作者：刘杰（中国水利水电科学研究院减灾中心高级工程师）

　　2025年6月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于全面推进江河保护治理的意见》，要求“健全江河保护治理制度”“形成江河哺育人民、人民守护江河、人水和谐共生的江河保护治理格局”“全面推进幸福河湖建设”，为全面推进幸福河湖建设指明了前进方向。

　　当前，我国正处于推进水利高质量发展的关键时期。水利部明确提出要“加快构建具有预报、预警、预演、预案功能的智慧水利体系”。这一部署标志着我国水利管理正经历从传统经验决策向数字化、智能化、精准化的深刻变革，为有效提升水旱灾害防御能力、优化水资源配置格局、改善水生态环境质量提供了全新的技术路径和实施载体。

　　筑牢“四预”技术根基，提升水旱灾害防御能力

　　过去，治水更多依靠前辈们的经验与勇气。而今天，我们正在利用数字孪生水利这项技术重塑治水范式，逐步实现“经验驱动”到“数据驱动”。这个与物理世界一一对应的数字水利孪生体，它不是一个简单的电子沙盘，而是一个能够实时感知、动态仿真、智能决策的“活”系统。孪生体上跳动的每一个数据，都来自遍布流域的万千个“神经末梢”。例如，卫星遥感监测着水域变化，水下传感器传输着水质信息，无人机巡护着堤坝安全。所有这些数据汇聚成一条数字化的江河，让我们能“透视”水下的暗流，也能“预见”未来的洪峰。

　　其中，“预报”基于多源监测数据和智能算法，对未来水文情势进行精准预测；“预警”通过设定动态风险阈值，及时发布风险提示；“预演”利用仿真模拟技术，对多种调度方案的效果进行动态推演；“预案”则通过方案比选和优化，形成最优决策建议。这四个环节环环相扣，形成了从情势研判、风险识别、方案优化到决策执行的完整闭环。

　　在2024年长江1号洪水应对中，数字孪生水利“四预”技术发挥了关键作用。通过精准预报和智能预演，支撑长江流域控制性水库群联合拦洪约165亿立方米，有效避免了长江干流洞庭湖出口附近河段及洞庭湖区水位超保证水位，防止了城陵矶附近地区蓄滞洪区和洲滩民垸的分洪运用。据测算，此举减少直接经济损失约520亿元，减淹耕地约260万亩，避免转移人口约200万人，充分展现了数字孪生水利“四预”技术在重大洪水防御中的支撑性作用，有效守护人民生命财产安全和经济社会发展的成果。

　　创新技术突破，驱动水利管理效能跃升

　　数字孪生水利“四预”体系建设取得显著成效，得益于一系列新一代信息技术的突破性进展。例如，中国水利水电科学研究院聚焦水利大模型研发，在精准预报方面，通过研发大模型变结构、产汇流算法及参数自适应技术，提升了水文预报精度，相比传统方法精度提高20%以上。基于智能优化算法的大规模参数率定引擎，将全流域分布式模型的参数率定时间从“数周级”缩短至“小时级”，实现了预报效率的质的飞跃；在智能预演领域，基于AI洪水预报模型，实现了秒级完成的洪水演进模拟，较传统数值模型计算效率提升数十倍。而正逆双向联合推演技术，通过“正向预测”洪水演进过程，与“逆向溯源”受灾情况，为灾情评估和调度复盘提供了全新的技术手段。数字孪生模型平台通过真实预演功能，为防洪调度决策提供了直观、可靠的科学技术支撑；在精准预演方面，构建了“模型驱动+数据驱动+高保真渲染”三位一体的预演技术体系，基于“一硬一软，一横一纵”串并行架构的超大规模耦合模型，完成秒级的洪水演进模拟，较传统数值模型计算效率提升数十倍，为快速生成和比选大量调度方案提供了可能。

　　构建智慧决策体系，推动管理模式深刻变革

　　数字孪生水利“四预”系统的建设，正在深刻改变传统的水利管理模式。通过将管理的关口前移，构建“感知-认知-决策”一体化协作的技术体系，实现了复杂防洪任务的动态分解与协同执行。

　　在山东省大汶河流域的实践中，数字孪生“四预”系统已成为防汛抗旱指挥决策的核心支撑。系统能够快速模拟不同降雨情景下的洪水演进过程，精准预测洪峰流量和到达时间，为水库调度、蓄滞洪区运用等决策提供科学依据。该技术体系已成功支撑2023年至2025年期间的防洪调度决策，显著提升了工程安全管理水平，实现了从被动应对向主动防控的转变。

　　当前，为推动数字孪生水利“四预”技术深入发展，众多专家学者与研究机构正将研究焦点集中于如何通过新一代信息技术的深度赋能，推动从技术“可用”到“好用”的精准智能跃升、从“单点”到“全域”的业务协同贯通、从“孤岛”到“生态”的标准共享共建。随着新一代信息技术的快速发展和在水利行业的深度融合应用，数字孪生水利“四预”技术将向着更加精准、智能、协同的方向发展。未来，要通过持续创新推动模型精度提升，通过深化应用拓展覆盖范围，通过标准建设促进协同共享，最终建成覆盖水旱灾害防御、水资源调配、水生态治理等多业务的智慧水利体系，为保障国家水安全、促进人与自然和谐共生的现代化，构筑起一道更加坚固、智慧的防线，谱写新时代水利事业高质量发展的崭新篇章。

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