数字孪生赋能智慧水利

在山东省，湖泊水利的 “神经末梢” 几乎无处不在，超过上万个监测感知点位，全面覆盖水库、堤防、闸坝、灌区、河湖、供水、排水等七大类水利工程，敏锐捕捉每一处工程的细微脉动，并将海量数据实时汇聚至指挥中枢。

这张庞大而精密的感知网络，是某湖泊数字孪生水利的根基。如今，数字孪生技术已融入某湖泊水利的方方面面 —— 从防洪减灾到农业灌溉，从工程管理到湖区生态保护，为这片与黄河息息相关的水域带来前所未有的智慧变革。

作为黄河下游重要的蓄滞洪区，某湖泊长期面临洪水威胁。依托数字孪生技术，防洪体系发生质变。同样是接近警戒水位的洪水，2001年造成不小损失，而 2024 年则平稳应对，这得益于工程体系完善、防御能力提升，其中流域预报调度一体化模型功不可没。

该模型集成多部门海量数据，以预报、预警、预演、预案为核心，通过数字孪生技术实现自然流域与虚拟模型动态联动，构建起 “实时感知、水信互联、过程跟踪、智能处理” 的治水新格局，有效破解因与黄河连通、湖区面积大、周边地势复杂带来的复杂调度难题。

防御 2024 年洪水时，应用并行计算技术，将湖区及周边主要水位预报时间从十分钟压缩至三分钟，代表站水位预测与实际测量值偏差小于 10 厘米，为精准防洪调度提供关键依据。同时，依托该模型动态分析相关因素，科学调整 “蓄洪 — 泄洪 — 分洪” 策略，2024 年汛期成功利用洪水资源补充湖区水量超 800 万立方米，为周边农业灌溉提供重要水源支撑。

某湖泊在区域内首创湖区水资源调配 “一张网”，打破传统 “一湖供一区” 模式，将多种水源汇入调配 “一张网”，按需精准分配至各领域，确保全域用水稳定。虽周边水源看似丰富，但受季节和黄河水情影响，水资源供需矛盾仍存，“汛期水多怕涝，旱季水少怕旱”，通过调度 “精打细算” 平衡供需。

为此，创新构建 “多源互联、三网协同” 的智慧水网体系，以周边农业灌区为试点建成数字孪生水网系统，结合灌溉网、雨水网和污水网模型打造 “孪生三网”，实现 “源头 — 灌区 — 田间” 全链条智慧监管。虚拟空间中，湖区、灌区、管网协同运转，多水源优化调度模型确保水资源沿最优路径抵达田间，化解抗旱期供水难题。数字孪生系统调配模型能根据需求反算方案，为决策提供支撑。2025 年 5 月，某湖泊数字孪生水网作为黄河流域重要湖泊典型代表，亮相第八届数字中国建设峰会。

在某湖泊重要节制闸上，无人机执行 “空中巡查” 任务，高清捕捉图像信息，热成像传感器精准测温，借助 AI 算法智能识别违规作业等行为，发现安全隐患及异常事件能快速生成处置工单并推送预警信息。

自 2022 年 8 月起，启动数字孪生相关闸坝项目，围绕信息基础设施、数字孪生平台、业务应用及网络安全四大核心领域，升级优化闸坝运行管理体系。创新构建现代闸坝运行管理矩阵，植入 “安全医生” 智能诊断模块，对关键设施实施全天候健康监测，自动分析安全指标、预判风险并生成 “体检报告”，推动管理从被动应对转向主动防控。

数字孪生建设需持续投入，自 2021 年入选黄河流域智慧水利试点以来，年均投入近 1.5 亿元。2025 年前 5 个月，推进建设重点水利工程 65 个，完成投资 78.6 亿元，结合 “工程建设带动数字孪生” 模式，新启动 12 个数字孪生工程，累计完成投资 5000 万元。

从 “治” 水迈向 “智” 水，数字化引领某湖泊水利迈入智慧治理新时代。目前已建有成熟的水利水务物联感知平台和视联网平台，整合入湖支流、小型水库及闸泵等工程数据，构建起覆盖 800 平方公里的三维实景数字孪生底座。未来，将深化数字孪生技术应用，探索人工智能与水利业务深度融合，提升预报预警能力，为黄河流域生态保护和高质量发展提供水利支撑。