推进长江数字孪生流域建设的水文实践与思考

<正>建设数字孪生流域、构建智慧水利体系是推动新阶段水利高质量发展的实施路径之一。水文是水利的基础,是推动水利高质量发展的先行性工作。近年来,水利部长江水利委员会水文局坚持问题导向、需求导向,持续夯实算据基础,不断优化算法模型,着力提升预报、预警、预演、预案“四预”能力,全力推进长江流域数字孪生流域建设。     

以数字孪生流域建设为核心 构建具有“四预”功能智慧水利体系

水利部部务会议日前审议通过《数字孪生水网建设技术导则（试行）》,至此数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生水利工程等三大水利数字孪生系列顶层设计基本完成。本文介绍了数字孪生流域提出背景,分析了以数字孪生流域为核心建设智慧水利的必然性,阐述了智慧水利建设总体思路、建设目标和主要任务,提出了实现数字孪生流域共建共享的思考。     

提升数字孪生流域建设“四预”能力

阐述水利部党组推进数字孪生流域建设决策部署的现实背景和重大意义,探索数字孪生流域赋能业务“四预”实现路径,以淮河2020年7月超标准洪水“预报”、四川省北川县2022年“7·16”山洪灾害“预警”、黄河2021年严重秋汛防洪调度“预演预案”三个典型案例为背景,通过复盘、总结、查找工作中存在的不足和原因,提出加强感知体系、数据孪生平台建设与赋能防汛“四预”具体措施,提出数字孪生流域建设几点认识和工作建议。     

数字孪生珠江流域建设初探

结合水利部关于数字孪生流域建设的有关要求,梳理了数字珠江工作现状和系统建设情况,围绕数据平台、模型平台、知识平台等核心任务及强化预报、预警、预演、预案"四预"措施的要求,分析了流域水利网信存在问题和主要差距,提出了数字孪生珠江建设的实施路径,并介绍了相关项目的试点情况和成效.     

数字孪生流域在幸福河湖建设中应用与实践

文章首先分析幸福河湖与数字孪生流域的关系,阐述了数字孪生流域的建设路径。以作为福建省唯一列入水利部首批开展幸福河湖建设名录的漳州市九十九湾连通水系为例,详细介绍了数字孪生九十九湾连通水系基础设施、数字孪生平台、业务应用、网络安全及标准规范体系的建设内容,为数字孪生流域在幸福河湖建设中赋能流域管理提供了重要平台和手段。     

江苏数字孪生水网建设与预报调度一体化应用初探

江苏省地跨长江、淮河两大水系,省内有太湖、洪泽湖和大运河、南水北调东线等重要河湖及工程体系,在国家水网格局中占据重要地位。数字孪生水网建设是新阶段江苏水利高质量发展的重要举措和实施路径。依据江苏省河流水系特点与水利管理工作实际需求,在问题剖析的基础上阐述了数字孪生水网建设思路。以江苏省太湖地区为例,以河网模型为核心,初步构建防洪“四预”功能体系,探索基于江苏数字孪生水网框架的水工程预报调度一体化应用,推动水网建设与智慧应用。     

以防洪为核心的三明市沙溪数字孪生流域建设

为提高三明市防洪的实时监管效能、应急处置能力与安全保障水平,以沙溪流域为例,构建了以防洪为核心的数字孪生流域。从防洪“预报、预警、预演、预案”4个方面,通过完善监测感知网建设,针对三明市沙溪流域防汛感知网的薄弱环节,适当增加水文、气象等监测设备,提升气象预测预报预警精准程度;加强数据资源建设,整合现有平台及数据资源,推动各部门间数据同步、互通共享与系统同屏共享,实现“一屏知汛”;开展重点区域建设,将沙溪流域作为重点建设区域,建设覆盖沙溪流域的立体监测体系,并重点实现沙溪流域防洪调度一体化,实现信息快速流通,支撑防汛应急指挥调度。实践证明：在数字孪生技术的支持下,通过调度预演来分析决策,三明市主城区防汛预警提前了6 h,最大限度地减少灾害影响和社会经济损失,取得了良好的运用效果。     

数字孪生流域研究及建设进展

调研分析了数字孪生流域建设进展和研究现状,介绍了数字黄河、数字孪生技术、数字孪生流域的发展脉络,梳理了近年来信息化基础设施、数字孪生平台、水利业务应用系统方面主要进展,提出了数字孪生流域未来研究方向,可为数字孪生流域建设和技术研究提供参考。     

数字孪生流域建设过程中的数据安全探讨

本文从分析数字孪生流域建设数据安全存在风险着手,对照金融系统建设期数据安全模式,从数据审批、审计、脱敏、水印等管理手段和技术出发,探讨了数字孪生流域建设期的数据安全思路。     

数字孪生长江建设关键技术与试点初探

作为推动数字化转型与数字经济快速发展的重要抓手,数字孪生技术已经在多个领域得到了广泛应用,有力推动了制造业、智慧城市建设等行业创新发展.然而,受限于水系统的随机性和复杂性,数字孪生技术在水利行业应用中发展相对缓慢,仅在防洪减灾方面得到一定应用,与全面感知和映射物理流域并实现流域全要素全过程预报、预警、预演、预案四预的智...     

永定河"四预"智慧防洪系统建设初探

海河流域水旱灾害防御工作事关首都防洪保安、雄安新区建设和京津冀协同发展,是我国防汛工作的重中之重,永定河是海河流域防汛的重点河系,历史上洪涝灾害频发,作为全国两个试点之一,进行了预报、预警、预演、预案"四预"智慧防洪系统建设,介绍了技术路线和关键技术,并对下一步工作提出建议.     

数字孪生大藤峡探索与实践

为了推动智慧水利建设,大藤峡公司以“一台双赋三化四预”为目标,通过搭建数字孪生平台、夯实信息化基础设施、提升业务应用智能化水平、完善网络安全体系、强化内外部系统集成,开展了数字孪生大藤峡技术探索和工程实践,取得了多项技术突破,在防汛、水资源调配、工程安全等业务领域取得了良好的应用成效。     

基于数字孪生技术建设智慧淮河

2018年《淮河生态经济带发展规划》获国务院批复,上升为国家战略,淮河治理翻开新的篇章.建立数字孪生淮河智慧流域平台可以建立物理世界和数字世界之间的映射,全面直观地了解淮河流域自然环境和人类经济活动情况,实现流域社会经济—资源开发—生态环境的同步与高效发展,是推进流域治理体系和治理能力现代化的重要举措,同时促进生态环保...     

数字孪生椒江“四预”平台建设实践

为进一步提升椒江流域水治理管理能力,运用数字孪生、知识图谱、大数据、云计算等新技术,从构建BIM+GIS数字孪生大场景出发,以水利工程为单元,以河流为脉络,以流域为核心,进行数字孪生椒江“四预”平台建设实践,打造全国数字孪生流域样板。针对当前水利业务存在数据底板精度低、数据更新不及时、部门联动不足等痛点问题,从数据融合、结果展现、模型耦合、体制机制创新、共建共享共防等方面进行探索突破,以期为其他受洪潮涝影响的沿海地区数字孪生“四预”平台提供思路借鉴与案例支撑。     

数字孪生流域智能化模拟关键问题与技术需求

建设数字孪生流域是推进智慧水利的重要内容,数字化场景、智能化模拟、精准化决策是其核心。智能化模拟处于中枢地位,数字化场景是智能化模拟应用载体,智能化模拟是精准化决策重要基础。从智能化模拟关键议题中选择基于水文实验的模拟模型、并行算法、智慧决策支持平台3个方面分析了现有数字孪生流域智能化模拟存在的主要问题和挑战,探讨了数字孪生流域智能化模拟关键技术需求,对发展方向进行了展望。     

数字孪生密云水库流域建设方案构想

随着数据技术的快速发展和水务工作的加速改革,水务行业亟需进行数字化和智慧化的转型升级,密云水库作为北京重要的地表饮用水源地、水资源战略储备基地,在水务信息化工作中对其提出了新的要求。针对库区高水位运行和智慧化管理等问题带来的挑战,“数字孪生流域”理念为密云水库运行管理带来新的思路,本研究以增强流域智慧监管能力和满足高水位运行要求为主要目标,以密云水库流域实际业务工作为基础,以“数字孪生流域”建设为核心,在市级智慧水务1.0底座基础上构建密云水库数字孪生流域,对密云水库流域工程安全管理、防洪减灾、水资源管理及流域生态环境管理等提供了全新的思路。     

数字孪生流域知识图谱构建及其应用

为通过数字孪生构建物理流域与数字流域关联,实现对流域资源、环境、生态等多方面的监测、分析与优化配置,探讨了数字孪生流域建设过程中知识图谱的应用前景、构建方法、应用和面临的挑战。在知识工程相关技术基础上,以甘肃省白龙江干流舟曲县河段流域为例,对其中水利对象、防洪保护对象及其之间的关联关系进行了知识表示、抽取、融合和推理,构建了可视化、交互式的流域知识拓扑图,使其为数字孪生流域管理提供需求分析、知识检索、决策分析等应用价值,并对可能面临的挑战进行了分析,如需提升数据质量与标准化问题、或将面临的技术瓶颈等。研究成果可为水利工程知识图谱建设与推广应用提供参考。     

应用数字孪生技术提升流域管理智慧化水平

立足新发展阶段,初步分析了应用数字孪生技术建设智慧流域的技术路线和工作思路.提出了智慧流域总体架构,从利用新技术完善水利监控体系的角度论述了如何提升感知能力,从数字地形、水利工程、流域一张图等多个方面论述了建设完整流域数字映射,从提升预测、预警、预演、预案水平的思路论述了完善业务应用系统的思路.     

数字孪生南通城区水网建设探讨

在总结南通城区水利信息化发展现状的基础上,对数字孪生南通城区水网建设思路和目标进行了阐述,围绕数字底板、模型平台、知识平台及城区综合调度“四预”决策支持系统等关键任务,提出了项目建设的具体内容及下一步工作建议。     

数字孪生黄河建设挑战与推进举措

水利部把建设数字孪生流域作为推动新阶段水利高质量发展重要路径,黄委谋划以数字孪生黄河建设驱动治黄信息化提档升级,以高水平、高质量信息化引领黄河治理体系和治理能力现代化。分析了治黄信息化支撑能力存在不足、面临挑战,提出了数字孪生黄河建设思路、任务及推进措施,通过数字孪生黄河建设增强流域治理管理智慧化水平。