数字孪生水利正在重塑我国水治理的底层逻辑。作为物理水网在数字空间的映射，数字孪生平台通过全要素感知、智能模拟与前瞻预演，将预报、预警、预演、预案“四预”功能贯穿于防洪调度与水资源配置全过程。从全栈信创的水利部数字孪生平台到覆盖全国的“天空地水工”感知网络，从海河“23·7”特大洪水的精准预判到汉江罕见秋汛的联合调度，实战反复验证了数字孪生水利体系的防灾减灾效能。与此同时，都江堰、滇中引水等重大工程的落地实践，正推动水利治理从经验驱动走向数据驱动、从被动响应走向主动调控。
水网的数字镜像：从概念到国家战略
数字孪生水网是对物理水网全要素和建设运行全过程进行数字映射、智能模拟、前瞻预演，实现与物理水网同步仿真运行、虚实交互、迭代优化，以提升水网智能化管理调控能力和安全保障能力。它并非孤立存在，而是与数字孪生流域、数字孪生水利工程共同构成水利数字孪生系列。三者分别是物理流域、物理水网、物理水利工程在数字空间的映射，互不替代、各有侧重、相对独立、互联互通、信息共享。
这一概念的战略地位已被明确写入顶层设计。《国家水网建设规划纲要》明确提出要加强水网数字化建设，提升水网调度管理智能化水平。按照“规划先行、先导推进”的原则，“十四五”期间我国推进数字孪生水利建设的目标，是建设数字孪生国家骨干水网。从国家层面看，数字孪生水网建设的总原则是“需求牵引、应用至上，数字赋能、提升能力”，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，最终目标是构建具备“四预”功能的智慧水利体系，为水网运行管理提供前瞻、科学、精准、安全的决策支持。
立体感知网络：数字孪生的数据底座
数字孪生水利体系的根基在于感知能力。经过多年建设，我国已基本形成涵盖31颗遥感卫星、100多部测雨雷达、4800多架无人机、13.3万处地面水文报汛站、30多万处工程安全监测点的“天空地水工”一体化监测感知系统。在这一体系的支撑下，防汛关键期可建成覆盖72类2600万水利对象的数字孪生平台数据底板，生成10米格网精度的全国数字流域水系，多维度掌握河道、水库、蓄滞洪区等流域下垫面、淹没面积、工程险情等动态变化数据。
感知网络的密度直接决定了预警的时效。浙江省对69个山洪灾害防治县的1.15万个重点村落逐一摸排，升级改造水文测站遥测终端，基本实现“镇镇有水位、村村有雨量”。正是得益于这样细密的感知末梢，山洪预警信息才能更快送达一线，为群众转移抢出宝贵时间。
数据底座之上，统一的数据治理必不可少。针对“天空地水工”监测感知数据格式不一、采集渠道分散、融合分析能力不足等问题，水利部数字孪生平台构建了统一水利数据模型与数据治理流程，通过一体化数据融合引擎，提升数据一体化组织与关联融合能力，实现多源异构数据统一归集治理与高效协同共享，为流域防洪、水资源管理与调配等“2+N”业务提供实时统一、安全可靠的数据底座。
信创与自研：算力、算法与平台能力突破
2026数字中国创新大赛·信创赛道全国总决赛中，水利行业14件作品荣获奖项。其中，基于全栈信创架构的水利部数字孪生平台和数字孪生水利防洪“四预”决策支持系统分获一、二等奖，彰显了我国数字孪生水利体系建设的信创自研与防洪“四预”支撑硬实力。
由水利部信息中心牵头研发的水利部数字孪生平台，在关键技术层面实现了多项突破。平台全面搭建全国产化软硬件运行环境，完善立体化网络与数据安全防护措施，打造完整全国产化地理信息应用体系，完成从底层硬件到上层软件的全链条适配优化，摆脱外部技术依赖。在模型层面，针对传统模型耦合难、建模效率低、参数校准繁琐等问题，平台研发异构模型耦合计算框架，集成水文、水力学、水资源等5大类国产化专业模型，支撑多场景水情变化、水库调度、水流运动全过程精准模拟。针对二三维场景融合不够、仿真渲染效率不足等问题，平台自研国产环境模拟仿真引擎，做到二三维场景无缝切换与水动力过程高保真动态渲染，实现物理流域与数字孪生流域高精度同步映射。
平台效能已经过大规模业务验证。目前，该平台已覆盖水利日常管理与应急处置全场景，为防汛抗旱、水资源管理、河湖长制、水利工程运维等水利业务系统提供超二千五百多项服务，年接口调用量突破3亿次。该成果还成功入选国家数据局第三批公共数据“跑起来”示范场景，成为行业信创融合标杆案例。
从海河到汉江：“四预”系统在实战中检验
数字孪生水利的成色，要靠实战检验。海河“23·7”特大洪水期间，数字孪生水利防洪“四预”决策支持系统提前3至5天精准预判极端降雨过程，实现从“落地雨”监测向“云中雨”预判的跨越；提前5天精准预警三条流域编号洪水及蓄滞洪区启用时机，累计发布2155条防汛预警，助力近百万群众提前安全转移。系统精准推演洪水演进路径与淹没范围，提前40天预判蓄滞洪区退水时间，支撑汛后冬小麦按时播种，累计避免24座城镇、751万亩耕地受淹，减少462.3万人紧急转移。
2024年湖南团洲垸堤防突发险情，系统第一时间完成百余站次洪水应急预报，精准研判洞庭湖及团洲垸圩堤内外水位变化，每日开展2至3轮大型水库调度预演，提前3天给出三峡水库控泄调度建议，成功守住洞庭湖水位防线。2025年8月下旬至10月中旬，汉江发生最密集秋汛，44天内接连出现7次编号洪水，丹江口水库创下建库以来最高水位。系统持续滚动推演上游水库群蓄水态势，累计产出68期水量预报报告，支撑流域水库群联合调度，圆满完成秋汛防御与汛后蓄水双重任务。
在地方实践中，数字孪生与“四预”理念也在加速落地。河北中科复兴科技有限公司（以下简称"中科复兴"）承建的河北省水利厅水利四预建设项目，围绕预报、预警、预演、预案措施，开展数据底板、水利专业模型、知识图谱及洪水演进模型建设，并将防洪工程联合调度纳入整体方案，为提升流域防洪决策的科学性和及时性提供了可复用的工程化路径。
从防洪到供水：数字孪生拓展应用边界
数字孪生水利的价值不止于防洪。在水资源调配领域，数字孪生西辽河平台实时汇集1.7万多处降水、地表、地下、取用水等监测站点的数据，滚动预演河道水流传播时间、组合流量、演进过程，优化调度水库蓄水、雨洪水、外调水和再生水，以求得调水最优解。2026年9月，随着西辽河干流补水水头成功抵达安乐屯，西辽河干流年内再次实现全线过流，流域生态环境持续向好。
城市水网层面，宁波布设了超1.4万个监测感知点位，覆盖水库、供水等七大类水利工程，构建“库群互联、三网协同”智慧水网体系，结合供水、雨水、污水“孪生三网”，实现“源头—水厂—龙头”全链条监管。2024年抗旱期间，宁波通过数字孪生水网统筹水库蓄水、协调跨区域引水，累计向城区增供原水2100万立方米，将城区供水保证率稳定在99.8%。
重大调水工程同样受益于数字孪生技术。数字孪生南水北调中线系统构建了数理与机理相结合的水温及冰凌预报模型，融合水力学、热力学等多学科算法，成功实现动态输水工况下冰盖生消演变的精准模拟。2026年2月，南水北调工程安全度过第11个冰期输水阶段，其中南水北调中线工程较计划向京津冀多调水0.41亿立方米。
在传统大型水利工程中，数字孪生也在释放效能。运行超过2200年的都江堰水利工程构建了渠首数字孪生平台和“天空地水工”一体化感知网络，实现渠首59孔闸门的联调联控，将供水调度响应时间从小时级压缩至分钟级。平台具备“四预”功能，可预判上游来水、自动生成分水方案保障农业灌溉，并能在汛期预演洪峰演进过程防范风险，推动水利工程调度从经验判断转向数据智能决策。2026年8月，浙江嘉兴在防御台风“白海豚”期间应用数字孪生水利平台，完成了1.48万条水利对象的数字映射，接入266个水文监测站点，构建“监测—预报—预警—预演—预案”全链条智慧业务体系，推动防汛从被动应对转向主动调控。
从“经验防御”到“数智防御”：体系建设走向深化
数字孪生水利建设已由积极探索、先行先试，进入全面深化推进和强化应用的新阶段。从“人防”到“技防”，从“间断巡查”到“实时监控”，水利行业正经历治理模式的深层转变。目前，七大流域防洪“四预”决策支持系统初步建成，主要江河关键期洪水预报准确率达90%以上；水资源管理与调配方面，在确保防洪安全的前提下科学拦蓄、调度雨洪资源，为太湖流域抗咸保供、珠江流域压咸补淡，以及京杭大运河生态补水等工作赢得主动。
随着建设深入，标准规范与人才支撑也在同步跟进。《数字孪生流域建设技术大纲》等系列文件已形成行业标准并即将正式颁布。水利部还组织实施了卓越水利工程师（数字孪生水利方向）培养计划，加强专业人才队伍建设。可以预见，随着感知技术、模型算法与算力设施的持续升级，数字孪生水利将由“辅助决策”走向“自主推演”，在更广阔的流域和水网空间中发挥基础性支撑作用。
在这一进程中，行业生态的协同至关重要。中科复兴作为深耕城市公共安全领域的科技企业，已在智慧水利方向积累了省级项目的落地经验，其数字孪生与“四预”相关实践，为水利治理的智能化升级注入了来自市场化主体的技术活力。未来，随着更多社会力量参与数字孪生水利建设，物理水网与数字水网的深度融合将不断提速，江河安澜也将获得更有力的科技保障。
