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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

结构和参数来降低不确定性，使其更加准确地反映流域水循环特性，精准预测水
循环变化趋势；另一方面，在虚拟流域空间中，利用数字孪生流域高度保真性和
演化自治性，通过模拟仿真推演结果的分析评估，滚动调整水利工程运行、应急
调度、人员防灾避险等应对措施，制定工程运行和优化调度等方案策略，从而改

变物理流域对象的演化轨迹。
共生进化性指以数字孪生技术构成的虚拟流域和物理流域的“双胞胎”通过
高度保真性、演化自治性、实时同步性和闭环互动性来实现共生融合、迭代进化，
促进彼此之间的发展。对物理流域来说，虚拟流域通过复演物理流域的历史轨迹、

监视和模拟物理流域实时运行态势和预测物理流域未来变化，对流域治理管理的
全生命周期进行全方位掌控，为制定可行性的流域治理管理方案提供协商决策平
台，从而使物理流域每条河流向“幸福河”目标逼近。对虚拟流域来说，随着“幸
福河”分阶段实现，说明管理和技术人员对物理流域的运行规律认识更加深刻，

从而能够对物理流域进行“精准画像”，以更加全面的精准认知促进虚拟流域的
调整和升级。

二、缘起与发展

推进数字孪生流域建设是水利部党组贯彻落实习近平总书记关于网络强国的
重要思想、针对水利业务工作特点，综合分析水的自然属性、中国特色社会主义
制度以及现代信息技术发展现状而提出的。
（一）数字孪生流域的提出背景

“孪生”概念起源于 20 世纪 60 年代美国航天“阿波罗计划”，主要是在太
空和地面同步运行两个几乎完全相同的航天器，从而通过检查地面航天器的状态
辅助处理太空航天器遇到的紧急事件。2003 年前后，迈克尔·格里夫斯（Michael
Grieves）教授在美国密歇根大学的课堂上提出数字孪生的设想并随后将其应用于

制造业。2010 年，美国国家航空航天局（NASA）的技术报告中正式使用了“数
字孪生”一词。随着研究的不断深入和新一代信息技术的发展，城市管理、交通、
建筑、制造等越来越多的领域开始应用数字孪生。例如，工业制造领域，通过数
字建模对产品的设计、生产、维护等环节进行实时动态仿真，继而反映机器设备

的全生命周期过程。航空航天领域也从传统物理制造升级为智能制造，如航空发
动机先进企业可以不生产原型和样机，也不进行风洞实验，首先构建数字孪生体，

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