5月下旬，走进水利部淮河水利委员会防汛调度设施二楼的水情值班室，淮委水文局工作人员正在为2023年淮河防洪调度演练做调试准备。巨大的电子显示屏上，跳动的数据、富有科技感的淮河流域图、动态的工程调度三维仿真场景跃然显现，实时显示着各监测站的降水、水位、流量等情况。工作人员告诉记者，这就是数字孪生淮河防洪“四预”（预报、预警、预演、预案）系统，它将为今年流域汛期防洪“四预”决策提供技术支撑。

数字孪生技术助力科学决策

跟随工作人员的演示，记者轻松点击鼠标，一个数字化的淮河流域场景便在电脑中即刻生成。输入“王家坝闸”，水闸地理环境、闸门运行状态实时呈现。作为淮河流域防汛备汛的“智慧大脑”，数字孪生淮河实现了对“真实淮河”洪水防御全过程、全链条模拟；实现了调度方案正向预演、逆向推演，并通过多方案比选，为精细化调度提供高质量的技术支撑。

“数字孪生淮河就是将现实世界中的淮河‘装进’计算机，将‘真实淮河’的实时变化反映在‘数字孪生淮河’中，并借助‘数字孪生淮河’直观、快速、准确地推演出各种因素对‘真实淮河’造成的影响。”工作人员介绍。

据气象预测，今年淮河流域主汛期气候状况为一般到偏差，降水阶段性变化明显。淮委水文局已经做好了应对准备。

淮委水文局利用初步建成的数字孪生淮河（出山店水库—正阳关河段）防洪“四预”系统，选取2021年郑州“7·20”特大暴雨洪水并移植至淮河流域暴雨多发区之一淮河上游桐柏山区，流域雨情、水情本底条件采用2021年7月18日实际情况，开展防洪调度“四预”演练，检验在遭遇大暴雨时“四预”系统的应对能力和流域水库、河道、蓄滞洪区等现状防洪工程联合调度运用效果及防御能力，为做好主汛期洪水防御下好先手棋，打好主动仗。

智能化模拟实现智慧调控

数字孪生淮河（干流出山店水库—王家坝河段）先行先试，目前已建设了高标准“三级数据底板”，构建了精细化“五大专业模型”，建立了智能化防洪“四预”系统，实现了正阳关以上流域防洪智能化模拟。

“防洪‘四预’系统采用自主研发的淮河分布式水文模型，构建了高性能一、二维水动力学洪水模拟计算模型，利用分布式并行算法，实现预报预警实时化。整个王家坝以上流域模拟计算和展示时间不到2分钟，每个蓄滞洪区洪水演进全过程计算均可在50秒内完成。”工作人员介绍，由此可实现王家坝以上流域洪水过程快速、实时、精细化预报，解决了防洪“四预”中预报的关键难题。自动预报功能实现了2小时自动更新、全天候实时滚动预报。

智能化防洪“四预”系统运用自主研发的暴雨动态时空移植模拟功能，在二、三维地图上实现了任意暴雨场景向任意区域的动态时空移植和洪水预演。通过洪水模拟仿真三维可视化展示技术，可以实景化预演“数字淮河”中的超大规模洪水演进过程。在淮河干流、主要行蓄洪区、重点工程的三维仿真场景中，洪水期间淮干河道、重要防洪节点的洪水态势及蓄滞洪区分洪过程得以实时动态全景展示，解决了流域超大场景洪水快速预演的关键技术难题。

智能化防洪“四预”系统与淮河洪水预报调度一体化系统的无缝集成，全面提升了系统的实用性和时效性，大幅度提升了多情景“四预”功能。

巩固提升推动持续发展

建设数字孪生流域是推动新阶段水利高质量发展的重要路径之一，也是强化流域治理管理的必然要求。近年来，淮委按照水利部数字孪生流域建设的部署要求，全力推进数字孪生淮河建设。

数字孪生淮河（干流出山店水库—王家坝河段）建设先行先试工作成效显著，获得水利部中期评估和案例评选双优；数字孪生南四湖二级坝先行先试建设工作基本完成，搭建了南四湖流域L1级、湖区和闸区L2级、水闸L3级数据底板，研发了南四湖流域洪水预报、洪水演进等水利专业模型，建立了具有“四预”功能的防洪智能应用系统，凝练形成了“基于‘四预’的南四湖洪水精准管控过程模拟”等一批亮点技术。

在探索建立“基建﹢数字孪生”模式，重点孵化了数字孪生淮河蚌浮段、数字孪生沂沭河上中游堤防加固工程等数字孪生水利建设项目的基础上，淮委还将积极推进水资源管理、水利工程建设与管理、河湖管理、水土保持管理等业务建设。通过数字孪生工程建设，基于建设的数据底板、模型库、知识库等，在孪生引擎的驱动下，发挥数字孪生工程的数字映射、智能模拟、前瞻预演作用，为水利工程的安全智能分析预警、防洪兴利智能调度、生产运营管理、综合决策支持等提供技术支撑。

（原文刊于2023年5月25日《中国水利报》1版）