数字孪生水利：构建流域治理数字底座

2026年08月03日 11:13

前言

在全球气候变化背景下，极端暴雨、超标准洪水、区域性干旱及水生态约束问题日益突出，水利治理正面临从从静态管理向动态推演转型的关键阶段。

随着国家智慧水利战略持续推进，数字孪生水利已成为提升水安全保障能力、优化水资源配置能力、强化水灾害防御能力和支撑水生态保护修复能力的重要技术路径。

一、水利行业现状

经过多年建设，我国水利行业已形成较为完备的感知体系和信息化基础设施。雨量站、水位站、流量站、SCADA系统等已在各水文区域中广泛部署，基本实现雨情、水情、工情、险情等关键要素的在线监测。

但从行业应用深度来看，当前水利信息化仍普遍存在瓶颈。首先，多源异构数据分散在不同专业系统中，缺乏统一的数据底板和时空基准，数据汇聚、治理和共享能力不足。

其次是DEM、DOM、倾斜摄影、BIM、水下地形、遥感影像与工程管理数据之间尚未形成高效融合，空间表达与业务逻辑存在脱节。

此外，在面对洪水演进、水库群联合调度、内涝过程模拟、蓄滞洪区启用论证等复杂业务场景时，快速预报、动态预演和预案比选能力仍然有限。

二、数字孪生技术带来的改变

数字孪生水利并不是简单的三维展示，而是以物理流域、水工程体系和业务运行机制为对象，通过实时数据驱动、模型机理耦合和知识规则嵌入，构建一个可计算、可推演、可交互、可决策的数字空间。

通过融合DEM、BIM、GIS、遥感影像、激光点云、实测断面及水下地形数据，能够形成对河湖水系、水利工程、排水设施和地形地貌的高精度数字模型，实现全要素可视化表达。

数字孪生还强化了水利业务的“四预”支撑能力。依托实时降水监测、天气预报及历史场景库，平台可开展洪水风险滚动研判、超警超保水位预测、堤防薄弱段识别、工程工况预警以及调度预案智能比选，为应急处置提供更加科学的依据。

三、实际应用案例

基于山海鲸可视化数字孪生平台，可将流域地形、水系、河道断面、堤防工程、水库工程、闸坝设施、蓄滞洪区范围及实时监测站网统一映射到三维场景中，并接入多种类型水文数据，对洪峰演进路径、控制断面超警过程、堤防风险段和淹没影响范围进行动态呈现。

山海鲸可视化数字孪生平台还可以融合城市地形、道路高程、排水管网等信息，构建城市排水防涝的数字孪生场景，结合管网水力模型、地表径流模型和内涝淹没分析结果，平台能够动态展示积水深度、积水范围、排空时长和风险等级变化，支撑泵站启停优化、闸门联调和应急排涝方案制定。

相关项目案例：

智慧水利四预可视化

小流域智慧黄河数字孪生平台

洪水模拟

数字孪生水利建设，正在推动水利行业从传统信息化迈向以模型为核心、以数据为驱动、以场景为载体、以决策为目标的新阶段。它不仅重构了水利对象的表达方式，更重塑了流域治理、水工程调度和防灾减灾的业务逻辑。

通过将感知体系、数据底板、专业模型、知识规则与可视化场景深度融合，数字孪生正在成为支撑“四预”体系建设、提升水安全保障能力的关键基础设施。