由企業網D1Net、中國企業數字化聯盟和信眾智(CIO智力輸出及社交平臺)共同主辦的2024北京部委央國企及大型企業CIO大會于1月20日在京圓滿召開。本次大會匯聚了百余位央國企部委及大中型企業CIO、信息主管以及數字化一線廠商，以“數智賦能可持續發展”為主題，圍繞數據治理、BI、數據合規、數據入表、人工智能大模型、分布式云、安全等數字化技術應用，數據戰略規劃與實踐、大模型在行業中的落地實踐、數字化轉型實踐等熱門議題展開深入探討。

國家水利部信息中心蔡陽闡述了智慧水利建設的重要性，特別是數字孿生水利體系的建設，及其在流域防洪方面的應用實踐。

蔡陽強調，智慧水利建設是推動新階段水利高質量發展的關鍵路徑之一。數字孿生水利體系的建設是實現智慧水利的重要措施，統籌建設數字孿生流域、數字孿生水網、數字孿生水利工程，實現具有預報、預警、預演、預案(即“四預”)功能，旨在提升水利治理管理的數字化、網絡化和智能化水平。

蔡陽詳細介紹了數字孿生水利的定義和內涵，包括其在流域、水網和水利工程方面的應用。數字孿生技術通過物理流域、水網和水利工程的數字映射和智能模擬，實現對這些系統的實時監控、問題發現和優化調度。

蔡陽還介紹了數字孿生水利建設面臨的發展機遇和挑戰，以及建設目標和實施路徑，包括頂層設計、技術攻關、先行先試和推廣建設等方面。蔡陽特別強調，通過數字孿生技術，可以更加有效地應對如海河流域性特大洪水的防御。

以下是現場速記。

國家水利部信息中心原主任 蔡陽

蔡陽：很高興有這個機會來這兒跟大家進行交流。

今天的主題是數據賦能。對于水利部來說，現在還是很具體。第一是重視數據，第二進行智能化。對于我們來說，我們現在開展的是以數字孿生水利來賦能我們的水利工作。我今天介紹的主要是數據賦能海河23·7流域性特大洪水。

水利部推動水利高質量發展，把推進智慧水利作為推動水利高質量發展的六條實施路徑之一。怎么來推進智慧水利?主要采取的方法是開展數字孿生水利建設，把它作為一個實施措施。我們是2021年開始，2021年進行了頂層設計，2022年、2023年進行了先行先試。我們開展的先行先試是水利部本級、流域管理機構、省級水行政主管部門全面開展先行，根據不同的重點和各自的情況來進行選擇先試，所以經過兩年的先行先試，我們取得了很多成功的經驗，其中賦能我們海河23·7流域性特大洪水比較典型，所以我今天主要是圍繞著這方面來介紹。

介紹兩方面：

第一關于數字孿生水利。

第二應用實踐。

數字孿生水利是什么?這是一個定位。我們一開始提出來的是智慧水利，我們把它作為全局性的大目標，建設數字孿生水利是當前重要的、主要的實施舉措，具體是統籌建設數字孿生流域、數字孿生水網、數字孿生水利工程，構建具有四預功能的數字孿生水利體系。

什么是數字孿生流域、數字孿生水網、數字孿生水利工程?數字孿生流域是以物理流域為單元、時空數據為底座、數學模型為核心、水利知識為驅動，對物理流域全要素和水利治理管理活動全面進行數字映射，目的是實現實時監控、發現問題、優化調度新型基礎設施。對于水網、水利工程也類似。我們通過這三個數字孿生的建設來實現流域防洪、水資源管理與調配，這是兩個核心業務和其他業務的的預報預警預演預案(“四預”)功能的綜合體系，我們是這樣對它定義的。

我們的目的是要實現水利業務的四預，首先是預報，對不同時期定向定性分析預報，來延長預見期，提高預報精度。預報是基礎，同時預報以后來進行預警，來對啟動預警提供指引。預演是關鍵，通過預演發現問題選擇最優方案。最后是預案，選擇了最優方案以后，具體執行，并實施預案。比如一旦有洪水下來以后，要淹到哪些地方，我們選擇了最優的調度方案以后，我們還要進行具體的操作，誰來調度，怎么調度，怎么執行，怎么來進行人員的撤離等等，這是預案，預案是到最后實現、執行的目的。

為什么要做?第一是黨中央國務院的決策部署，特別是二十大報告提出要加強數字中國建設，《數字中國建設整體布局規劃》提出要構建以數字孿生流域為核心的智慧體系，最關鍵為什么要做數字孿生?我們不是單純為了追求新技術，而是水利的客觀需要。水利是一個大物理尺度的系統，無法通過物理實驗驗證所有邊界條件。只有通過在數字空間為物理世界構造出一個孿生體，通過歷史和實時的各類信息的有效匯集，虛擬再現真實的復雜系統，進而對物理水利實時監控、發現問題、優化調度。

我們的調度對象越來越復雜。保護對象也越來越復雜。保護目標也不一樣，過去主要是防汛保護，現在有防汛、供水、水生態、航運等等一系列調度目標，多元化。

建設的目標，水利部要把它作為一項六大實施路徑，到十四五末我們要建成水利部七大江河的數字孿生流域。骨干水網中的數字孿生南水北調中線基本建成，省級數字孿生水網要取得突破。一些重大的水利樞紐數字孿生水利工程也要基本建成，特別是大江大河的重要樞紐。在重要的防洪地區實現“四預”，要基本實現水資源與調配的“四預”，其他的重要業務包括農村供水、水土保持、河湖管理等業務水平也要有大幅度的提升，水利數據共享和網絡安全保護能力要明顯增強。

實施路徑，我們從2021年開始進行全面的頂層設計，從行政的、規劃的、工作的包括技術層面都出臺了相關的制度，我們梳理了20幾部的技術文件。同時開展技術攻關，我也負責了一個重點研發計劃，專門開展監測感知、模型平臺、仿真推演化等方面的技術攻關。

先行先試，我們是開展了兩年的先行先試。近期正在對先行先試進行全面總結。

推廣建設，現在水利部首個數字孿生水利建設的重大項目，長江流域的全覆蓋已經開工建設了。數字孿生流域的建設工程也在積極推進，準備今年要啟動建設。中央財政在去年四季度增發了2023國債1萬億，1萬億中主要是水利災后重建和彌補防災、減災、救災的短板，其中也涉及數字孿生水利的內容。

第二.說一下實踐。

這個實踐主要是對海河23·7洪水防御的主要介紹。

一.雨水情特點。

1.地域重要，涉及重要的城市、重要的基礎設施都很多。

2.人類活動劇烈。

3.地下水超采嚴重。

4.源短流急。今年很明顯，特別是永定河。我們算了一下，從降雨到形成雨峰、洪峰，這個時間非常短，幾個小時就到。所以很多時候如果沒有提前儲備，是無法進行預判的。在去年7.28到8月1日，受臺風杜蘇芮北上與冷空氣交綏影響，海河發生流域特大洪水，永定河和大清河發生特大洪水，子牙河發生大洪水。

這次洪水有五大特點：降水范圍廣總量大、暴雨時空集中強度大、洪水并發量大、漲勢猛，徑流總量大地下水回補多。

我們是怎么做的?基于數字孿生海河來實現流域防洪“四預”。

首先怎么構建數字孿生海河?我們基于水利一張圖構建數字孿生平臺，洪水期間我們積極利用各種技術手段來強化天空地多源信息融合夯實數據基礎。

持續完善模型平臺，開發知識平臺，強化算法核心。

在現有基礎上X86的云平臺擴展了信創云平臺。

在算據方面，首先在基礎算據方面。要構建數據底板，用激光雷達傾斜攝影來構建海河流域高精度的地理空間的數據底板，匯聚更新了海河流域的洪流，大中型水庫以及堤防的基礎設施，進行持續不斷更新。同時注意復核海河流域水庫與測站，實現堤防、進退洪閘、安全區等八類對象，同時建立水庫管理單位、水庫責任人等的動態更新機制，這是基礎數據，相對是靜態的數據。

在動態數據方面，這次為什么說數據賦能?確實是這次體現的非常充分。我們如果是按照傳統的做法來打，去年的海河流域不可能取得這樣好的成果。在這個方面我們加強天空地一體化監測，全方位感知暴雨洪水態勢。

首先是匯集實時監測水情信息，包括地面信息、常態信息。

第二利用天空的包括利用氣象衛星和測雨雷達進行精細化降雨監測，發布測雨雷達預警。同時用衛星遙感數據，無人機航攝數據、視頻監視點位滾動跟蹤洪水演進。天空地信息融合應用，使得持續地跟蹤、跟進我們的洪水。

舉個例子，我們通過遙感影像來跟進東淀蓄滯洪區，可以監測洪水演進的情況，自8月1日啟用，8月9日大清河以北基本全部蓄水，遙感影像最能清晰反應，其他的無法直觀反應。大家都很關心蓄水的情況，因為涉及到人員撤離涉及到撤離以后的返回問題。

利用衛星遙感來跟蹤監測動態，通過衛星遙感發現了灘里干渠的潰口，監視它有沒有擴展的可能，涉及到人員撤離的問題，通過遙感和衛星都看得很清楚。

這次通過無人機，加強多源信息融合驗證，確保險情信息準確可靠。當時利用遙感影像初步判定了白溝河右堤出現缺口。我們當時就很快利用無人機去進行拍攝，發現是由于我們的涵閘出現問題，從涵閘滲水過來，我們通過無人機很快確定了它的險情到底是什么樣的，這樣我們就很快作出了決策，明確抓緊把它進行修補。因為當時有一些人提出要撤離，準備放棄，在這樣的情況下很快作出決策，加強了防守，到最后也成功了。

另外一個是通過我們的視頻，這次由于永定河的水很大，所以永定河的重要國家水文站都被沖垮，沖垮的情況下，我當時記得很清楚，7月31日從10點多鐘，我們當時一天都在防汛會商室，10點以后就沒有信息，沒有信息就無法決策，沒有數據無法決策。當時我們部長跟北京市水務局局長打電話怎么沒有信息過來?北京市水務局局長說你還要我報信息呢，我現在正在用直升機準備施救，確實沒辦法。這時我們通過視頻來進行監視，這個時候就調用視頻，這是盧溝橋的情況，我們看看它沿永定河的視頻監控，跟著洪水行進過程來進行監測。我們當時確實是通過天空地，地面當時的水文站已經沖垮了，利用這些手段來支撐我們的決策。

另外是優化的算法，這個算法實際涉及到人工智能，我們還是主要利用我們水利專用模型包括智能設備的模型，我們集成預報方案，構建模擬仿真方法構建算法。我們要搭建高性能計算的環境來提升我們的算力，同時我們優化會商環境。通過視頻連線對出現洪水的地方進行水情監測。

構建了數字孿生海河以后不是目的，目的是實現防洪的“四預”。這個“四預”是根據數字孿生海河提供的算據、算法、算力來進行“四預”。首先是預報，實現空中降雨時就要預報，這就對我們包括降雨的預報都提高很多要求，今年是第一次嘗試使用。依據預報，7月28日啟動三級響應，7月25日提前5天研判，到最后啟用了8個，我們是提前了5天。預報精準度達到80%，提高了15%，這里數據發揮很重要的作用。

預警，對未來三小時內可能發生強降雨的地區進行自動風險預警，而且信息直達一線。

預演，預演是關鍵，我們這次構建了永定河東淀洪水演進模型，同時通過航測數據動態調整它的參數，提前3到4天預測東淀水頭演進的構成，及最大可能淹沒的范圍，提前4天準備預判了不啟用分洪區。決定不啟用了，人員的撤離情況就不一樣，所以在這樣的情況下，同時我們提前9到10天預測了永定河退水的時間，為科學應用提供了支撐。

預案，我們在此期間制定15個預案，發布6個調令，轉移近百萬人口。

通過這次的洪水，我們調度了84座大中型水庫，防洪最關鍵的還是調度，只有通過調度才能攔洪，之后把高的洪水削峰，本來1萬個流量下去，通過攔截只有4000，這個流量就完全不一樣。累計攔蓄洪水超過28.5億，平均削峰率達到65%，增蓄水量27.2億立方米，通過科學的調度，去年海河沒有出現群死群傷。各類水庫無一垮壩，這還是很了不起的。

這上面說的數據賦能，實現了突破。到最后我們部長，他說我們有六個突破，我在這跟我們今天的數字合在一起。天空地一體化的信息感知、全息感知，這是數據賦能。開展衛星云圖和雷達預警，我們深度挖掘，構建了數字孿生海河，并且實現了防洪流域的“四預”提升。

最后我提幾點體會：

數據賦能首先要有全息的感知，這是基礎。所以我們要強化天空地一體化的感知，強化共享，實現物理水利的全要素、全過程的數字孿生。

要對數據進行治理，這是重點，要強化數據清洗、數據整合、數據安全和合規性等，確保數據的質量、可靠性、安全性。

強化挖掘，這是關鍵。要通過統計學、機器學習、人工智能技術應用來發現潛在的模式、關聯和規律。

數據賦能要實現智能應用，這是目的。通過我們構建數字孿生流域，數字孿生水網、數字孿生工程實現流域防洪業務功能“四預”功能的體系，從而來提升我們水利治理管理的數字化、網絡化、智能化的水平。

我的介紹就到這兒，謝謝大家!