江河作卷 数字为答
——“十四五”期间数字孪生长江加速成形

工作人员运用数字孪生丹江口工程系统进行实时推演 本报通讯员 杨敏 供图
万里长江,万千新气象。从三峡雄姿到丹江口碧波,从防洪调度精准施策到河湖管理精细高效,数字孪生技术正成为长江流域治理管理现代化的“核心引擎”。
“十四五”期间,水利部长江水利委员会深入贯彻国家水安全战略、长江经济带发展战略和网络强国战略,全面落实水利部数字孪生水利体系建设的决策部署,坚持“需求牵引、应用至上、数智赋能、提升能力”原则,推动横跨物理世界与数字空间的“双长江”正加速成形,激荡出守护安澜、润泽民生、支撑发展的澎湃动能。
规划引领 谋定而动
数字孪生长江建设的推进,始于清晰的规划蓝图。
国家“十四五”规划纲要提出“构建智慧水利体系,以流域为单元,提升水情测报和智能调度能力”。水利部随即印发系列指导意见与建设规划,为智慧水利建设绘制了清晰的发展路径。
2023年,长江委正式启动数字孪生长江试点建设,成立由30余名跨学科专家组成的智慧长江创新团队,不断夯实数字孪生流域数据底板,精心打造“长江一张图”。长江委党组统筹部署,通过深入调研、专项审查、召开工作推进会等,推动各项工作稳步前行。
2025年,标志着数字孪生长江建设进入全新阶段的《数字孪生长江建设顶层设计(2025—2030年)》正式印发,确立了“统一设计、分级建设、共建共享”的核心思路,明确了“两步走”战略目标:到2027年建成实现流域关键业务场景数字化的1.0版,到2030年全面建成达成全流域智慧协同的2.0版。
“不能只做‘纸上规划’,更要明确‘施工手册’。”长江委数字办相关负责人介绍,配套出台的《长江流域数字孪生流域建设指导意见》《长江流域数字孪生工程建设指导意见》,进一步细化了技术标准、责任分工与实施路径,确保每一步都落地有形。
“十四五”期间,数字孪生长江建设从试点走向示范,框架平台已具雏形。数字孪生工程建设方面,以三峡、丹江口、江垭皂市等为代表的一大批数字孪生工程已初步建成并投入运用。数字孪生流域建设方面,数字孪生汉江和澧水流域防洪“四预”平台上线运行。数字孪生水网建设方面,多个省、市、县级水网先导区数字孪生水网建设如期推进。数字孪生水利建设不断走向深入,为长江治理管理提供了前瞻性、科学性、精准性、安全性支撑,为加快发展水利新质生产力提供了驱动力。
监测织网 模型提效
要让长江“活”在数字世界,首先要让它“被看见”。传统水利常面临“看得见下游、看不见上游,看得见今天、看不见明天”的困境。
长江委着力构建“天空地水工”一体化监测感知网,破解传统水利“监测盲区多、数据滞后”的难题。“天—空”层面,依托卫星数据、86部气象雷达测站数据和百余部水利测雨雷达数据,基本实现除江源区外流域监测全覆盖;陆水流域3部测雨雷达组网后,预报入汛首场强降雨提前了3个小时,为下游乡镇防汛争取关键时间;丹江口和江垭皂市水利测雨雷达已建设完成并投入试运行。
“地—水—工”层面,建成覆盖丹江口水库16条主要入库河流水质小时级自动监测体系,构建“天空地水”一体化高光谱遥感水质监测系统,实现库区水质“实时盯防”;同时搭建遥感“四自”(自动识别、自动预警、自动派单、自动核查)平台,重点监测消落区“四乱”(乱占、乱采、乱堆、乱建)问题,目前已完成72个监测站点土建施工、70个站点设备安装调试,整合水旱灾害防御、水资源管理、水资源节约与保护等监测断面约3800个,形成“天地一体、水陆联动”的立体感知体系。
基础支撑层面,关键项目加速落地。2023年4月28日,我国首个数字孪生流域重大项目“长江流域全覆盖水监控系统建设项目”开工;沙市站、汉口站等数字孪生水文站试点推进,真正实现测站“管理数字化、业务智能化”。
“我们现在每天处理的数据量,相当于十年前一年的总和。”长江委数字办技术人员感慨,“数据就是新时代的‘江河水’,只有流动起来,才有生命力。”
场景破题 赋能民生
数字孪生长江建设坚持应用导向,以精准数据筑牢安澜防线,以民生实效诠释治理温度,让“智慧治水”从技术概念变为可感知的现实成果,“十四五”期间成效显著。
防洪决策率先迈入“数字驱动”新阶段。2023年4月,数字孪生长江智慧防洪抗旱系统成功复演1999年型特大洪水,首次实现数字孪生技术与预报调度业务的共融互馈。
2025年,在澧水1号洪水防御中,长江委依托数字孪生澧水流域防洪“四预”平台,提前预判出洪峰关键特征与量级,为沿岸数万群众提前转移避险争取到宝贵的“黄金窗口期”,成功实现“零伤亡”。同年汉江秋汛,面对7次编号洪水,数字孪生系统通过超前模拟预演,助力防御措施始终跑在洪水前面,为取得“双胜利”提供了前瞻性、科学性、精准性决策支持。
水资源管理方面,数字孪生为流域水资源统一调度提供技术抓手。数字孪生汉江流域实现了水量调度计划编制业务的信息化和标准化,并应用于南水北调中线一期工程、汉江流域年度水量调度计划编制,整合数据资源,持续完善实时水量调度等模型功能,运用于南水北调中线一期工程水量调度会商、丹江口水库消落计划和供水保障方案制定等工作。应急水量调度功能方面,建设上游水库群补水、丹江口水库供水保障功能模块,直观展示上游水库群补水能力,支撑2025年汉江水量应急调度,动态研判汉江流域供水形势,为流域供水保障及“一泓清水永续北上”提供支撑。
水利枢纽运行安全,也因数字孪生技术获“智慧护航”。2023年,丹江口水库170米蓄水过程中,数字孪生系统实时仿真水位上涨对坝体应力的影响,提前72小时预警3处潜在渗漏风险,精准调控实现“零险情”蓄水。在三峡水库管理中,数字孪生则助力“清淤增容”,2025年4月三峡水库消落期,库容冲淤动态监控系统模拟泥沙淤积规律,优化减淤方案,成功恢复防洪库容147万立方米。
涉河监管效率与精准度双提升。2025年,长江委依托数字孪生三峡涉河项目监管系统,高效完成72个涉河建设项目技术审查。系统通过三维仿真还原项目对河道行洪、岸线生态的影响,避免传统审查“纸上谈兵”,同时大幅度缩短审批周期,实现“监管不缺位、服务不打折”。
回望“十四五”,数字孪生长江已从试点走向示范,从局部突破迈向系统集成。一条虚实交融、智能协同的“数字长江”,正在加速成形。未来,这条“数字长江”还将接入更多城市水网、灌区工程、生态保护区,形成全域联动的智慧治理体系。
作者:杨敏 杨轩
责任编辑:王瑜
