加快建设数字孪生流域 提升国家水安全保障能力

  【一把手谈科技文化】

  习近平总书记对加快建设科技强国，实现高水平科技自立自强作出了一系列重大决策部署，强调科技创新是核心，抓住了科技创新就抓住了牵动我国发展全局的牛鼻子，并提出了提升流域设施数字化、网络化、智能化水平的明确要求。当前，新一轮科技革命和产业变革加速演进，新兴科技快速发展，各种新技术新应用不断涌现。对表对标习近平总书记重要讲话指示批示精神，必须锚定全面提升国家水安全保障能力目标，把握世界科技发展新形势、新趋势，加强数字孪生、大数据、人工智能等新一代信息技术与水利业务的深度融合，加快数字孪生流域建设，大力提升流域治理管理的数字化、网络化、智能化水平，赋能推动新阶段水利高质量发展的先进引领力和强劲驱动力。

  建设数字孪生流域，即以物理流域为单元、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全过程进行数字化映射、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。水利部坚持把建设数字孪生流域作为推动新阶段水利高质量发展的重要路径，推动数字孪生流域建设在水利行业全面展开，数字孪生流域建设技术大纲、技术导则、共建共享管理办法和水利业务“四预”（预报预警预演预案）基本技术要求等系列技术规范全面建立，全国七大江河数字孪生流域建设方案编制完成，94项数字孪生流域和数字孪生水利工程先行先试工作启动实施。

  在向第二个百年奋斗目标进军的新征程中，水利部门将深入贯彻落实习近平总书记重要讲话指示批示精神，按照需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力的要求，以数字化、网络化、智能化为主线，以算据、算法、算力建设为支撑，以数字化场景、智能化模拟、精准化决策为路径，加快建设、持续完善具有强大“四预”功能的数字孪生流域。

  构建数字化场景。以自然地理、干支流水系、河道流场、水利工程、经济社会信息等为主要内容，对物理流域进行全要素数字化映射。构建天、空、地一体化水利感知网，优化地面监测，加强遥感监测，推进物理流域监测系统科学建设和高频乃至在线运行，实现物理流域与数字流域之间的动态、实时信息交互和深度融合，保持交互的精准性、同步性、及时性。构建全国统一、及时更新的数据底板，对物理流域产生的不同类型、不同形态、不同来源的数据进行有序组织，为水利治理管理提供详实的基础底图。

  开展智能化模拟。在数字化场景的基础上，通过集成耦合多维多时空尺度的水利专业模型、智能分析模型、仿真可视化模型，构建支撑水利业务全要素“四预”功能的数字孪生流域模拟仿真平台。深入研究流域自然规律，融合流域多源信息，升级改造流域产汇流、土壤侵蚀、水沙输移、水资源调配、工程调度等模型，统筹运用好基于机理揭示和规律把握的数学模型，以及基于数理统计和数据挖掘技术的数学模型，确保数字孪生流域模拟过程和流域物理过程实现高保真。建设水利业务智能仿真模型，构建水利业务遥感和视频人工智能识别模型，实现水利工程运行和安全监测、应急突发水事件等自动化精准识别。

  支撑精准化决策。坚持大系统设计、分系统建设、模块化链接，构建标准统一、互为融通、共享共用的水利智能业务应用系统，全面覆盖流域防洪抗旱、水资源管理调配等流域治理管理各项业务应用，实现风险提前发现、预警提前发布、方案提前制定、措施提前实施，确保水利决策迅速果断精准有效。一方面，根据预报预警结果，“正向”预演出风险形势和影响，以在未萌之时、成灾之前发现问题、提出对策；另一方面，根据调度目标，“逆向”推演出水利工程安全运行限制条件，制定和优化调度方案，实现预报与调度的动态耦合模拟，进一步提高预案的科学性、实用性和可操作性，为科学高效有序应对江河洪水、山洪灾害、渍涝灾害、冰凌灾害、工程灾害、干旱灾害、水资源危机、水生态损害等各类水灾害事件提供强大科技支撑，进一步提升国家水安全保障能力。

  （作者：李国英，为水利部党组书记、部长）