Page 47 - 水利水电工程施工管理概论

第一章 水利水电工程智慧管理——以数字孪生流域建设为例

（一）准确认知是方向
关于数字孪生的定义尚未达成共识，对数字孪生流域也有不同的理解。流域
系统是由自然和人工共同组成的开放式复杂巨系统，产生于制造领域和航天领域
的数字孪生的对象属于纯粹的人工系统，所以数字孪生流域必然有其特点。虽然

中国各地掀起了数字孪生流域建设高潮，但是对数字孪生流域理论与技术的研究
滞后于水利实践。这就导致建设过程中仅仅满足建设内容，而缺乏从系统的视角
审视数字孪生流域建设效果，难以解决水旱灾害精准化防御、水资源精细化管理、
水生态环境科学化治理等水利业务管理中存在的站点覆盖程度不高、协同感知透

彻程度不高、模型算法预测精度不高、模型计算效率低、业务链条难以连接等难
题，造成采用传统水利信息系统开发模式低水平重复建设、有“数字孪生”标签
却不实用不好用的窘境。这说明流域治理管理还没有真正达到“数字孪生”的要
求。因此，在政策逻辑和学理逻辑基础上，建立数字孪生流域的知识体系和技术

体系，以指导数字孪生在业务管理中的适用性。此外，数字孪生流域建设要注意
平衡投资和效益、远期和近期、实践和研究之间的关系，避免盲目跟风不切本地
实际、短视不着眼长远发展和急出成绩不遵循客观规律地构建数字孪生体。
（二）全量数据是要点

数字孪生流域建设既要求虚拟流域通过“实时交互连接”获取物理流域空
间的所有基础、监测、业务管理等水利数据，又要求提升虚拟流域在物理流域空
间规划、设计、建设、运行全生命周期中数据的动态反馈、决策支撑能力。经过
多年建设，我国水利、气象、环境等部门建立了类型丰富、数量众多的水循环要

素地面监测站点，其中县级以上水利部门建成 43.4 万处各类信息采集点（含约
20.9 万处水文、水资源、水土保持等采集点以及约 22.5 万处大中型水库安全监
测采集点），气象部门已建设 3.2 万多个气象站点（包括 2000 多个常规站点和 3
万多个自动站点），生态环境部门已建设 2.1 万多个水质监测站（包括 956 个地

表水水质监测断面和 20401 个地下水监测站点）。国内地面监测站网与全球地面
气象站监测网络、全球环境监测网等全球地面监测网络一起构成了覆盖范围广、
监测项目互为补充的监测站网体系。此外，各类国内国际在轨遥感卫星协同监测
数据为从大范围获取流域信息提供了有益补充。虽然全国甚至全球范围的监测站

点密度日益增加，但是由于各监测数据之间尚未达到在线共享交互，还不能形成
全量数据的局面，导致可挖掘的信息有限。因此，需要加强跨部门、跨层级、跨

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