福州溪源溪小流域（溪源水库）数字孪生建设项目技术规范书 1 福州溪源溪小流域（溪源水库）数字孪生建设项目 技术规范书 福州市水利局 二〇二三年一月 目 录 第 1 章 总则........................................................................................................... ......................................................................................8 3.1.1 溪源溪小流域防汛“四预”决策平台................................................ 8 3.2 数字孪生平台........................... .................................................................................... 18 3.4.2 溪源溪小流域数字孪生场地适应性改造...........................................18 3.4.3 数字孪生服务器............................

（含农污） 海绵 城市 工程建设 管理 安全运行 流域治理 水厂 管网运营 二次供水 水质管理 漏损控制 设施 运营 运行 调度 巡查 养护 水污水厂 及泥污 排水户 排水 许可 排污口 监督 考核 项目建设管理 考核评估 运维管理 Industry Management Resource Management 行业管理 资源管理 流域（自然循环） 影响区域 治理管理活动 降雨 建“全域互联、全景可视、全程智控”的流域水 利数字孪生平台。 功能介绍 产品介绍 ① 数据底板 提供数据汇聚、数据治理、数据服务等功能，将流域范围地理空间数据和精细化BIM模型按统一 的时空基准有机融合，在此基础上汇聚和治理各类基础数据、监测感知数据、业务数据和外部共享数 据，构成数字孪生流域“算据”基础。 业务 应用 数字孪 生平台 流域防洪系统 实时雨水情、风险预警、应急响应 实时雨水情、风险预警、应急响应 值班值守、洪水防御保障、洪水预演 流域“一张图” 工程设施、水雨工情、视频监控、专题图层 水利工程运行管理 工程概况、巡查巡检 调度运用 数 据 底 板 模型平台 水利专业模型 水文模型 水力模型 调度模型� 智能模型 遥感识别 视频识别 语音识别 可视化模型 自然背景 水利工程设施 流场动态 三维可视化模拟 二维可视化模拟 河流湖泊 植被 建筑 水利数据模型 水利网格模型

..................................................... 20 1 1 总则 1.1 编制目的 按照水利部关于智慧水利和数字孪生流域、数字孪生水网、 数字孪生水利工程建设的工作部署，为推进数字孪生灌区建设， 明确数字孪生灌区的内涵，规范建设内容、技术要求，特制定本 指南。 1.2 适用范围 本指南适用于大中型灌区的数字孪生灌区的规划、设计、实 [2021]323） 《智慧水利建设顶层设计》（水信息[2021]323） 《“十四五”智慧水利建设规划》（水信息[2021]323） 《数字孪生流域共建共享管理办法（试行）》（水信息 [2022]146） 《数字孪生流域建设技术大纲（试行）》 （水信息[2022]147） 《数字孪生水利工程建设技术导则（试行）》（水信息 [2022]148） 《数字孪生水网建设技术导则（试行）》 算、大数据、数字孪生、物联网、人工智能、5G 等现代信息技 术，汇集多种类型的传感终端，构建“天空地”一体的透彻感知 6 体系，实现全时空的泛在感知。 3.1.1.2 灌区数字孪生建设应充分共享数字孪生流域和数 字孪生水利工程监测感知数据，科学规划监测感知体系，扩展 监测项目、加大监测密度、提高监测频次，可参照《数字孪生水 利工程建设技术导则（试行）》的有关规定。 3.1.1.3 监测仪器设备选型应根据现场地形地质条件、工

济发展 的重要抓手。 《数字孪生世界白皮书》聚焦数字孪生世界的关键技术、行业场景与应用发展，梳理 了数字孪生技术基础设施发展情况，深入分析产业化元宇宙发展趋势，技术体系以及包括 城市、工厂、流域、双碳等典型行业的应用场景，旨在为产业界在规划建设数字孪生世界 时提供参考借鉴，助力数字孪生世界的技术演进和产业发展。 杨秦敏 浙江大学控制科学与工程学院教授 在企业数字化转型和政府数字化改革 在于通过数据驱动实现物理世界与虚拟世界的精准映射与动态交互。白皮书提出四大关键 技术能力： 物理感知与数据融合。整合 LiDAR、无人机、物联网等多源异构数据，构建高精度三 维地质模型与实时监测网络，支持黄河流域泥沙冲淤分析、城市内涝预警等场景。 高效建模与轻量化渲染。基于 3D Tiles 流式加载、ENU 坐标变换与 LRU 缓存技术， 实现大规模倾斜摄影模型的秒级加载，突破 Web 端性能瓶颈。 驱动的设备故障预警系统减少非计划停机 30%。 智能算法的融合应用还体现在多源异构数据的实时处理与动态适应上。通过集成传感 器数据、遥感影像与业务日志，大模型可动态优化城市内涝模拟、港口物流调度等复杂场 景。黄河流域泥沙冲淤模型即通过无人机测深数据与智能插值算法，实现水下地形的高频 更新，防洪调度效率提升 40%。此外，基于强化学习的智能决策系统在电网负荷平衡、交 通信号优化中展现出自主进化潜力。 然而，

济发展的 重要抓手。 《数字孪生世界白皮书》聚焦数字孪生世界的关键技术、行业场景与应用发展，梳理 了数字孪生技术基础设施发展情况，深入分析产业化元宇宙发展趋势，技术体系以及包括 城市、工厂、流域、双碳等典型行业的应用场景，旨在为产业界在规划建设数字孪生世界 时提供参考借鉴，助力数字孪生世界的技术演进和产业发展。 杨秦敏 浙江大学控制科学与工程学院教授 在企业数字化转型和政府数字化改革 案例背景 水是生态文明建设的重要基石，流域作为水资源、生态环境和社会经济高度耦合的区 域单元，其管理水平直接关系到区域防洪安全、水资源可持续利用与水生态健康。随着我 国水利信息化水平的不断提升，传统流域管理正向“智慧化”“一体化”方向加速演进， 数字孪生流域成为构建国家水网、保障国家水安全的重要技术支撑与建设目标。近年，国 家及相关部委密集发布政策规划，推动流域治理由“数字化”向“数字孪生化”转型。2023 明确要打造“可观、可测、可算、可控”的数 字孪生体，实现水工程安全运行、洪水风险智能预警、水资源精准调度等核心能力。全国 各省市也因地制宜出台了数字孪生流域建设方案，聚焦重点河流、湖泊、水库及区域性水 网，推动大数据、物联网、遥感、AI 等技术深度融入流域管理全周期。 (2) 解决方案 1 多渠道了解客户： 了解客户最重要的渠道就是和客户直接沟通，不但能确保信息的准确性，还能得到一 些非对外公开的资料（如客户的

津冀、珠三角和 成渝在第一梯队城市引领下形成区域内部自循环的数字生态高地；而山东半岛和中三角城市群正在加速 构建区域性生态。黄河流域形成梯度发展新格局：九大省区中山东、四川数字生态全面发展，河南、陕西、 山西稳步进阶，内蒙古、甘肃、宁夏、青海缓慢增长。黄河流域七大城市群数字生态多样发展，其中山 东半岛城市群以济南和青岛双城驱动，中原和关中平原城市群分别以郑州、西安“单核引领”，晋中、 呼 （三）全国六大城市群向好发展 图 3-5 中国六大城市群数字生态发展水平（2025） 图 3-6 沿黄九省数字生态指数及其一级指标得分（2025） 黄河流域数字生态格局分析 沿黄九省数字生态发展水平差异同样显著。黄河流域涵盖青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、山西、陕西、 河南、山东九省区，简称“沿黄九省”。如图 3-6 所示，根据数字生态指数 2025，山东、四川位居全国 前十，数 期在数字政府、数字经济与数字社会等应用领域进步明显。 这种分化受应用发展水平、政策导向、算力资源、数据要素等基础条件影响，也与人才培养、技术创新 和产业创新等数字能力提升密切相关。 （一）黄河流域九大省区梯队发展 时间维度上，沿黄九省数字生态头部稳步进阶、尾部缓慢增长。如图 3-7 所示，近六年来山东和四 川常年稳居全国前十，各项指标处于全国靠前且逐步提升状态。然而，山东和四川两省在全国处于第二

（1）变化环境下流域极端洪旱致灾机理与风险调控 变化环境下流域极端洪旱灾害是指由于气候变化、人类活动及生态系统变化等因素共同作用，导致流 域内产生超常规洪水或干旱现象，将造成严重的社会、经济和生态损失。此类灾害的发生和演变受降水模式、 土地利用、城市化等多重因素影响，表现出极强的不确定性和复杂性。近年来，以中国郑州“7·20”特大 暴雨灾害、2022 年长江全流域干旱为代表的流域极端洪旱灾害严重威胁区域公共安全，研究流域极端洪旱 安全，研究流域极端洪旱 致灾机理与风险调控具有重大意义。其主要研究方向包括：① 基于“空 – 天 – 地”一体化的多源洪旱灾害 监测与数据同化；② 变化环境下流域极端洪旱事件识别与演变机制；③ 流域极端洪旱致灾阈值及拐（爆） 点预测；④ 流域山洪、骤旱及旱涝急转等突发性灾害致灾风险评价与调控技术；⑤ 大中城市洪涝灾害风险 评价与调控体系。未来的主要发展趋势在于明晰变化环境与流域洪旱灾害的非线性驱动 线性驱动 – 响应机制，研发 机理与数据耦合驱动的洪旱灾害风险大模型，并在此基础上融合多源信息实现对多类型流域洪旱灾害态势 表 6.1 土木、水利与建筑工程领域 Top 10 工程研究前沿 序号 工程研究前沿 核心论文数 被引频次 篇均被引频次 平均出版年 1 变化环境下流域极端洪旱致灾机理与风险调控 151 7 236 47.92 2020.8 2 大模型赋能的城市规划与建筑设计方法 169

度在内的应用系统，建设相互协同的智慧水利业务应 用体系 大数据和传统水模型相互结合，提升水利行业辅助决策支持能力 3.6 智慧水利工程 信息化配套设施覆盖不全 自动化程度落后 各流域管理委员会 各流域管理局及下属管理机构 各省水利厅 各地级市水利局及下属单位 业务协调能力欠缺 监管手段匮乏 03.解决方案 奥格智慧水务 AWater 23 AWater奥格智慧水务综合解决方案 设施不到位，导致洪涝灾害频发与水资源匮乏并存； 2.流经主城区的萍水河（外河）、五丰河（内河）河道较窄，行洪能力不足，尤其是五丰河，沿岸时常 发生漫堤事件，并且萍水河水位常高于五丰河水位运行，导致外河水位倒灌，加深五丰河流域内涝程度。 作为国家海绵城市建设第一批试点城市，萍乡市启动了海绵城市的建设，同时也配套建设了海绵设施管 控平台。 建设内容 建设了1个运营指挥中心、1个数据中心，8个应用子系统，即“118”。平台集成了海绵城市一体化管控平 平台通过监控记录设施运行情况，为海绵设施运行和绩效评估提供依据，通过综合管控手段全面提升海 绵城市的整体运行效率和综合管理水平，优化海绵设施调度，强化城市抗防洪防涝能力。 建设成效 平台整体管控设施主要是五丰河、萍水河流域的水利设施，实现单个设备的远程控制，多泵站、多调蓄 池及其它排水设施的联合调度，以及设备、人员的统一安排与调度；通过设施运行状态综合监测和综合调 控，构建“上截，中蓄，下排”的大排水系统智慧调度

低涵、橡胶坝低涵、综合泵站、橡胶坝、听雨路河湖连通管(设计阶段)和听雨路水闸 (设计阶段)。 石塘水库：石塘水库位于湘江水系一级支流龙王港河流域。枢纽工程坐落在湖南 省长沙市岳麓区梅溪湖街道中塘村境内，是湘江一级支流龙王港流域的一座小Ⅰ型水 库。水库集雨面积 2.09km2，占龙王港河流域面积的 7.6%。石塘水库现状死水位为 46.9m，死库容为 2.1 万 m3，正常蓄水位为 59.44m，正常蓄水位库容 息化、智慧化”将是未来“智慧城市”建设的必然要求。 随着我国推进新“四化”和生态文明建设步伐加快，长沙市提出着力建设“三市” 的发展定位，对水资源支撑保障能力提出了更高要求。从流域综合管理出发，结合国 内外先进水资源管理理念，利用现有高新科技手段，提出符合流域水资源特点的智慧 管理体系和模式，不仅是对水资源进行优化配置、提高水资源利用效率的需要，也是 保护水生态环境、确保水资源的持续开发利用的迫切需求；不仅事关城市涉水事业发 水资源综合利用调度系统与防汛监控预警系统 建设 2 个水位雨量站、4 个水位站、4 个阀门监控站、1 个泵站监控站、1 个流量 监测站、8 个高清视频监控站。根据获取的水位、雨量、流量数据，结合流域内各雨 水排口汇水面积等水文资料，对梅溪湖的补水量与排水量进行水情监测、预报及预警。 通过分析水情数据信息，对补水、排水相关阀门、水泵等设备进行远程控制，实现水 资源综合调度与防汛指挥决策的统

水风光储综合开发项目设计应分析项目建设条件，主要包括水文气象、地形地质、 建设征地移民安置、环境保护和水土保持、施工条件、接入系统、用地条件、区位条件， 并应满足下列要求： 1 结合本项目涉及流域和临近流域的水文气象及自然地理特征资料，流域或区域 水利水电工程、水土保持等人类活动影响资料，区域水文气象综合分析研究成果等，分 析水文气象基本资料、计算参数和成果的合理性。 2 分析项目区的地形地质条件和主要工程地质问题，天然建筑材料的分布、储量 内的出力特点，分析水电站的调 节能力，计算综合开发项目的能量指标。 4 具有季调节能力及以上的水库电站，在进行多能互补分析时，水库与电站运行 方式应统筹考虑电力系统需求、综合开发项目总体效益、流域梯级效益。 5 水电站机组机型及主要参数选择、接入系统设计，应考虑水风光储互补运行的 需要。 6.3.3 抽水蓄能电站工程设计应符合下列规定： NB/T 11554 – 2024 14 1