观·趋势 | “智”御洪水！推进数字孪生流域建设，破解治水难题

洪水是人类社会最常见的自然灾害之一，也是目前人类社会面临的最大挑战之一。传统的防御手段已经无法满足当下防洪减灾工作的需求，随着大数据、人工智能、数字孪生等新一代信息技术的发展，数字孪生+水利应运而生，为防洪减灾提供了新的范式。

今年，受台风“杜苏芮”北上与冷空气共同影响，我国华北地区遭遇了罕见的暴雨，超纪录的降雨量导致海河流域发生了流域性特大洪水。

为了应对这场流域性特大洪水，水利部门充分利用数字孪生流域建设已有成果，滚动分析实时水雨情，强化预报、预警、预演、预案措施，为水工程科学调度、蓄滞洪区安全运用和人员安全转移赢得了先机。

之后，针对海河流域防洪减灾体系薄弱环节，水利部再次强调要推进数字孪生流域建设，加快构建气象卫星和测雨雷达、雨量站、水文站组成的雨水情监测预报“三道防线”，为防洪调度决策管理提供支撑，从而进一步加强海河流域系统治理。

流域是降水自然形成的以分水岭为边界、以江河湖泊为纽带的独立空间单元。流域内自然要素、经济要素、社会要素、文化要素紧密关联，共同构成了复合大系统，这种特性决定了治水管水的思维和行为必须以流域为基础单元，坚持流域系统观念，坚持全流域“一盘棋”。

近年来，水利部印发了《关于大力推进智慧水利建设的指导意见》、《智慧水利建设顶层设计》、《“十四五”智慧水利建设规划》等政策文件，明确指出要加快推进数字孪生流域建设，数字孪生流域建设正逐渐成为各地水利系统的工作重点。

数字孪生流域是基于对物理流域进行数字化、网络化、智能化的重构，在数字空间中再造一个一模一样的虚拟流域。这个新的“孪生流域”集成了各种算法、模型，通过它能够掌握流域的各类信息数据的变化和趋势，从而更好地对物理流域进行管理。

从模拟预测层面来看，数字孪生流域可以对流域水文气象、地形地貌等要素进行实时监测，对洪涝灾害风险进行动态感知分析，及时掌握雨水情信息变化趋势和汛情灾情发展情况。还可以综合运用水雨情监测数据、历史洪水数据和实时水文气象数据等信息，通过智能算法模型进行洪水演进过程模拟预测，实现对洪水灾害风险的精准感知和预测预警。

从风险防控层面来看，数字孪生流域可以将物理模型运行数据与业务系统数据进行融合分析，及时掌握风险发展态势。还可以基于历史洪水风险情况对未来防洪减灾策略进行分析预测与辅助决策，通过业务系统数据与水文气象监测数据的融合分析，以及基于预报调度模型的洪水调度模拟仿真，实现对洪水灾害风险的智能决策支持。

总的来说，这种全新的数字化流域管理模式，通过孪生模拟物理流域的运行状况，能够实现对物理流域实时监控、发现问题、优化调度，达到风险提前发现、预警提前发布、方案提前制定、措施提前实施的目的，从而让决策更加精准安全有效。数字孪生流域

“提前防御，科学调度”是成功应对洪水的关键，顺应大势，方能赢得主动。作为推进智慧水利建设的核心和关键，推进新阶段水利高质量发展的重要举措，数字孪生流域建设尚处于起步阶段，随着政策的完善和相关技术的进步，“智”御洪水还将再上新台阶。