奎屯河引水工程數(shù)字孿生防洪“四預(yù)”系統(tǒng)研究

中圖分類號(hào)：TV61；TP31文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

自2001年水利部提出“以水利信息化帶動(dòng)水利現(xiàn)代化”的發(fā)展思路以來，我國(guó)水利信息化得到了快速發(fā)展。智慧水利建設(shè)是推動(dòng)新階段水利高質(zhì)量發(fā)展的重要實(shí)施路徑，加快構(gòu)建具有“四預(yù)”（預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案）功能的智慧水利體系是核心方向[1]。2022年3月，水利部出臺(tái)《數(shù)字孿生水利工程建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則（試行）》等系列文件，明確提出數(shù)字孿生流域和數(shù)字孿生水利工程建設(shè)是水利高質(zhì)量發(fā)展的核心標(biāo)志，強(qiáng)調(diào)其對(duì)提升水利決策科學(xué)化、精準(zhǔn)化、高效化的關(guān)鍵作用。在此背景下，國(guó)內(nèi)主要流域已開展系統(tǒng)性探索：長(zhǎng)江流域構(gòu)建全流域數(shù)字李生平臺(tái)，通過多源數(shù)據(jù)融合實(shí)現(xiàn)洪水動(dòng)態(tài)演進(jìn)與調(diào)度模擬一體化；珠江流域發(fā)布《珠江三角洲數(shù)字孿生防洪平臺(tái)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》[2]，首次規(guī)范平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)與場(chǎng)景模擬技術(shù)；錢塘江流域建立決策支持系統(tǒng)，融合雷達(dá)降水預(yù)報(bào)與二維水動(dòng)力模型以應(yīng)對(duì)潮汐－洪水復(fù)合災(zāi)害[3-4]；黃河流域在小浪底水利樞紐構(gòu)建數(shù)字孿生系統(tǒng)，優(yōu)化水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度策略[5-6；淮河流域建設(shè)淮河智慧防汛系統(tǒng)，開展數(shù)字孿生試點(diǎn)建設(shè)工作[7-8]。奎屯河流域作為多水源補(bǔ)給區(qū)，亟需結(jié)合區(qū)域水文特征與災(zāi)害類型（如山洪、渠系潰毀），構(gòu)建具有區(qū)域特性的數(shù)字孿生防洪體系。

奎屯河引水工程是奎屯河干流的控制性工程，以供水、灌溉為主，兼顧防洪、發(fā)電等綜合利用功能。奎屯河流域地處 83^°22^′E-85^°47^′E.43^°30^′N- 47^°04^′N， ，主要包括獨(dú)山子區(qū)、奎屯市、新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第七師的9個(gè)團(tuán)場(chǎng)、烏蘇市以及所屬的鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、場(chǎng)），是新疆重要的輕工業(yè)基地、物流中心、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化示范區(qū)[9，是新疆天山北坡經(jīng)濟(jì)帶的重要組成部分，是北疆具有代表性的流域之一[10]。奎屯河屬于多水源補(bǔ)給的山溪性河流，徑流的年際變化主要受氣溫和降水的影響[]，奎屯河徑流的補(bǔ)給主要依靠冰川融水和降雨，其次是地下水[12]。歷史上奎屯河流域曾多次發(fā)生嚴(yán)重洪災(zāi)（近50a共發(fā)生7次，平均約7.1a一遇），導(dǎo)致河道渠系嚴(yán)重?fù)p毀。奎屯河引水工程自建成50多年來渠道共被沖毀400余次，給當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定帶來很大影響。

在新形勢(shì)下，開展奎屯河引水工程數(shù)字孿生防洪“四預(yù)”系統(tǒng)建設(shè)是響應(yīng)國(guó)家開展智慧水利建設(shè)的需要，是提高工程防洪、保障供水能力的迫切需要，可為奎屯河引水工程管理部門提供技術(shù)支撐。

1建設(shè)目標(biāo)

通過分析奎屯河水文特性與水利工程防洪“四預(yù)”功能需要，參考水利部《智慧水利建設(shè)頂層設(shè)計(jì)》《數(shù)字孿生水利工程建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則（試行）》《數(shù)字孿生流域建設(shè)技術(shù)大綱（試行）》等規(guī)范性文件，在數(shù)字孿生數(shù)據(jù)三維可視化底板的基礎(chǔ)上，通過接入氣象預(yù)報(bào)中降水與溫度數(shù)據(jù)，構(gòu)建適用于奎屯河引水工程的水文預(yù)報(bào)調(diào)度模型與水動(dòng)力模型，形成集“物聯(lián)感知-實(shí)景建模-預(yù)報(bào)調(diào)度-洪水預(yù)演-預(yù)案管理”于一體的數(shù)字孿生防洪“四預(yù)”技術(shù)體系，為工程實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)預(yù)警與防洪調(diào)度提供技術(shù)支撐，增強(qiáng)工程防洪應(yīng)對(duì)能力，提高應(yīng)急響應(yīng)效率，保障建設(shè)工程運(yùn)行安全。

2 總體框架設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

2.1 總體框架設(shè)計(jì)

參考水利部上述規(guī)范性文件，結(jié)合奎屯河引水工程管理的實(shí)際需求，構(gòu)建集成信息化基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)字孿生平臺(tái)、防洪“四預(yù)”業(yè)務(wù)應(yīng)用的管理系統(tǒng)，系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

業(yè)務(wù) 洪水預(yù)報(bào) 防洪預(yù)警應(yīng)用 模擬預(yù)演 防洪預(yù)案模型平 水利專業(yè)模型 可視化模型融雪徑流模型 調(diào)度模型 11 自然背景可視化 流場(chǎng)動(dòng)態(tài)可視化數(shù)字 臺(tái) 水動(dòng)力學(xué)模型 水動(dòng)力學(xué)模型 水利工程可視化 機(jī)電設(shè)備可視化網(wǎng)絡(luò)安全體系 子孿生 數(shù) 數(shù)據(jù)務(wù) E 數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái) 運(yùn)行保障體系平 據(jù)底板 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)安全 數(shù)據(jù)血緣 數(shù)據(jù)質(zhì)量 數(shù)據(jù)開發(fā)治理臺(tái)板 數(shù)據(jù) 基礎(chǔ) 監(jiān)測(cè) 業(yè)務(wù) 地理空 共享匯聚 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 間數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)信息 本地網(wǎng)絡(luò)資源 補(bǔ)充計(jì)算與存儲(chǔ)資源基礎(chǔ)設(shè)施 水雨情監(jiān)測(cè) 工程安全監(jiān)測(cè)視頻監(jiān)控 氣象預(yù)報(bào)奎屯河樞紐工程 引水發(fā)電工程 渠道工程引水工程已建 I 新建

2.1.1 信息化基礎(chǔ)設(shè)施

充分利用現(xiàn)階段奎屯河流域水利監(jiān)測(cè)感知體系，獲取水雨情監(jiān)測(cè)、工程安全監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控等站點(diǎn)數(shù)據(jù)，補(bǔ)充接入氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，基本形成奎屯河引水工程一體化動(dòng)態(tài)感知監(jiān)測(cè)體系。

2.1.2數(shù)字孿生平臺(tái)

2. 1.2.1 數(shù)據(jù)底板

通過集成已有的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)，共享流域內(nèi)相關(guān)部門的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用無(wú)人機(jī)及衛(wèi)星遙感影像補(bǔ)充地理空間數(shù)據(jù)，按照數(shù)字孿生工程建設(shè)需求，集成流域多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，按照“匯集-治理－服務(wù)”流程進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，從而構(gòu)建集多維多時(shí)空尺度為一體的奎屯河流域數(shù)據(jù)底板。

2.1.2.2 模型平臺(tái)

構(gòu)建模型平臺(tái)，研制開發(fā)具有奎屯河流域特色的水利專業(yè)模型，支撐防洪“四預(yù)”業(yè)務(wù)應(yīng)用；基于數(shù)字模擬仿真引擎開展可視化模型建模，實(shí)現(xiàn)BIM+GIS+UE的三維可視化場(chǎng)景模型建設(shè)。

2.1.2.3 業(yè)務(wù)應(yīng)用

建設(shè)奎屯河引水工程防洪“四預(yù)”業(yè)務(wù)應(yīng)用，構(gòu)建“四預(yù)”體系，實(shí)現(xiàn)洪水精準(zhǔn)化智能預(yù)報(bào)及水利工程的防洪精細(xì)化調(diào)度。

2.1.2.4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范保障體系

數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系包含水利工程所涉及的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、部署標(biāo)準(zhǔn)、集成標(biāo)準(zhǔn)以及安全標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.2.5網(wǎng)信安全保障體系

主要包括安全物理環(huán)境、安全通信網(wǎng)絡(luò)、安全區(qū)域邊界、安全計(jì)算環(huán)境以及安全管理中心等。

2.2 技術(shù)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)整體采用C/S架構(gòu)，基于游戲引擎UE4（UnrealEngine）實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生系統(tǒng)整體框架的構(gòu)建。三維可視化場(chǎng)景采用UE游戲引擎與GIS引擎融合的方式實(shí)現(xiàn)了宏觀、中觀、微觀三維場(chǎng)景呈現(xiàn)與交互；前端基礎(chǔ)框架采用Vue3技術(shù)，前端UI規(guī)范采用ant-design-vue-pro技術(shù)；后端基礎(chǔ)環(huán)境采用Java+JDK8+Maven體系架構(gòu)進(jìn)行業(yè)務(wù)邏輯和算法實(shí)現(xiàn)；微服務(wù)框架使用SpringCloudAlibaba搭建。數(shù)據(jù)庫(kù)采用MySQL實(shí)現(xiàn)不同屬性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理，由此構(gòu)建數(shù)字孿生驅(qū)動(dòng)的奎屯河流域平臺(tái)，并基于HTTP協(xié)議實(shí)現(xiàn)各類模型的數(shù)據(jù)交換和系統(tǒng)的業(yè)務(wù)集成。

3 關(guān)鍵技術(shù)

聚焦奎屯河流域防洪減災(zāi)重大需求面臨的“四預(yù)”問題，通過開展基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的GIS+BIM+UE三維數(shù)字化場(chǎng)景構(gòu)建技術(shù)研究，研發(fā)基于區(qū)域特性的防洪精細(xì)化數(shù)學(xué)模型，建立數(shù)字孿生奎屯河引水工程防洪“四預(yù)”平臺(tái)，總體研究思路如圖2所示。

基于遙感影像、無(wú)人機(jī)傾斜攝影、BIM建模、地理空間信息、水利專業(yè)模型輸出結(jié)果等各類數(shù)據(jù)，開展包括自然背景、流場(chǎng)動(dòng)態(tài)、洪水演進(jìn)、工程建筑物、防洪“四預(yù)”過程等方面的模型建設(shè)，實(shí)現(xiàn)三維數(shù)字化宏觀、中觀、微觀場(chǎng)景的展示。

為準(zhǔn)確模擬和映射物理世界，基于GIS引擎與UE引擎融合，匯聚流域整體的遙感影像數(shù)據(jù)與地理空間數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)工程所在流域的大場(chǎng)景呈現(xiàn)，展示工程所在流域信息。

基于UE引擎，實(shí)現(xiàn)傾斜攝影數(shù)據(jù)與BIM模型數(shù)據(jù)融合，呈現(xiàn)工程整體、將軍廟水利樞紐區(qū)及下引水發(fā)電工程區(qū)3個(gè)工程級(jí)場(chǎng)景，展示工程大壩壩段、工程細(xì)節(jié)、拓?fù)潢P(guān)系等微觀場(chǎng)景。

開展水利樞紐壩段、聯(lián)合進(jìn)水塔輸水細(xì)節(jié)、引水隧洞、梯級(jí)電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)等BIM細(xì)節(jié)模型的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)工程整體、工程細(xì)節(jié)場(chǎng)景呈現(xiàn)。

采用UE引擎技術(shù)，在可視化場(chǎng)景模型基礎(chǔ)上，基于水利專業(yè)模型輸出結(jié)果，驅(qū)動(dòng)三維場(chǎng)景中關(guān)鍵斷面的水位漲落、河道洪水的演進(jìn)、重點(diǎn)區(qū)域的淹沒分析，實(shí)現(xiàn)“四預(yù)”業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)結(jié)果與數(shù)字孿生三維場(chǎng)景之間的交互反饋，構(gòu)建防洪“四預(yù)”專題場(chǎng)景。

3.2基于區(qū)域特性的防洪精細(xì)化數(shù)學(xué)模型

圍繞工程防汛安全業(yè)務(wù)需求，基于奎屯河流域暴雨融雪混合型洪水的區(qū)域特性，針對(duì)奎屯河流域暴雨與融雪時(shí)空異質(zhì)性強(qiáng)的特點(diǎn)，構(gòu)建具有奎屯河流域特色的暴雨－融雪復(fù)合徑流模型及一維河道水動(dòng)力模型，研究具有奎屯河區(qū)域特色的“降水（融雪）-產(chǎn)流-匯流－演進(jìn)”全過程模擬的防洪調(diào)度模型，支撐奎屯河引水工程防洪需要。

首先，動(dòng)態(tài)區(qū)分暴雨洪水與融雪洪水貢獻(xiàn)。奎屯河暴雨集中于7一8月份，融雪期從4月份開始，設(shè)置季節(jié)性參數(shù)閾值，分離短時(shí)暴雨與長(zhǎng)期降水，采用分時(shí)段權(quán)重法計(jì)算暴雨貢獻(xiàn)率。

其次，模擬降水－融雪交替驅(qū)動(dòng)下的徑流過程，空間分層處理上，高海拔積雪區(qū)（融雪主導(dǎo)）采用網(wǎng)格化分布式模型，低海拔山區(qū)（暴雨疊加）簡(jiǎn)化為集總式模型；時(shí)間尺度上，以日為單位同步更新融雪量與暴雨徑流量，通過滑動(dòng)窗口（7d）融合兩種水源的動(dòng)態(tài)貢獻(xiàn)；并引人當(dāng)?shù)貧庀笳緦?shí)測(cè)數(shù)據(jù)校準(zhǔn)融雪速率。

最后，基于歷史洪水調(diào)查數(shù)據(jù)反演模型參數(shù)，優(yōu)化全局敏感性參數(shù)（如產(chǎn)流系數(shù)、河道糙率等）。

4 業(yè)務(wù)功能設(shè)計(jì)

4.1 洪水預(yù)報(bào)

洪水預(yù)報(bào)功能包含預(yù)報(bào)方案構(gòu)建、預(yù)報(bào)方案管理配置、降雪降雨預(yù)報(bào)導(dǎo)入、預(yù)報(bào)制作及發(fā)布等模塊。充分考慮奎屯河流域自然地理特性，選用適用的融雪徑流模型，確定洪水預(yù)報(bào)方案，預(yù)報(bào)節(jié)點(diǎn)包括干支流河道站點(diǎn)、將軍廟等重要大中型水庫(kù)及相關(guān)重要控制斷面。通過拖拽圖標(biāo)、線條等直觀快速構(gòu)建覆蓋將軍廟等重點(diǎn)水利工程和控制斷面的預(yù)報(bào)體系，并實(shí)現(xiàn)連續(xù)演算。根據(jù)水雨雪情實(shí)況，結(jié)合氣象降雨降雪預(yù)報(bào)，考慮水庫(kù)運(yùn)行調(diào)度方式，采用融雪徑流模型對(duì)預(yù)報(bào)斷面短期內(nèi)的水位流量過程進(jìn)行預(yù)測(cè)，重點(diǎn)關(guān)注洪水過程、洪峰水位、洪峰流量，實(shí)現(xiàn)智能化洪水預(yù)報(bào)。洪水預(yù)報(bào)結(jié)果如圖3所示。

圖3數(shù)字孿生奎屯河引水工程洪水預(yù)報(bào)功能界面

4.2 防洪預(yù)警

制定奎屯河引水工程水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)和閾值，完善洪水災(zāi)害預(yù)警發(fā)布機(jī)制。基于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水雨情和洪水預(yù)報(bào)成果數(shù)據(jù)，根據(jù)防洪預(yù)警指標(biāo)閾值，實(shí)現(xiàn)防洪風(fēng)險(xiǎn)影響和薄弱環(huán)節(jié)判別、風(fēng)險(xiǎn)防控目標(biāo)識(shí)別等功能。根據(jù)預(yù)警等級(jí)，通過適宜的預(yù)警程序和方式，及時(shí)向可能受影響的相關(guān)部門和地區(qū)發(fā)布預(yù)警，提醒提前做好避險(xiǎn)防范。建立基于風(fēng)險(xiǎn)矩陣的動(dòng)態(tài)預(yù)警機(jī)制，實(shí)現(xiàn)預(yù)警信息與三維場(chǎng)景的聯(lián)動(dòng)展示，重點(diǎn)進(jìn)行洪水情勢(shì)預(yù)警、大壩泄洪預(yù)警等。基于數(shù)字孿生平臺(tái)，將上述分析成果和預(yù)警信息（如圖4所示）以不同表現(xiàn)方式在三維數(shù)字場(chǎng)景展現(xiàn)。

圖4數(shù)字孿生奎屯河引水工程防洪預(yù)警功能界面

4.3 防洪預(yù)演

結(jié)合將軍廟水庫(kù)的水文預(yù)報(bào)信息，設(shè)定不同情景目標(biāo)，基于將軍廟水庫(kù)防洪調(diào)度規(guī)則，利用防洪水利專業(yè)模型，對(duì)不同調(diào)度方案進(jìn)行模擬計(jì)算，正向預(yù)演出風(fēng)險(xiǎn)形勢(shì)、綜合效益和影響，逆向推演出工程安全運(yùn)行限制條件，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，逐步迭代優(yōu)化，制定和優(yōu)化調(diào)度方案，實(shí)現(xiàn)“預(yù)演數(shù)字化”的要求。

庫(kù)區(qū)洪水演進(jìn)模擬預(yù)演。調(diào)用將軍廟庫(kù)區(qū)一維洪水演進(jìn)模型，模擬計(jì)算庫(kù)區(qū)的洪水演進(jìn)過程（見圖5），在三維場(chǎng)景中動(dòng)態(tài)展示庫(kù)區(qū)水面線變化過程。

圖5數(shù)字孿生奎屯河引水工程防洪預(yù)演功能界面

壩下游河道洪水演進(jìn)模擬預(yù)演。調(diào)用將軍廟壩下游洪水演進(jìn)模型，模擬計(jì)算壩下游河道的洪水傳播過程和典型防護(hù)對(duì)象的流量和水位過程；在三維場(chǎng)景中，動(dòng)態(tài)展示河道沿程縱向水面線、平面水邊線的變化過程，顯示與河道沿河典型防護(hù)對(duì)象等各類地物的相對(duì)位置關(guān)系。

典型防護(hù)對(duì)象洪水淹沒模擬預(yù)演。選取水庫(kù)運(yùn)行防護(hù)對(duì)象附近的典型河段，采用二維水動(dòng)力學(xué)模型，動(dòng)態(tài)模擬大洪水條件下河道行洪復(fù)雜水流運(yùn)動(dòng)過程，實(shí)現(xiàn)了洪水漫堤、城鎮(zhèn)淹沒、滯洪退水的全過程仿真，實(shí)時(shí)展示河道水位流量、淹沒范圍等信息，并自動(dòng)識(shí)別易淹積水點(diǎn)位，為城鎮(zhèn)淹沒情勢(shì)和洪災(zāi)損失評(píng)估提供支撐。

4.4 防洪預(yù)案

依據(jù)模擬預(yù)演推薦的方案集，結(jié)合實(shí)時(shí)汛情信息，考慮奎屯河工程的最新工況、經(jīng)濟(jì)社會(huì)情況，通過會(huì)商決策，生成具有操作性的防洪預(yù)案。主要功能包括：確定奎屯河工程的調(diào)度運(yùn)用方式，制定非工程措施，提出組織實(shí)施方案等。建立合理的防洪預(yù)案啟用預(yù)警機(jī)制，如圖6所示，當(dāng)達(dá)到或?qū)⒁_(dá)到不同級(jí)別的預(yù)案啟用條件時(shí)，通過系統(tǒng)發(fā)出預(yù)案的啟用提醒，生成防洪預(yù)案的報(bào)告供研究決策。

圖6數(shù)字孿生奎屯河引水工程防洪預(yù)案功能界面

5 結(jié)束語(yǔ)

通過開展奎屯河引水工程防洪“四預(yù)”關(guān)鍵技術(shù)研究，初步搭建奎屯河引水工程數(shù)字孿生平臺(tái)，構(gòu)建了適配奎屯河流域的精細(xì)化防洪調(diào)度模型，聚焦流域防洪“四預(yù)”業(yè)務(wù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)流域防洪的“預(yù)報(bào)精準(zhǔn)化、預(yù)警超前化、預(yù)演數(shù)字化、預(yù)案科學(xué)化”，不斷提升奎屯河流域防洪調(diào)度水平及工程管理能力，為新發(fā)展階段奎屯河流域水利高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐和強(qiáng)力驅(qū)動(dòng)。

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Digital Twin-based FloodPrevention SystemwithFourPrediction Functions for the Kuitun River Diversion Project

LI Yongrong1，WANG Zhimian1，CHEN Xiaoping1，LI Yongquan2 （1.Wuhan Changjiang Kechuang Technology Development Co.，Ltd.，Changjiang River Scientific Research Institute，Wuhan 43ool0，China；2.Xinjiang Production and Construction Corps Construction Engineering Science and TechnologyResearch Institute Co.，Ltd.，Urumqi 83ooo0，China）

Abstract：To addressmulti-source flood risks and operational safety challenges in the Kuitun River Basin， this studydevelops an innovative digital twin-enabled flood prevention system integrating four key functionalities： prediction，early warning，simulation，and response（PEWs）.By synergizing GIS，BIM，and Unreal Engine （UE）technologies，we establish a multi-scale 3Ddigital representation of the Kuitun River diversion project， spaning macro，meso，and micro levels.Anovelcompound runoff model was specifically designed for the basin's characteristic rain-on-snow flood events.The system incorporates multi-source sensing data and meteorological forecasts to create an integrated framework encompassng IoT perception，3D modeling，forecast-based operation， food simulation，and contingency management，which enhanced food prediction precisionandoperationalresponse eficiency.Field application demonstrates thatthissystem can provide decision-making support through dynamic modeling offlood evolution，risk alert coordination，andcontingency plans，effectively shifting flood management from experience-based to data-intelligent paradigms.This solutionoffers innovative solutions for intelligent flood control under the complex hydrological conditions of rainfall and snowmelt in Xinjiang.

KeyWords：digital twin；Kuitun River Diversion Project；four-prediction flood control system；GIS-BIM-UE integration