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   加快建設數(shù)字孿生流域 提升國家水安全保障能力

  李國英

　　【一把手談科技文化】

　　習近平總書記對加快建設科技強國，實現(xiàn)高水平科技自立自強作出了一系列重大決策部署，強調(diào)科技創(chuàng)新是核心，抓住了科技創(chuàng)新就抓住了牽動我國發(fā)展全局的牛鼻子，并提出了提升流域設施數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化水平的明確要求。當前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速演進，新興科技快速發(fā)展，各種新技術(shù)新應用不斷涌現(xiàn)。對表對標習近平總書記重要講話指示批示精神，必須錨定全面提升國家水安全保障能力目標，把握世界科技發(fā)展新形勢、新趨勢，加強數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)與水利業(yè)務的深度融合，加快數(shù)字孿生流域建設，大力提升流域治理管理的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化水平，賦能推動新階段水利高質(zhì)量發(fā)展的先進引領(lǐng)力和強勁驅(qū)動力。

　　建設數(shù)字孿生流域，即以物理流域為單元、時空數(shù)據(jù)為底座、數(shù)學模型為核心、水利知識為驅(qū)動，對物理流域全要素和水利治理管理全過程進行數(shù)字化映射、智能化模擬，實現(xiàn)與物理流域同步仿真運行、虛實交互、迭代優(yōu)化。水利部堅持把建設數(shù)字孿生流域作為推動新階段水利高質(zhì)量發(fā)展的重要路徑，推動數(shù)字孿生流域建設在水利行業(yè)全面展開，數(shù)字孿生流域建設技術(shù)大綱、技術(shù)導則、共建共享管理辦法和水利業(yè)務“四預”（預報預警預演預案）基本技術(shù)要求等系列技術(shù)規(guī)范全面建立，全國七大江河數(shù)字孿生流域建設方案編制完成，94項數(shù)字孿生流域和數(shù)字孿生水利工程先行先試工作啟動實施。

　　在向第二個百年奮斗目標進軍的新征程中，水利部門將深入貫徹落實習近平總書記重要講話指示批示精神，按照需求牽引、應用至上、數(shù)字賦能、提升能力的要求，以數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化為主線，以算據(jù)、算法、算力建設為支撐，以數(shù)字化場景、智能化模擬、精準化決策為路徑，加快建設、持續(xù)完善具有強大“四預”功能的數(shù)字孿生流域。

　　構(gòu)建數(shù)字化場景。以自然地理、干支流水系、河道流場、水利工程、經(jīng)濟社會信息等為主要內(nèi)容，對物理流域進行全要素數(shù)字化映射。構(gòu)建天、空、地一體化水利感知網(wǎng)，優(yōu)化地面監(jiān)測，加強遙感監(jiān)測，推進物理流域監(jiān)測系統(tǒng)科學建設和高頻乃至在線運行，實現(xiàn)物理流域與數(shù)字流域之間的動態(tài)、實時信息交互和深度融合，保持交互的精準性、同步性、及時性。構(gòu)建全國統(tǒng)一、及時更新的數(shù)據(jù)底板，對物理流域產(chǎn)生的不同類型、不同形態(tài)、不同來源的數(shù)據(jù)進行有序組織，為水利治理管理提供詳實的基礎(chǔ)底圖。

　　開展智能化模擬。在數(shù)字化場景的基礎(chǔ)上，通過集成耦合多維多時空尺度的水利專業(yè)模型、智能分析模型、仿真可視化模型，構(gòu)建支撐水利業(yè)務全要素“四預”功能的數(shù)字孿生流域模擬仿真平臺。深入研究流域自然規(guī)律，融合流域多源信息，升級改造流域產(chǎn)匯流、土壤侵蝕、水沙輸移、水資源調(diào)配、工程調(diào)度等模型，統(tǒng)籌運用好基于機理揭示和規(guī)律把握的數(shù)學模型，以及基于數(shù)理統(tǒng)計和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的數(shù)學模型，確保數(shù)字孿生流域模擬過程和流域物理過程實現(xiàn)高保真。建設水利業(yè)務智能仿真模型，構(gòu)建水利業(yè)務遙感和視頻人工智能識別模型，實現(xiàn)水利工程運行和安全監(jiān)測、應急突發(fā)水事件等自動化精準識別。

　　支撐精準化決策。堅持大系統(tǒng)設計、分系統(tǒng)建設、模塊化鏈接，構(gòu)建標準統(tǒng)一、互為融通、共享共用的水利智能業(yè)務應用系統(tǒng)，全面覆蓋流域防洪抗旱、水資源管理調(diào)配等流域治理管理各項業(yè)務應用，實現(xiàn)風險提前發(fā)現(xiàn)、預警提前發(fā)布、方案提前制定、措施提前實施，確保水利決策迅速果斷精準有效。一方面，根據(jù)預報預警結(jié)果，“正向”預演出風險形勢和影響，以在未萌之時、成災之前發(fā)現(xiàn)問題、提出對策；另一方面，根據(jù)調(diào)度目標，“逆向”推演出水利工程安全運行限制條件，制定和優(yōu)化調(diào)度方案，實現(xiàn)預報與調(diào)度的動態(tài)耦合模擬，進一步提高預案的科學性、實用性和可操作性，為科學高效有序應對江河洪水、山洪災害、漬澇災害、冰凌災害、工程災害、干旱災害、水資源危機、水生態(tài)損害等各類水災害事件提供強大科技支撐，進一步提升國家水安全保障能力。

　　（作者：李國英，為水利部黨組書記、部長）