管理數據26.2億條，專(zhuān)線(xiàn)獲取高分、資源、環(huán)境等系列23顆國產(chǎn)遙感衛星影像資源……數字技術(shù)賦能水利建設和發(fā)展，大江大河、國家水網(wǎng)、水利工程全部納入管理，治水管水的數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化水平不斷提升。

　　今年，水利部數字孿生平臺基本建成，七大江河數字孿生流域建設相繼實(shí)施，數字孿生水利框架體系基本形成，94項數字孿生流域建設先行先試任務(wù)進(jìn)入收尾階段，數字孿生水利建設穩健起步并取得階段性成效。

　　數字賦能，治水管水更智慧

　　什么是數字孿生水利？“通俗說(shuō)，是指運用云計算、大數據、人工智能、虛擬現實(shí)等新一代信息技術(shù)，采集全量數據，實(shí)現江河水庫、水網(wǎng)建設、工程調度等的可視化展示，并進(jìn)行智能化模擬和前瞻性預演。”水利部信息中心主任蔡陽(yáng)解釋。

　　——數字賦能，治水更智慧。

　　今年4月底，我國首個(gè)數字孿生流域建設重大項目——長(cháng)江流域全覆蓋水監控系統建設項目開(kāi)工建設。建成后，監測站網(wǎng)將覆蓋3791個(gè)斷面和上萬(wàn)個(gè)規模以上取水口，視頻監視體系能夠覆蓋160座控制性水利工程、96個(gè)重要防汛節點(diǎn)、28個(gè)重要采砂江段，助力持續推動(dòng)長(cháng)江大保護。

　　蔡陽(yáng)介紹，自然水體投射到數字世界里，規劃、設計、調度方案，以及未來(lái)可能發(fā)生的情形都能超前推演，為開(kāi)展防汛抗旱、水資源管理與調配等提供科學(xué)決策。

　　——智慧管理，用水更集約。

　　坐落在成都平原上的都江堰灌區渠系交織，保障取水用水。“過(guò)去，因測量精度不高、標準不一，灌區用水效率有待提升。”四川省都江堰水利發(fā)展中心科信處處長(cháng)雷剛介紹，灌區因渠制宜，安裝先進(jìn)計量設施，打造15款標準化量水秤。上百米寬的主干渠水位高、波浪大，安裝側掃雷達量水秤；幾米寬的支渠和斗渠，水量小，配置接觸式水位計量水秤。水量、水位等數據實(shí)時(shí)測量，用多少水，就放多少水，量水秤量出明白賬。

　　大中型灌區是保障糧食安全的重要基礎設施。物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G等現代信息技術(shù)覆蓋田間地頭，供、輸、配、灌、排更智能，農業(yè)用水更有保障。水利部全面啟動(dòng)48處數字孿生灌區建設。

　　數字孿生流域、數字孿生水網(wǎng)、數字孿生工程等建設不斷推進(jìn)。廣東、浙江等第一批省級水網(wǎng)先導區，安徽、寧夏等第二批省級水網(wǎng)先導區以及南水北調工程啟動(dòng)數字孿生水網(wǎng)建設；三峽、小浪底等11個(gè)重點(diǎn)數字孿生水利工程建設取得顯著(zhù)成效。目前全國取用水在線(xiàn)監測計量點(diǎn)增至5.9萬(wàn)個(gè)，3.8萬(wàn)多條（個(gè)）河湖管理范圍內地物實(shí)現遙感圖斑在線(xiàn)解譯。

　　算據、算法、算力同步提升

　　推進(jìn)數字孿生水利建設，離不開(kāi)算據、算法和算力的支撐。

　　數字孿生水利，基礎在“數”。“水能產(chǎn)生巨量數據。”水利部信息中心副主任錢(qián)峰介紹，河流長(cháng)度、水庫庫容等相對固定的指標，形成了基礎數據。氣象衛星和測雨雷達、雨量站、水文（水位）站等實(shí)時(shí)數據，形成了監測數據。在流域防洪、水資源管理與調配等業(yè)務(wù)工作中生成的數據，形成了業(yè)務(wù)管理數據。下墊面高程、水下地形、BIM（建筑信息模型）等形成了地理空間數據。此外，經(jīng)濟社會(huì )、生態(tài)環(huán)境等其他領(lǐng)域也會(huì )產(chǎn)生與水利相關(guān)的大量數據。

　　數據龐雜豐富，如何收集？奔騰的黔江上，大藤峽水庫大壩高聳，8225支儀器深埋大壩中，實(shí)時(shí)感知溫度、濕度；約1700平方公里的壩區和155公里河道的建筑信息模型、水下地形等數據實(shí)現完整收集，與珠江流域共享水情、咸情信息。“我們成立數據中心，完成24個(gè)系統的數據集結，建立數據表1985張，接入548GB數據資源，構建了18個(gè)部門(mén)專(zhuān)題可視化頁(yè)面及4個(gè)大屏頁(yè)面，為建設數字孿生大藤峽提供數據基礎。”廣西大藤峽水利樞紐開(kāi)發(fā)有限責任公司信息中心信息科副科長(cháng)劉斌介紹。

　　全息感知，萬(wàn)物皆“數”。水利部提出著(zhù)力加強“天空地”一體化的感知系統建設，統籌完善水文、水資源、水利工程、水土保持等地面監測站網(wǎng)的結構、布局、密度，強化衛星遙感解譯以及無(wú)人機、無(wú)人船圖像快速采集與自動(dòng)識別等新型監測技術(shù)應用等。

　　數字孿生水利，重點(diǎn)在“演”。今年主汛期，水利部信息中心構建海河流域8處蓄滯洪區的二維水動(dòng)力學(xué)洪水演進(jìn)模型，利用遙感、無(wú)人機等監測信息，動(dòng)態(tài)識別水體范圍和行進(jìn)速度等洪水演進(jìn)信息，逐日推演洪水演進(jìn)趨勢，有效支撐精準化決策。

　　水利部門(mén)夯實(shí)算法支撐，深化流域水文、水力學(xué)、工程調度等模型的研發(fā)應用。水利部數字孿生平臺投入運行以來(lái)，率先賦能流域防洪“預報、預警、預演、預案”。目前，全國降雨形勢展望期由20天延長(cháng)至30天，主要江河關(guān)鍵期預報準確率達90%以上，預警信息靶式覆蓋1.3萬(wàn)多座水庫責任人。

　　數字孿生水利，關(guān)鍵在“算”。在南水北調東線(xiàn)工程，大型泵站接力提水，長(cháng)江水攀爬65米北上。“大型泵站機電耦合，技術(shù)復雜，僅靠人工巡查隱患，難免會(huì )有疏漏。”南水北調東線(xiàn)江蘇水源有限責任公司科技信息分公司總經(jīng)理莫兆祥說(shuō)，聲紋AI監測模型讓巡檢從聽(tīng)聲音變?yōu)椤八恪甭曇簟ＤＰ途邆涓咝阅芩懔Γ軌驈穆曇舸髷祿熘芯珳什蹲疆惓＃皶r(shí)發(fā)出預警。精細管理，為大型泵站群持續健康運行增添保障。

　　看全國，算力突破催生技術(shù)之變。黃河物聯(lián)網(wǎng)“智能石頭”、浙江橫錦水庫大壩安全“體檢單”、國產(chǎn)重力衛星高分辨率地下水儲量變化反演技術(shù)等一批創(chuàng )新應用涌現。水庫調度、河冰動(dòng)力學(xué)、潮汐上溯影響及咸情分析等35項水利專(zhuān)業(yè)模型集成應用取得階段性進(jìn)展。

　　數據共建共享，科技成果加快轉化

　　數字孿生水利建設，是一項技術(shù)密集、人才密集、資金密集的創(chuàng )新工程，實(shí)現高質(zhì)量推進(jìn)任重道遠。

　　共建共享，讓數據流動(dòng)起來(lái)。

　　1.7萬(wàn)多座水庫、385座報汛水文監測站、5萬(wàn)多個(gè)取水口……各類(lèi)數據源源不斷匯集，助力數字孿生珠江建設。“在上下游、干支流共同協(xié)作下，珠江流域（片）138條省界河流、近3000條集雨面積50平方公里以上的河流數據得到更新補充，完善了珠江流域數據底板。”珠江水利委員會(huì )珠江水利綜合技術(shù)中心信息室副主任何虹說(shuō)。

　　七大流域全力推動(dòng)數據共建共享。淮河水利委員會(huì )獲取安徽省2000余座小型水庫雨水情監測信息，集成了約300GB的山洪災害、洪水風(fēng)險圖和水利普查數據。太湖流域管理局擴大省際、涉水部門(mén)信息共享，印發(fā)信息共享清單，新增53座水利工程調度及水量信息、40個(gè)河道斷面水質(zhì)信息。“水利部門(mén)加強數據資源跨地區、跨部門(mén)、跨層級的統籌管理，推動(dòng)解決數據碎片化問(wèn)題，為江河湖庫精準畫(huà)像。”水利部信息中心副主任成建國介紹。水利部將建立全覆蓋的數字孿生資源共享平臺，實(shí)現數據采集、處理等協(xié)調推進(jìn)。

　　自主創(chuàng )新，加快科技成果轉化。

　　位于北京市房山區的南水北調中線(xiàn)惠南莊泵站，是“南水”入京重要節點(diǎn)。多部門(mén)聯(lián)合攻關(guān)、新技術(shù)先行先試，水下機器人、水質(zhì)應急監測車(chē)等設備應用到工程管護中。“軟件、硬件同步提升，構建了集工程安全監測、防汛應急、輸水調度、水質(zhì)安全保障為一體的數字化場(chǎng)景。”中國南水北調集團中線(xiàn)有限公司北京分公司分調度中心副處長(cháng)耿興寧介紹。

　　水利部有關(guān)負責人表示，接下來(lái)將繼續聚焦人才、資金、技術(shù)等關(guān)鍵要素，強化資源整合和力量協(xié)同，引導在水利工程建設和運行管護預算中科學(xué)安排資金，推進(jìn)自主知識產(chǎn)權的工程控制體系、專(zhuān)業(yè)模型、模擬仿真等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題研究，持續優(yōu)化人才培養引進(jìn)，大力推進(jìn)數字孿生水利建設，為全面提升國家水安全保障能力提供更有力支撐。