隨著物聯網、大數據、數字孿生等技術的蓬勃發展，利用新技術推進水利工程運行管理數字化、智能化已經成為當前水利工程信息化研究的熱點方向，加快構建具有預報、預警、預演、預案功能的數字孿生流域和數字孿生水利工程體系引起了廣泛關注和重視。

數字孿生流域是將物理流域映射到數字世界，如：江川湖泊以及水利工程水壩及水利發電站里的每一個水利工作程部件進行建模及水質進行還原，在我們的數字世界中可以看到一個三維的仿真場景，在場景中可以實現實時調度，實時管理的數字化流域。

近日，數字孿生流域迎來重大利好，我國首個數字孿生流域建設重大項目審批立項。14日，國家發展改革委批復長江流域全覆蓋水監控系統建設可行性研究報告，長江流域全覆蓋水監控系統建設是國務院確定的１５０項重大水利工程之一和《“十四五”水安全保障規劃》中的智慧水利建設重點項目。項目建設圍繞數字孿生流域建設的目標任務，通過新建改造水文站網，完善視頻和遙感等監測手段，構建水監測感知體系，加強監測數據匯集和處理分析，搭建監測、評估、告警、處置、總結全過程管控應用體系，提升預報、預警、預演、預案“四預”對流域治理管理決策的支持能力。項目建成后，將進一步夯實長江流域治理管理的算據、算法、算力基礎，提升流域治理管理的數字化、網絡化、智能化水平，為增強長江流域水安全保障能力提供技術驅動。

政策推動，智慧水利提速

隨著智慧化水平的發展，水利工程建設也朝著數字化建設方向轉型升級。智慧水利即是利用物聯網、智能傳感、云計算、大數據等技術對供水、排水、節水、污水處理、防洪等水利環節進行智慧化管理，其核心囊括：(1)信息傳感及物聯網、移動互聯網、云計算、大數據、人工智能等技術的應用。(2)多部門多源信息的監測與融合，包括氣象、水文、農業、海洋、市政等多部門，天上、空中、地面、地下等全要素監測信息的融合應用。(3)集信息監測分析、情景預測預報、科學調度決策與控制運用等功能于一體。

2021年《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》明確指出：構建智慧水利體系，以流域為單元提升水情測報和智能調度能力。水利部按照“需求牽引、應用至上、數字賦能、提升能力”總要求，編制了《“十四五”智慧水利建設規劃》、《智慧水利建設頂層設計》、《關于大力推進智慧水利建設的指導意見》等政策。

在《關于大力推進智慧水利建設的指導意見》中提到，到2025年，通過建設數字孿生流域、“2+N”水利智能業務應用體系、水利網絡安全體系、智慧水利保障體系，推進水利工程智能化改造，建成七大江河數字孿生流域，在重點防洪地區實現“四預”，在跨流域重大引調水工程、跨省重點河湖基本實現水資源管理與調配“四預”，N項業務應用水平明顯提升，建成智慧水利體系1.0版。到2030年，具有防洪任務的河湖全面建成數字孿生流域，水利業務應用的數字化、網絡化、智能化水平全面提升，建成智慧水利體系2.0版。到2035年，各項水利治理管理活動全面實現數字化、網絡化、智能化。

加強數字孿生流域建設

數字孿生流域是數字孿生技術與水融合的新的發展路徑，是數字流域、智慧水利發展的更高層級，將信息空間上構建的水利虛擬映射疊加再水利物理空間上，重塑水利基礎設施，形成虛實結合，孿生互動的水利發展新形態。它是以物理流域為單元、時空數據為底座、數學模型為核心、水利知識為驅動的新一代數字流域，綜合利用傾斜攝影、實景建模、數字仿真、BIM、GIS等技術，圍繞不同維度、不同場景、不同業務模塊建設需求，構建具有不同場景尺度的流域數字孿生基底。

可以說，在數字孿生技術框架中，物理流域和數字流域構建成了一對“孿生體”，物理流域是現實中的流域，而數字流域則是利用地理信息系統（GIS）、虛擬現實（VR）、算法模型、人工智能等技術構建起來的虛擬流域，物理流域和數字流域之間通過數字孿生技術構成“虛實映射”的“孿生體”。區別于傳統方法通過人工觀測或控制直接作用于現實對象，在數字流域中用戶可以通過孿生的數字流域來監控、決策和控制物理流域?！疤搶嵱成洹钡臄底謱\生應用由數字孿生應用支撐層來提供應用支撐，這些應用支撐包括“算法”“算例”和“算力”的支撐。

經過多年建設，流域水利信息化已取得了顯著性成效，但總體上仍處于智慧水利起步階段，與城市、交通、電力、氣象等智慧先行行業及水利部打造數字孿生流域的要求相比，仍然存在明顯短板和薄弱環節。

2022年2月21日，水利部印發《水利部關于開展數字孿生流域建設先行先試工作的通知》，正式啟動數字孿生流域先行先試工作，計劃用2年左右時間在大江大河重點河段、主要支流、重要水利工程中，加強數字孿生、物聯網、大數據、人工智能、5G等新一代信息技術與水利業務深度融合，在促進業務協同、創新工作模式、提升服務效能方面不斷取得突破，打造一批可推廣可復制的成果和經驗，帶動全國數字孿生流域建設。

結語

目前已經有“數字孿生流域”應用上線試運行，比如數字孿生黃河水旱災害防御應用系統、蘭溪蘭江流域數字孿生應用等。此外，全國各地數字孿生流域建設先行先試項目也陸續通過審核或啟動。

建設數字流域的市場前景非常廣闊，但也需要注意其建設難點主要歸于數據構建、利用以及融合，表現在數據基礎弱，二維多三維數據少、不同部門數據之間彼此孤島，讓流域數字孿生建設缺乏數據支撐等，因此構建出了完整的數字孿生流域三維可視化解決方案，通過三維建模，在虛擬引擎的基礎上，在三維場景實時渲染、數據融合等技術，全方位賦能實現數字孿生流域將成為另辟蹊徑的坦途。