数字孪生，为智慧水利插上羽翼 当前热闻

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作者：姜海霞

推进中国式现代化，要把水资源问题考虑进去。面对我们水资源自然禀赋不足、时空分布不均的客观状况，坚持以水定城、以水定地、以水定人、以水定产，把水资源作为最大的刚性约束，迫切需要现代科技做好支撑、打好地基。数字孪生技术运用于水资源管理，是推动新时代水利高质量发展的重要实施路径。

水利中的数字孪生，就是通过在电脑上建构一个与真实物理流域或单元相同的虚拟世界，精准模拟真实世界中水利治理中的一切活动，实现各类水利治理管理行为的超前仿真推演，支撑水利智慧化决策。当前，数字孪生技术广泛应用于流域防洪、水资源管理与调配、水利工程建设和运行管理、河湖管理等方面。以流域为例，数字孪生流域是以物理流域为单元、时空数据为底座、数学模型为核心、水利知识为驱动，对物理流域全要素和水利治理管理活动全过程的数字化映射、智能化模拟，实现与物理流域同步仿真运行、虚实交互、迭代优化。

国家高度重视数字孪生技术在水利方面的运用，“十四五”新型基础设施建设规划明确提出，要推动大江大河大湖数字孪生。水利部也明确指出“十四五”期间智慧水利建设的重点任务是构建数字孪生流域。2020年，水利部启动智慧水利先行先试工作，计划用2年时间，在长江水利委员会、黄河水利委员会、太湖流域管理局3个流域管理机构，浙江省、福建省、广东省、贵州省、宁夏回族自治区5个省级水利部门，深圳市、宁波市、苏州市3个市级水利部门，开展实施36项先行先试任务；近期，又向社会推荐了47个数字孪生流域建设先行先试应用案例，充分展现了数字孪生技术在水利领域实现的诸多应用。日前，长江流域全覆盖水监控系统建设可行性研究报告获批，是我国首个批复立项的数字孪生流域建设重大项目。这些数字孪生项目的实施，赋能流域水资源管理，具有很好的实践价值，表现在以下方面。

一是以数字技术应用实现系统治理的智慧实践。完整、准确、全面贯彻新发展理念，必须坚持系统观念，加强前瞻性思考、全局性谋划、战略性布局、整体性推进。数字孪生流域坚持流域系统观念、坚持全流域“一盘棋”，实现流域统一规划、统一调度、统一治理、统一管理。数字孪生流域的提出，将数据监测的单位从单个水利工程拓展至大型水利工程群、从单个河段拓展至整个流域，将预测的时程单位从时、日拓展至周、月、季度等远景情况，将预警的数据从一次险情、某个区域拓展至几十年内、全国范围的避险方案，是运用系统思维和数字技术方法解决水利难题的智慧实践。

二是以孪生技术带动突破水利关键技术的科学实践。数字孪生流域是现代信息技术与传统水利学科交叉的典型案例，通过与现实物理流域实时同步仿真运行，实现对物理流域实时监控、发现问题、优化调度，最终达到风险提前发现、预警提前发布、方案提前制定、措施提前实施，确保水利决策精准安全有效。数字孪生流域的建设与发展，带来了算据、算法、算力方面的庞大需求，将带动完成水利行业风险预测、安全监控、智能决策等领域关键技术的重点突破，推动构建具有预报、预警、预演、预案功能的数字孪生水利体系。

三是以海量数据推动水安全保障的民生实践。“民生为上，治水为要”，水利事关人民福祉。保障国家水安全，需要提升水旱灾害防御能力、水资源节约集约利用能力、水资源优化配置能力和生态保护治理能力。这四种能力的基础是海量数据，数字孪生流域数字化的新系统、新装备、新架构，为水利决策提供足够的数据支撑，是“千里眼” “顺风耳”。数据时代，数据成为关键生产要素和重要战略资源，数字孪生流域的建设，也是把发展数字经济自主权牢牢掌握在自己手中的重要举措，帮助更好服务和融入新发展格局、推动高质量发展。

四是以信息共享技术完善社会治理体系的治理实践。党的二十大报告强调：完善社会治理体系，健全共建共治共享的社会治理制度，提升社会治理效能。对于数字孪生流域而言，其建设涉及上下游、左右岸、干支流及地表地下等，量大、面广，必须推进共建共享，形成联合建设、统筹管理、合理调配的水治理体系。数字孪生是推进业务流程优化再造、模式重构、制度重塑的驱动引擎，是推进政府治理体系和治理能力现代化客观要求。

（作者系河海大学党委宣传部副部长）