以数字孪生海河建设驱动流域治理管理新发展

现阶段，科学技术是推动经济社会发展的主要动力，不仅促进新型信息化技术与水利行业加速融合，而且推进智慧水利成为新阶段水利高质量发展的显著标志。智慧水利建设以数字孪生流域为核心，为强化流域治理管理、实现流域“四个统一”提供强大技术支撑。数字孪生海河建设可以提高“2+N”水利业务应用的数字化、智能化水平，其共建共享管理体系将提高流域治理管理的精准化水平和服务效能，并且通过提高水旱灾害防御能力、水资源集约利用和优化配置、水生态环境的监督治理等过程来保障流域社会经济的可持续发展。因此，数字孪生海河建设将驱动流域治理管理进入新发展阶段。     

提高潘大水库无人机巡检系统应用水平的思考

国家“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、智慧化模拟和智能业务应用建设。水利部积极推动数字孪生流域建设，提升流域治理管理的数字化、网络化、智能化水平。2022年，引滦局推进智慧水利和数字孪生引滦枢纽建设，在此背景下建成潘大水库无人机智能巡检系统，并取得较好成效，为提升引滦治理能力和高质量发展提供了科技动力。     

面向防洪“四预”的数字孪生流域水利专业模型研发与实践应用——以数字孪生飞云江流域为例

数字孪生流域是推动智慧水利建设的核心和关键,而水利专业模型是数字孪生流域建设的重要算法支撑。从实际业务支撑角度研发面向防洪“四预”的数字孪生流域水利专业模型,包括水文、水动力、水工程调度、风暴潮等模型,并以浙江省温州市的数字孪生飞云江流域为载体进行实践应用。结果显示,在应对台风“杜苏芮”“卡努”“鸿雁”过程中,各类模型运行情况良好,水文、水动力及风暴潮模型预报值与实测值拟合程度较高,误差满足规范许可要求,水工程调度模型可实现模型预期调度效果。研发的水利专业模型和应用案例可为其他流域数字孪生建设提供参考。     

数字孪生技术在疏勒河流域的应用和探讨

以疏勒河流域为研究对象，探索具有“四预”功能的智慧水利体系建设。通过信息化基础设施建设，搭建具有疏勒河流域特征的数字孪生平台，开发与流域水利业务相匹配的“2+N”智慧水务应用，在疏勒河流域形成从源头到地头的全过程水资源调配管理模式。通过疏勒河数字孪生系统建设，为流域智慧水利建设奠定基础，提升疏勒河流域现代化灌区建设水平。     

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。     

基于数字孪生技术的德州市水资源应用前景研究

德州市是典型的水资源极度匮乏地区,水资源供需矛盾突出。为解决水资源管理的用水总量分配和水资源调度等工作难题,充分利用现有水资源信息化资源,结合最新的信息化技术发展成果和水利部“十四五”智慧水利建设总体目标,对德州市水资源的数字孪生应用前景进行研究。以水利部数字孪生建设工作提出的建设目标和方法为指导,结合德州市水资源信息化现状,设计了水资源数字孪生五维模型框架,对如何实现物理实体和虚拟实体的相互映射、数据服务平台的运行以及数字孪生的互联互通进行了阐述,并对实现数字孪生的技术体系开展可行性分析。通过对水资源数字孪生系统结构化分析和典型案例分析,可以认为水资源数字孪生系统具备技术先进性和建设可行性,能够实现水资源业务信息化智能管理,提高德州市水资源信息化水平,并为德州市智慧水利建设提供实用性技术参考。     

卫星通导遥技术在数字孪生流域建设应用潜力与初探

基于通信、导航、遥感(简称“通导遥”)卫星平台的信息采集和传输技术在数字孪生流域建设中具有重要作用,是支撑数字孪生流域高效水利感知网建设、高精度数据底板更新和高保真动态仿真模拟有效手段和重要途径。国内数字孪生流域研究与建设工作已经初见成效,但水利监测网仍然面临水利数据感知要素少、频次低和传输不及时等问题,难以满足物理流域的实时监控和高保真仿真模拟的需求。首先梳理了卫星通导遥技术在水利业务中的应用进展,分析了当前数字孪生水利平台建设面临的挑战;其次,结合卫星通导遥技术优势,提出卫星通导遥融合应用的数字孪生流域框架,设计基于卫星通导遥融合的新型水利信息系统,该系统主要包括空天地一体化水利感知网与宽窄带融合星地一体化水利通信网两个子系统,为数字孪生流域建设提供一体化全覆盖信息支撑;最后,结合吉林市数字孪生水库建设实践,开展了卫星通导遥融合的新型水利信息系统与数字孪生水利工程的应用初探,结果表明卫星通导遥融合应用可支撑数字孪生水库防洪“四预”实时感知和动态模拟。     

数字孪生永定河建设实践

数字孪生永定河建设是流域治理管理现代化的主要标志。围绕永定河生态修复与治理,构建数字孪生永定河,建设水利感知、数据底板、模型平台、知识平台、业务应用等内容,相关成果应用于永定河全年全线有水的生态水量调度与海河“23·7”流域性特大洪水的防洪调度,取得了初步成效。建议下一步从完善数据底板、完善防洪模型、提升防洪“四预”能力、提升水资源调度“四预”能力等方面加强数字孪生永定河建设,助力流域治理管理现代化。     

数字孪生技术在某水利枢纽工程的应用

2022年3月,水利部陆续颁发了《数字孪生水利工程建设技术导则（试行）》《水利业务“四预”基本技术要求（试行）》等多项针对数字孪生水利工程的标准规范及管理办法。同年12月,水利部办公厅再次下发了《水利部办公厅关于加强重大水利工程数字孪生项目设计的通知》,要求大型及重要的中型水库应按照数字孪生技术路线建设工程信息化系统。以某大型水利枢纽工程为例,通过数字孪生系统建设,为工程的运行、调度和决策提供支撑,为同类型水利工程数字孪生系统设计提供参考。     

数字孪生闸泵工程规划设计

闸泵工程作为流域的控制性工程，对流域的防洪调度、水资源管理与调配具有重要作用。本文按照《十四五智慧水利建设规划》，结合《数字孪生工程建设技术导则》要求，针对性从数据底板、模型平台、知识平台、基础支撑平台及智能业务应用等模块进行规划，以实现闸泵站各类信息及时汇聚处理、工程三维可视、模型优化计算、业务智能应用为目标，为闸泵站的信息化、数字化、智慧化建设发展提供支撑保障，对闸泵工程健康状态进行评价，对工程调度运行进行优化管理，并对闸泵类水利工程数字孪生建设提供样例。     

水利业务数字孪生建模平台技术与应用

利用数字孪生技术模拟虚拟水场景是智慧水利建设的新要求之一.目前水利行业主要通过数据模拟展示虚拟的水体场景,但该方法难以有效解决实际水利业务发生动态演化、应用需求存在差异化的决策问题.因此,基于数字孪生理念研究水利业务的建模技术具有十分重要的意义.构建了水利业务问题与决策流程的孪生建模平台,通过对水利对象、模型、方案、应...     

面向数字孪生流域的知识平台构建关键技术

数字孪生流域中的知识平台需要支撑物理流域全映射与孪生流域可互动等应用要求。针对知识平台中的水利知识图谱、历史场景模式、业务规则、专家经验等建设内容,提出了一种基于知识图谱的数字孪生流域知识体系架构。在该架构中,利用图模型描述业务场景中实体概念间的关联关系,以事件为视角描述事件演化背后的机理与模式,以业务为导向形成业务-事件-要素间的关联网络,最终构建形成全景式耦合网络。基于全景式耦合网络,进一步建立了物理空间与数字空间、业务层与支撑层互动关联的闭环式应用架构。将此架构应用至数字孪生流域平台中,以事件为驱动,通过数据反馈形成决策闭环,从而达到支撑水利业务智能管理与决策的目的。     

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。     

松辽委水利信息“一数一源”责任清单编制探索

推进智慧水利建设是推动新阶段水利高质量发展实施的路径,解决水利数据治理中存在的问题,夯实“数字孪生流域”“智慧流域”数据基础是细化智慧水利建设的具体措施,也是加快构建智慧水利体系的重要基础。在深入调研的基础上,参照水利部、长江委等单位成果和经验,结合工作实际,起草编制了《松辽委资源整合“一数一源”责任清单》,明确管理责任主体,解决信息数据资源混乱问题,从管理角度支撑提升数据资源池中心库的一致性和准确性,为全委水利数据资源的整体建设和持续更新提供保障。     

基于智慧水利的数字孪生对流域水资源管理的影响探析

大清河流域是华北平原重要的水源地之一,也是京津冀地区水资源调配的重要组成部分。新时代的智慧水利建设背景下,数字孪生王村分洪闸建设对于保障流域内的防洪、灌溉、生态等多目标水利服务具有重要作用。文章探讨了数字孪生王村分洪闸项目的建设规划和实施方案,以数字孪生平台建设为核心,分析了该项目对大清河流域水资源管理的影响。     

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.     

海委水利信息化工作回顾与发展

目前，海委水利信息化工作取得一定成就。随着信息化技术的发展，数字中国建设整体布局规划明确提出要构建以数字孪生流域为核心的具有“四预”功能的智慧水利体系。在此形势下，海委需要不断夯实网信基础，谋划开展数字孪生海河建设，持续推进流域治理管理现代化。     

数字孪生江垭皂市工程建设方案研究

智慧水利建设是新阶段水利高质量发展的最显著标志之一。近年来,江垭皂市工程已初步形成了信息化支撑的业务平台体系,但仍存在监测感知能力不足、数据资源整合共享困难、业务应用智能化不高等短板。梳理了江垭皂市工程已有系统建设情况,对表对标数字孪生工程建设技术要求,提出了数字孪生江垭皂市工程建设方案,包含数字孪生平台、信息化基础设施、智能业务应用、网络安全体系和共建共享等内容,探索了数字孪生水利工程建设模式。研究成果可为长江流域数字孪生工程建设起到典型示范作用,为推进智慧水利建设提供参考依据。     

2023年(第十一届)中国水利信息化技术论坛将在武汉举办EI北大核心CSCD

2023年是全面贯彻落实党的二十大精神的开局之年,也是推动新时代水利事业高质量发展迈上新台阶的奋进之年。当前,水利部将智慧水利建设作为推动水利高质量发展新阶段的重要实施路径之一,将数字孪生水利建设作为推进智慧水利建设的核心与关键。数字孪生技术的应用正进一步推动水利行业构建新的发展格局。为进一步推动水利数字孪生技术的研究与应用,增进各级水利部门及水利工程管理、水利信息化相关企事业单位业务交流与合作,展示学术成果及科技成果,经研究,由河海大学联合武汉大学、长江水利委员会网络与信息中心等单位共同主办的“2023(第十一届)中国水利信息化技术论坛”拟定于2023年4月26—28日在武汉大学举办。     

数字孪生水利工程网络安全风险分析和保障体系

数字孪生水利工程是数字孪生流域的关键节点，也是智慧水利建设的重要组成部分，在数字孪生水利工程建设中，如何保障网络安全尤为重要。以汉江流域数字孪生项目建设为例，结合数字孪生水利工程的特点，分析了数字孪生水利工程面临的网络安全风险。在此基础上，运用网络安全防护技术，从网络安全纵深防御体系建设、物联网安全防护、数据安全防护、水利工业控制系统安全防护、云计算安全防护、移动安全防护6个方面构建了数字孪生水利工程网络安全技术风险治理体系，并对水利行业数字孪生水利工程网络安全管理提出了具体措施和建议。研究成果已在汉江流域数字孪生水利工程建设中取得了良好防护效果，可为水利行业其他数字孪生工程的网络安全工作提供借鉴。