数字孪生永定河系统正式上线运行

时间：2024-06-27 来源：中国水利报

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近日，由海委组织研发的数字孪生永定河系统正式上线运行，为永定河流域各省市开放提供应用端口。

永定河是首都北京的“母亲河”，是国家四大重点防洪江河之一，也是海河流域京津冀区域重要水源涵养区、生态屏障和生态廊道。在永定河率先建成数字孪生流域，具有重要的示范意义。2021年以来，根据水利部统一部署，海委举全委之力推进数字孪生永定河先行先试项目建设，构建了基于雨水情监测预报“三道防线”的天空地监测体系、多源数据融合的数字化场景、防洪全链条与生态水量调度全过程的智能化模拟系统，切实提升了永定河流域防洪和水资源管理与调配“四预”精准化决策水平，为实现永定河流域治理管理现代化奠定了坚实基础。

集成“三道防线”

提档升级感知体系

永定河官厅山峡源短流急，暴雨洪水突发性强，产汇流快，预见期短，推进数字孪生永定河先行先试建设，是保障永定河流域水安全的迫切要求。数字孪生永定河系统全面集成了水利部信息中心、海委、京津冀晋蒙等多方永定河流域“三道防线”建设成果，接入共享气象卫星、11部气象雷达、3部测雨雷达、1003处雨量站及342处水文站数据，试点构建了永定河山峡区间现代化雨水情监测预报“三道防线”，强化监测数据治理，持续提升数据质量，进一步助力实现了“延长洪水预见期与提高洪水预报精准度”的有效统一。

融合数据资源

构建水利数字化场景

通过数字孪生技术掌握洪水形成、演进和蓄泄机理，延长洪水预见期，提高防洪减灾能力，需要坚实的数据底板作为支撑。数字孪生永定河系统汇聚了水利、气象、生态环境、自然资源等行业数据资源，构建了跨层级、跨省市、跨行业的数据共享体系，搭建了包含2000多个监测点、2600余种属性信息的全要素、大范围、高精度的永定河流域三维水利“一张图”，并建立了流域级数据底板常态化更新机制，切实实现了数字流域与物理流域的同步迭代更新。特别是在海河“23·7”流域性特大洪水后，对下垫面变化剧烈的官厅—屈家店河段、永定河泛区，及时采用激光雷达进行复测，为模型与应用“视算一体”提供了更加精准的数据支撑。

建设专业模型

提升智能化模拟能力

数字模型构建是实现虚实映射、实时交互的永定河流域数字孪生体的一大关键。数字孪生永定河系统建设了防洪、生态水量调度、工程安全等水利专业模型。面向流域防洪，构建了降雨短临预报模型、卢沟桥以上精细化分布式水文模型、三家店以下河道及泛区二维水动力模型、工程调度与泛区运用的防洪调度模型等多模型耦合体系，实现了降雨—产流—汇流—演进全链条模拟、预报调度一体化决策。面向生态水量调度，构建了“物理机制+统计方法”双驱动的来水预报和多目标生态水量调度的模型体系，支撑流域生态水量调度“帕累托最优”。面向工程安全，构建了多元回归、有限元、综合评判为一体的工程安全评价模型体系。

强化功能应用

助力流域治理管理

应用至上，目前该系统已在海河“23·7”流域性特大洪水防御以及永定河生态水量调度工作中得到初步应用。系统已实现流域防洪全要素、全过程、全场景的“视算一体”，可一键智能生成工程调度、工程防守、泛区群众避险转移等各种方案预案，支撑洪水全过程三维演进分析与全流域协同防御，通过自动对比推选最优调度方案，确保研判更及时、调度更科学、决策更精准。系统在永定河全年全线有水目标生态水量调度中，通过“四水统筹”“五库联调”，以生态效益最优、补水效率最高、补水费用最低为目标，快速制定实时调整方案，一键生成调令，保障调度目标实现，助力永定河流域生态水量调度顺利进行。同时，系统还设置了工程管理、河湖管理、流域水文化等业务应用，构建起多元化数字场景。

下一步，海委将与流域内各省市紧密协作，以数字孪生永定河为示范，持续强化数字孪生水利共建共享共用，建立涵盖数据、模型、平台等多方面共建共享共用机制，为全面铺开数字孪生海河建设打下良好基础。