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水利水电工程施工管理概论
Introduction to the Construction Management of Water Conservancy and Hydropower Projects

对流域的动态监控、诊断评估、模拟仿真、预测预报、决策优化、管理控制等功
能。其中，虚拟流域是物理流域的数字镜像，是数字孪生流域的虚拟孪生体；物
理流域是数字孪生流域的物理孪生体。
从技术角度理解，与数字孪生流域相关的概念是数字孪生地球，Bauer 等认

为数字孪生地球是地球数字复制的信息系统。如果单纯从传统信息系统的角度，
无法反映新一代信息技术给各行业带来的革命性变化，更反映不出对传统基础设
施改造的特点，而数字孪生流域超越了传统信息系统的范畴，可以认为是一种新
型基础设施。从科学研究角度理解，虚拟空间拓展了地理科学研究空间，受到了

国际重视，英国皇家科学院院士 Batty 认为，发展虚拟地理学可以有效地建立起
现实地理环境与虚拟空间的连接桥梁；Bainbridge 在 Science 撰文论述了虚拟世
界的科学研究潜力；李双成等认为在孪生空间中，物与物之间、人与人之间、人
与物之间的时空壁垒被清除，一个万物感知、万物互联、万物交融的虚实交融空

间将开辟地理学模拟现实、预测未来的新综合研究范式。数字孪生作为科学研究
和工程实践新范式受到国际认可。
通过上面对数字孪生流域基本组成要素和数字孪生概念的分析，本节定义数
字孪生流域为：数字孪生流域是服务流域全生命周期管理的全量数据和领域知识

驱动物理流域和虚拟流域交互映射、共智进化、虚实融合的新基建新范式。数字
孪生流域基本原理是通过物理流域与虚拟流域的精准映射与动态交互，实现物理
流域、虚拟流域、流域服务系统的全流域要素、全时空数据、全领域知识及全业
务流程的无缝集成和深度融合，以孪生数据和孪生知识驱动物理流域、虚拟流域、

流域服务系统的全景仿真、演化自治、实时同步、闭环互动与共生进化，在虚拟
流域空间实现对物理流域对象全生命周期过程的监控、诊断、模拟、预测、决策、
控制和管理，从而在满足特定目标和约束的前提下，达到流域治理管理决策最优。
（二）数字孪生流域的内涵特征

数字孪生流域的内涵是：基于高度集成的数据闭环赋能新体系，生成以自然
地理、干支流水系、水利工程、气象水文、经济社会、生态环境等为主要内容的
全息数字虚拟镜像空间；通过“由实入虚”，利用多维多时空尺度高保真模型的
数字化仿真、虚拟化交互，形成数据驱动决策、虚实充分融合交织的智能系统；

通过“以虚映实”，使物理流域对象可以在虚拟流域空间进行协同建模、仿真预
测、自主演化、干预操控；通过“由虚控实”，以最优化方案在物理流域中的实

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