Page 71 - 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

（四）模型网
流域虚拟模型是数字孪生流域建设的核心，是能够体现数字孪生智能化协同
交互和自主性进化的根本。通过对水文过程的模拟，促进对流域水循环和生物化
学过程的理解，重点在天空地集成化感知网支持下，以区域气候模式为驱动，以

分布式水文模型和陆面过程模型为骨架，耦合地下水模型、水资源模型、生态模
型和社会经济模型，形成具有综合模拟能力的流域集成模型，全面揭示水循环及
其伴随物理、化学和生物过程的发生及演化规律。但由于水系统的复杂性，传统
的机理模型过参数化和建模条件简化，导致模型运行过程中的误差累积效应使模

拟预测轨迹越来越偏离真实轨迹。为了解决上述问题，一是要开展流域科学基础
研究，利用大数据深化对水系统演变规律与相互作用机理的认识，改进模型结构
对物理流域的精准描述；二是在模型运行演进中动态融合持续的观测数据，实时
校正模型状态变量和参数，调整模型运行轨迹；三是以机器学习和深度学习为基

础构建数据驱动模型，并融合多维度多尺度模型形成高保真模型。除了对模型进
行研发外，需要开发一个支持集成模型高效开发、已有模型或模块的便捷连接、
模型管理、数据前处理、参数标定、可视化的计算机软件平台。
模型平台应具有的特征包括：平台中既包括地表水、地下水、陆面过程、生

态过程、植被生长等自然过程模型，也包括土地利用、水资源调配与管理、经济、
政策等社会经济模型；支持模型向流域尺度扩展；支持从分钟到年、数十年甚至
上万年的时间尺度模拟；支持数据同化和模型—观测融合；集成知识系统，充分
利用非结构化信息；集成机器学习技术；具有在网络环境下运行的能力，支持云

计算；具有快速定制决策支持能力。
（五）服务网
数字孪生流域服务是云计算和数字孪生结合的新型服务模式。融合现有的云
计算、物联网、语义 Web、高性能计算等技术，将各类资源（包括硬物理设备、

仿真系统、计算与通信系统、软件、模型、数据和知识等）虚拟化、服务化，并
进行统一的、集中的智能化管理和经营，实现智能化、多方共赢、普适化及高效
的共享和协同，通过网络为流域全生命周期管理提供随时可获取的、按需使用的、
安全可靠的、优质高效的服务。它由云提供端（云服务提供者）、云请求端（云

服务使用者）和云服务平台（中间件）组成，其中，云提供端通过云服务平台提
供相应的资源和能力服务；云请求端通过云服务平台提出服务请求；云服务平台

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