数字孪生水利、流域、水网、水利工程的概念与区别

水利部将推进智慧水利建设作为推动新阶段水利高质量发展的六条路径之一。数字孪生水利是智慧水利建设的实施措施。

根据水利部的指导文件，数字孪生水利包含数字孪生水网、数字孪生流域、数字孪生水利工程，（以及数字孪生灌区）。那么这几个场景又有怎样的区别与联系呢？

01数字孪生流域

数字孪生流域是以物理流域为单元，利用时空数据作为基础，以数学模型为核心，水利知识为驱动，对物理流域进行数字映射、智能模拟和前瞻预演的过程。它与物理流域同步进行仿真运行、虚实交互和迭代优化，以实现对物理流域的实时监控、问题发现和优化调度。

主要特点：

数字映射，收集和整合物理流域的相关数据，将其数字化并建立对应的数学模型，以实现对物理流域的准确描述和模拟。

智能模拟，利用建立的数学模型对物理流域进行智能模拟，模拟流域内的水文过程、水资源供需、水质变化等情况，以获取对流域运行状态的深入理解。

前瞻预演，基于数字模型和历史数据，通过预测和模拟未来的水资源供需、环境状况等情况，提前制定流域治理和管理策略。

实时监控，通过实时采集的数据与数字模型进行比对，实现对物理流域的实时监控，及时发现异常情况并采取相应措施。

优化调度，基于数字孪生流域的模拟结果和优化算法，进行流域的优化调度，以提高水资源的利用效率和流域的整体治理效果。

在水利部公布的先行先试优秀案例名录钟，属于数字孪生流域有以下项目：

数字孪生黄河建设关键技术研究与应用；

数字孪生淮河防洪“四预”系统应用；

江苏省太湖地区水工程预报调度一体化系统；

数字孪生曹娥江流域防洪应用；

凤凰河小流域山洪灾害防御“四预”；

福州溪源溪小流域（溪源水库）数字孪生平台；

数字孪生潭江流域建设；

面对水污染事件应对的数字孪生深圳河湾流域知识平台；

数字孪生甬江流域防洪应用；

02数字孪生水网

数字孪生水网是以物理水网为单元，利用时空数据作为基础，以数学模型为核心，水利知识为驱动，对物理水网进行数字映射、智能模拟和前瞻预演的过程。它与物理水网同步进行仿真运行、虚实交互和迭代优化，以实现对物理水网的实时监控、联合调度和风险防范。

数字孪生水网的主要特点包括：

数字映射，收集和整合物理水网的相关数据，将其数字化并建立对应的数学模型，以实现对物理水网的准确描述和模拟。

智能模拟，利用建立的数学模型对物理水网进行智能模拟，模拟水流、压力变化、泄漏等情况。

前瞻预演，基于数字模型和历史数据，通过预测和模拟未来水资源供需、水质状况等情况，提前制定应对策略和预防措施。

实时监控，通过实时采集的数据与数字模型进行比对，实现对物理水网的实时监控，及时发现异常情况并采取相应措施。

联合调度，基于数字孪生水网的模拟结果和优化算法，进行水资源的联合调度，以实现资源的高效利用和分配。

例如，先行先试的优秀案例中，包含数字孪生水网的项目有：

嘉兴数字水网应用；

中小河流洪水“精准预报-精准预警-精快预演-精细预案”技术方案；

数字孪生贾鲁河在灾后贾鲁河综合治理工程2022年防洪度汛的“四预”应用；

数字孪生生沂沭泗水系（江苏部分）水文预报模型共享服务；

03数字孪生水利工程

数字孪生水利工程是以物理水利工程为单元，利用时空数据作为基础，以数学模型为核心，水利知识为驱动，对物理水利工程进行数字映射、智能模拟和前瞻预演的过程。它与物理水利工程同步进行仿真运行、虚实交互和迭代优化，以实现对物理水利工程的实时监控、问题发现和优化调度。

数字映射，收集和整合物理水利工程的相关数据，将其数字化并建立对应的数学模型，以实现对物理水利工程的准确描述和模拟。

智能模拟，建立的数学模型对物理水利工程进行智能模拟，以获取对工程运行状态的深入理解。

实时监控，通过实时采集的数据与数字模型进行比对，实现对物理水利工程的实时监控，及时发现异常情况并采取相应措施。

例如，先行先试的优秀案例中，包含数字孪生水利工程的项目有：

智慧工地管理系统在数字孪生建设中的应用；

融合云端渲染、多源异构数据治理、工程安全预测预警、金属结构健康诊断技术的水利工程数字孪生平台；

数字孪生欧阳海灌区水利工程；

数字孪生江津鹅公水库工程建设先行先试BIM技术应用；

三峡大坝在厂1#~5#坝段BIM

04联系与区别

数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生水利工程是以不同的水系统单元为基础，利用数字技术和模型来实现水资源管理和水利工程的数字化、网络化和智能化。

数字孪生流域关注的是整个流域范围内的水资源管理和水环境保护；

数字孪生水网关注的是城市或区域的物理水网系统；

数字孪生水利工程关注的是具体的水利工程项目，包括设计、施工、运行和维护等方面。