淺談數字李生水利體系建設在黃河流域中的應用

數字孿生水利體系建設在黃河流域中的應用是一項復雜而重要的議題。它結合云計算、大數據、人工智能、虛擬現實等先進技術，對黃河的自然水體進行可視化展現，并對工程調度和運動規律進行智能化模擬及前瞻性預演。數字孿生水利體系建設是推動智慧水利向縱深發展的重要手段，是促進水利治理體系和治理能力現代化的重要支撐，是建設現代水利的重要抓手。隨著黃河流域數字孿生平臺建設工作的啟動，標志著數字孿生技術在黃河流域的應用邁出關鍵一步。目前，黃河流域數字孿生平臺已完成初步設計、方案編制、技術研究和系統開發等工作。本文闡述了數字孿生平臺在黃河流域中的應用意義及組成，并結合黃河流域數字孿生平臺建設中存在的問題，提出完善黃河流域數字孿生平臺建設、推進黃河流域數字孿生平臺應用及推進黃河流域智慧水利建設的建議。

數字孿生水利體系建設在黃河流域中的應用意義

數字孿生技術是支撐水利信息化轉型升級、推動水利治理體系和治理能力現代化的關鍵技術，與黃河流域水安全保障息息相關，特別是在黃河流域生態保護和高質量發展、防洪減災、水資源配置等方面發揮著重要作用。

黃河流域是中國重要的生態屏障和經濟帶，其水資源的合理調度及保護對于國家的穩定發展具有重要意義。隨著科技的進步和治水理念的更新，數字孿生技術被引入到黃河流域水利體系建設中，為黃河治理提供了新的思路和方法。

數字李生水利體系建設在黃河流域中的應用組成

數字孿生平臺是一種綜合集成環境，以海量數據采集為基礎，以模擬仿真、虛擬現實、增強現實、人工智能等技術為手段，將物理實體對象的全生命周期過程映射到虛擬空間中，實現物理實體的數字化表達、智能化決策和精細化管理。數字孿生平臺技術框架分為數據層、虛擬層、仿真層和應用層4個層次。其中，數據層包括基礎地理數據、水利行業專題數據、水利工程基礎數據等，虛擬層包括三維模型、虛擬現實技術和仿真技術等，仿真層包括數字孿生模型庫和可視化軟件工具等，應用層包括業務應用系統和管理工具等。不同層次的技術支撐能力不同，相互配合，形成了數字孿生平臺的整體框架。

數字孿生水利體系建設是一個不斷迭代升級的過程，隨著技術的發展和業務需求的變化，數字孿生水利體系建設也需要不斷更新。在數字孿生水利體系建設過程中，應明確相關標準和規范，并結合試點工作開展情況不斷完善。同時，應統籌推進智慧應用的發展，通過示范應用帶動更多行業及領域實現數字化轉型。在數字攣生水利體系建設過程中，應加大對相關技術和標準規范的研究與應用力度。

數字孿生水利體系建設是一項長期的系統性工程，需要持續投入和不斷優化迭代。隨著5G網絡技術的普及，以及云計算、物聯網、大數據等技術的成熟應用，數字孿生水利體系建設將迎來發展新機遇。

黃河流域數字孿生平臺建設中存在的問題

數字孿生水利體系建設在黃河流域已初步開展，雖然取得了一定進展，但仍存在著一些問題，主要表現在以下幾個方面。

頂層設計不到位。數字孿生水利體系建設需要在現有數字孿生平臺基礎上，進一步明確數字孿生水利體系建設目標、思路和重點任務。

業務需求不清晰。目前，黃河流域數字孿生平臺建設處于初步建設階段，應用需求還沒有完全確定，需要進一步明確需求、確定目標、劃分重點、制訂實施方案。

應用場景不豐富。目前，黃河流域數字孿生平臺建設處于技術探索階段，應用場景不夠豐富，需要進一步研究，細化黃河流域數字孿生平臺的應用場景和應用要求，在業務需求上有針對性地開展應用系統建設。

數字孿生技術儲備不足。目前，黃河流域數字孿生平臺建設處于初步設計階段，需要進一步加強頂層設計和技術研究，盡快啟動平臺建設工作，為后續平臺建設打好基礎、提供技術支撐。

數字孿生水利體系建設在黃河流域中的應用建議

黃河流域數字孿生平臺建設是智慧水利的重要組成部分，要實現平臺與業務的深度融合，應著力完善數字孿生平臺建設，推進黃河流域數字孿生業務應用，為黃河流域智慧水利建設提供強有力的支撐。

完善數據采集和整合。一是提升數據采集能力，利用物聯網技術，通過紅外傳感器、激光傳感器等多種傳感技術，實時采集黃河流域的地理空間數據、水文水資源數據、水利工程數據、監測數據等。二是數據整合與標準化，將采集的數據進行整合，建立統一的數據標準和規范，確保數據的準確性和一致性。同時，建設完善的數據存儲和管理系統，實現數據的長期保存和高效利用。

加強模型平臺建設。一是構建高精度模型，基于黃河流域的實際情況，構建高精度、多尺度的水利模型，包括物理模型、數學模型、仿真模型等。這些模型應能準確模擬黃河流域的水文過程、水力過程、水環境過程等。二是模型優化與驗證，通過歷史數據和實時數據的不斷驗證和優化，提高模型的準確性和可靠性。同時，加強模型間的耦合與集成，實現多模型協同工作。

推動知識平臺的建設。一是集成水利知識庫，建立涵蓋水利領域的知識庫，包括專家系統、知識庫、案例庫等。這些資源能夠為水利決策提供參考和借鑒。二是智能決策支持，基于知識平臺，開發智能決策支持系統，利用人工智能技術對數據進行深度挖掘和分析，為水利決策提供更加科學、合理的建議。

深化業務應用。一是水資源管理，利用數字孿生水利體系，實現水資源的優化配置和高效利用。通過實時監測和預測分析，為水資源調度提供科學依據。二是防洪減災，通過數字孿生技術，模擬和預測洪水演進過程，為防洪減災提供決策支持。同時，加強應急指揮系統的建設，提高應對突發事件的能力。三是水生態保護，利用數字孿生水利體系，監測和評估黃河流域的水生態環境狀況。通過數據分析和模擬預測，為水生態保護提供科學依據。

加強人才培養和科技創新。一是培養專業人才，加強水利領域數字孿生技術的教育和培訓，培養一批具備專業知識和實踐經驗的專業人才。二是科技創新驅動，鼓勵和支持科技創新，推動黃河流域數字孿生平臺建設研發和應用。加強產學研合作，共同推動黃河流域數字孿生平臺建設的發展和完善。

強化政策支持和資金保障。一是政策支持，制定和完善相關政策，為黃河流域數字孿生平臺建設及應用提供政策保障。二是資金保障，加大資金投入力度，確保黃河流域數字孿生平臺建設的順利進行。同時，探索多元化的投融資機制，吸引社會資本參與黃河流域數字孿生平臺建設。

數字孿生水利體系建設在黃河流域中的應用，為黃河治理提供了新的思路和方法，提高了水資源調度效率和管理水平，促進了黃河流域的可持續發展。數字攣生技術作為智慧水利的重要基礎支撐，能夠為實現水利業務“一屏觀天下、一鍵管全局”提供技術支撐。在黃河流域數字孿生平臺建設過程中，要積極推進數字孿生應用，注重與數字孿生平臺的有效銜接，實現與數字孿生平臺的信息共享和交互反饋。同時，要強化對黃河流域水資源、水生態、水環境等業務的分析研究，以業務需求為導向，探索與各業務系統間的信息共享和交互反饋機制，構建數字孿生水利服務體系。此外，要注重數據安全保障體系建設，完善數據資源治理和標準化管理機制，加強數據安全管控和分級授權管理。未來，隨著技術的不斷進步和應用場景的不斷拓展，數字孿生水利體系將在黃河流域中發揮更加重要的作用。通過加強數字孿生技術在黃河流域的研究與應用，進一步提升智慧水利建設水平。

（作者單位分別為河南立信工程管理有限公司、鄭州黃河河務局中牟黃河河務局）