数字孪生甬江流域水资源“四预”应用研究

基于当前数字孪生流域发展背景及宁波市水资源利用特点，为满足宁波市水资源在不同时空下合理分配的需求，以甬江流域水资源管理与调配“四预”流程为切入点，深度融合数字孪生、BIM 建模等现代化信息技术，在建立来水预报分析、需水预测、水资源优化调配、水资源实时分析评价及水资源预警等各类模型的基础上， 构建具有“预报分析—监测预警—调配预演—调度预案—动态评价”功能的水资源管理与调配业务应用系统，以达到及时准确预报、全面精准预警、同步仿真预演、精细数字预案、多维动态评价的目标，最终实现水资源的智能优化调配与管理。     

韧性城市视角下的甬江流域数字孪生平台建设

针对甬江流域水灾害防御需求,结合韧性城市理论,以防洪减灾“预报、预警、预演、预案”四预体系为导向,利用数字孪生引擎的强大渲染能力,建设全要素的数字孪生流域时空底座,以水文水动力模型、空间计算技术等为重要基础支撑,围绕综合监测、洪涝预报、洪涝预演、综合调度、协同预案等业务需求构建孪生场景,实现了甬江流域数字孪生平台。实践应用表明,该平台成功抵御了甬江流域超标准洪水,并对未来防洪工程体系优化具有启示意义,对其他流域防洪减灾、城市内涝治理工作具有一定的借鉴意义。     

数字孪生汉江流域建设先行先试关键技术探讨

针对汉江流域水工程种类多样、体量庞大、预报调度任务复杂且艰巨、水资源管理与调配业务信息化程度不足的现状，选取汉江流域作为数字孪生建设先行先试工作试点，重点围绕防洪调度和水资源管理与调配业务需求，开展数字孪生平台及预报、预警、预演、预案“四预”功能建设。目前，数字孪生汉江流域已初步构建与流域实体孪生的数据底板，搭建统一且通用的模型平台和微服务化的知识平台，融合专业模型、知识图谱与业务应用，基于水工程联合调度规则库、水位目标控制的水库调度方式优化、行蓄洪空间防洪调度知识图谱等关键技术，形成防洪调度和水资源管理与调配智慧应用。建设过程中在可视化技术、孪生平台、知识图谱等方面凝练相关技术成果，可为其他数字孪生建设提供支撑参考。     

数字孪生流域预演场景研究与运用——以嫩江干流为例

为加强数字孪生演练场景真实化,助力决策精准化,依托数字孪生流域建设思路,搭建数字孪生业务应用平台。分析孪生平台整体架构与关键技术,构建具备预报、预警、预演、预案功能的防洪“四预”全景可视化平台。以嫩江干流为例,分析数字孪生建设实际需求,以尼尔基水库防洪调度为预演场景,分析尼尔基水库上游与下游嫩江干流之间的淹没损失关系,得出最优调度防御安排及建议。结果表明：通过全景可视化平台进行场景演练,可呈现河道演进真实情况,保障河道行洪安全,避免淹没损失,为防洪安全决策提供科学支撑。     

数字孪生太浦河防洪及供水“四预”业务应用设计与实现

针对太浦河防洪及供水保障数字孪生系统建设要求,基于UE引擎、GIS、无人机航拍数据、监测信息及共享信息等多源异构数据构建平原感潮地区数据底板;通过太浦河模型平台和可视化引擎,形成以事件为驱动的太浦河防洪及供水预报、预警、预演、预案的“四预”孪生系统,并建立太浦河历史水情、雨情、工情、水质等信息与调度预案方案间的映射关系,关联提示方案预案并实现智能推荐应急处置。场景化构建太浦河防洪及供水“四预”全过程,服务太浦河综合调度需要,可为平原感潮地区数字孪生“四预”业务应用建设提供案例参考。     

面向多目标协同管理的城市小流域智慧管控平台探索

针对城市小流域业务协同困难、涉水要素众多、监测手段有限，导致水安全、水环境、水生态多目标协同困难的特点，利用物联网、大数据、数字孪生等前沿技术手段，构建覆盖数据采集、孪生流域、流域业务、流域标准体系、信息安全体系“三横两纵”的城市小流域智慧管控技术。以成都市某小流域为例，建立覆盖厂网河一体化综合管控平台，创新性提出基于“视频+AI”的水生态质量实时定量评估方法，实现流域全要素数字孪生管理、工控系统数据安全使用和流域“四预”调度分析，支撑流域不同降雨情景下多目标协同管理。     

基于数字孪生的周公宅水库防洪“四预”系统构建与应用

以构建数字孪生流域、开展智慧化模拟、支撑精准化决策为实现路径,利用天空地一体化空间数据底板、多维智能感知数据、以及专业模型网格数据和计算结果数据等几类多源异构数据,进行数据汇聚和融合,采用WebGL孪生引擎进行可视化展示,构建数字孪生流域;聚焦流域防洪数字化场景,通过山区集总式水文模型和洪水演进模型对洪水过程进行预报和模拟,形成包括预报调度一体化、区域联防预警一体化、模拟仿真预演、决策建议方案等功能的四预孪生系统。本文以周公宅水库为具体研究对象,探索了具有水库工程的中小流域数字孪生建设的相关关键技术和应用场景构建,提供了建设思路和案例参考。     

基于数字孪生流域的防汛“四预”平台设计

针对我国防洪减灾业务流程未打通、数字底板不完全、孪生场景难构建、决策支持不到位等现状问题,基于水利部数字孪生建设和流域防汛“四预”能力提升的总体要求,研究一站式防汛流程搭建、数字孪生场景实现、防汛结构化知识体系构建等关键技术,应用关键技术梳理平台数字化需求,设计并研发数字孪生流域防汛“四预”平台,实现流域自预报预警、形势研判、决策调度至抢险支持等全流程封闭的一站式防汛。“四预”平台先后在浙江钱塘江、雄安白洋淀、济宁泗河流域及郑州贾鲁河等上线应用,实践应用表明：“四预”平台有助于提高流域防汛的“四预”能力,对加强水库拦蓄、保障大坝安全、提高抢险效率、降低人员影响、减少经济损失等起重要作用,具有一定的实用价值。     

在建大型水利工程数字孪生平台实践与思考

为整体提升在建水利工程智慧化管理能力，通过数字孪生平台建设，赋能建设期工程施工管理、运行期业务应用。在已建信息化系统的基础上，结合数字孪生水利工程建设要求和目标，构建引江济淮工程数字孪生平台总体架构。围绕数据底板、模型平台、知识平台 3 个方面，搭建真实、全面、准确的水利及水运多领域数据底板，为工程数字化映射、智能化应用提供准确的数据资源；搭建感知、预测、调度、控制、评价功能的模型平台，覆盖中长期、短期、实时多尺度调度需求，以及常规、应急多目标调度场景；搭建以方案库和专家经验库为主的知识平台，将静态、动态知识共同融入“四预”全流程；按照工程建设、运行调度、工程维护等管理业务需求，建设水资源调度、航运调度、工程安全监控等业务系统，为更加合理、有序地推进数字孪生水利工程后续建设提供思路。     

数字孪生潭江流域先行先试建设与实践

为提高潭江流域水利工程防洪调度能力,开展数字孪生潭江流域建设。数字孪生潭江面向流域防洪调度需求,围绕“四预”核心功能,以22座大中型水库、7座梯级闸陂为精细化调度目标,建设数据底板、模型平台、业务应用等,构建流域L1级数据底板,流域重点区域及工程L2级数据底板,开发六大类水利专业模型,构建具有“四预”功能的预报调度系统平台,实现流域多源监测感知与数据高效能管理,江河水库闸坝集中管理、联合调度、科学决策,最大程度保障流域内防洪（潮）的安全,完善预报监测薄弱环节,提升工程调度反馈时效性,同时为河湖规范化管理提供依据。项目成果在2022年“龙舟水”、台风暴雨防御期间投入实战,助力潭江流域水库、水闸群的联合调度,取得防洪不受淹、水资源不浪费的最佳效益。     

珠江流域水利网络安全能力提升探析

根据“水利工程补短板、水利行业强监管”总基调，顺应信息化补短板形势，梳理当前珠江流域水利网信工作现状，从网络安全基础设施改造、主动监测预警、纵深防御及网络 IPv6 改造几个方面探讨网络安全能力提升工作思路，并从健全防护体系、主动防护能力提升和加强纵深防御能力等方面介绍预期成果，为珠江流域水行政管理单位打造“预警及时、防御有效、响应快捷、安全可控”的网络安全综合防护体系，更好地履行水行政管理职能提供技术支持。     

基于工作流的太湖流域片水土保持监管服务平台建设

为实现水土保持监管规范化和现代化，按照水利部关于水土保持信息化建设总体部署和智慧太湖建设要求，立足太湖流域片水土保持监管监测业务实际，基于工作流理念，在全面串联分析流域生产建设项目水土保持监管监测业务的不同用户对象，不同阶段的工作逻辑和流程、数据信息及流向的基础上，提出太湖流域片生产建设项目水土保持监管服务平台的结构框架与工作流程模型的总体设计，并介绍平台应用子系统的主要功能。基于工作流的太湖流域片生产建设项目水土保持监管服务平台，实现水土保持全业务全流程的无纸化、自动化、精细化闭环管理，满足相关用户的信息化需求，可良好适应新形势下水土保持监管工作要求，促进水土保持工作模式、管理方式转型。     

数字孪生技术使能智慧地下水

地下水作为流域水循环的重要部分，在稳定区域水资源、维系生态系统功能等方面扮演着非常重要的角色，为实现地下水“预报精准化、预警实时化、预演实景化、预案实地化”的目标，使能地下水智慧业务应用及管理，以数字孪生技术为核心，提出智慧地下水体系的概念。通过依托地下水数据底板、知识平台，构建地下水数值模型，分析研究区地下水数字流场，预测预报不同时期的地下水动态特征；通过制定分区分时段地下水水位水量控制阈值，建立地下水超采预警机制；通过对不同场景下的地下水动态过程进行预演，并结合实时监测数据，制定地下水应急场景下的预案。构建的具有“预报、预警、预演、预案”功能的智慧地下水体系，可为地下水的管理和科学研究工作提供技术支撑。     

广东省小水电生态流量监管平台的设计与实现

为提高生态流量监管能力及推进小水电的绿色发展,针对小水电生态流量监管智能化、信息化不足等问题,围绕生态流量监管的关键环节及业务管理需求,提出感知层、网络传输层、数据存储层、支撑服务层和应用层的五层总体架构设计。基于物联网、人工智能及大数据技术,重点从组网方式和接入协议上阐述了物联网的接入架构,提出使用深度学习实现视频图像智能分析进行下泄流量监测,提出使用大数据技术建立模型进行预警预测。 应用微服务架构、云服务、WebGIS等先进信息技术,构建具有生态流量监测、设备管理、地图控制、预警管理及数据可视化等功能的小水电生态流量监管平台,可有效监管水电站泄流行为特征,为流域、水系提供“生态流量保障”。     

水文基建财务监管平台设计与实现

近年来,水文水资源建设项目逐渐增多,也对水文基本建设财务管理提出更高的要求,加强水文基本建设财务监管,是切实管好用好水文建设资金的重要保证。在分析水文基建项目财务监管要求的基础上,剖析当前水文主管部门财务监管平台的不足,对新形势下水文基建项目财务管理新模式进行探讨,提出财务监管平台的业务需求及流程,设计财务监管平台的功能,完成财务监管平台的架构设计。水文基建财务监管平台按照"中央、流域、省集中部署,市、县共用"的原则进行建设,为水文水资源建设项目财务监管工作的开展提供信息化服务,主要包括项目财务、统计上报、财务预警监督管理等子系统。此平台将对其他智能化财务监督管理平台建设提供指导。     

智慧河长系统关键技术研究与应用

为提高河长制工作效率和水环境治理能力，提出实现智慧河长系统的关键技术和应用实现方案。针对河湖监管水平较低、信息化资源共享程度低和精细化监督管理水平较低等问题，通过水质水量自动监测、工业企业污染溯源监测、视频监控、无人机与卫星遥感监测形成空天地一体化前端感知体系，研究河长制数据整合汇聚、大数据分析和 AI 图像识别等智慧河长系统关键技术，采用智慧感知层、基础设施层、大数据中心层、支撑平台层、应用系统层、用户层 6 层架构构建智慧河长系统，实现水质分析、污染溯源、岸线监管、水面异常监管等重要功能。实现河长制工作从前端感知、后台分析、辅助决策全过程智能化管理，有效解决河长制工作中河长履职监管和河湖数据整合等难题。     

《数字孪生水利工程建设技术导则（试行）》解析

2022 年 3 月 30 日,水利部印发《数字孪生水利工程建设技术导则(试行)》,以指导数字孪生水利工程建设。从数字孪生水利工程建设的重要性、内涵、框架,以及数据底板、模型库、知识库、孪生引擎、监测感知、通信网络、工程自动化控制、工程安全智能分析预警、网络安全体系、运维体系等数字孪生水利工程重点内容进行解读,并对建设指标适用情况和共建共享要求进行说明。     

基于风险预警管控的“透明工程”平台构建与应用

为应对水利工程建设领域监管的新形势、新任务和新要求，解决当前大体量水利工程建设管理过程中日趋突出的“盯不牢”“看不穿”“督不了”难题，立足水利工程建设全生命周期，以问题为导向，针对监管过程中风险易发、高发的环节和事项，基于风险预警和闭环管控的总体思路，协同融合行业内外建管数据资源，建立水利工程建设大数据监督平台——“透明工程”。通过平台内置的预警规则和管控模型，动态研判存在的风险，实时发布预警，创新实现水利行业监管和公权力监督的耦合贯通。目前平台已投入实际应用，可在一定程度上有效提升水利工程建设管理水平和监管效能，推进水利工程建设的大数据监督，为水利工程建设监督管理提供良好的借鉴意义。     

基于3S技术的危运监控预警平台设计

危险品道路运输的安全监管涉及多个部门,建立统一的监控与预警平台很有意义.车载模块集成多传感节点实时采集危运车辆实时数据,GPS技术应用于车辆定位功能,GPRS用于信息上传,GIS技术完成车辆定位的地图显示与操作,同时也集成了车辆、车主、危险品的信息.综合应用3S技术,论文设计危运监控预警平台,将车辆跟踪定位、车况实时采集、应急预警处理集中到平台上,有效解决现有监控智能化与数据整合度不足等问题.