由企业网d1net、中国企业数字化联盟和信众智(cio智力输出及社交平台)共同主办的2024北京部委央国企及大型企业cio大会于1月20日在京圆满召开。本次大会汇聚了百余位央国企部委及大中型企业cio、信息主管以及数字化一线厂商，以“数智赋能可持续发展”为主题，围绕数据治理、bi、数据合规、数据入表、人工智能大模型、分布式云、安全等数字化技术应用，数据战略规划与实践、大模型在行业中的落地实践、数字化转型实践等热门议题展开深入探讨。
国家水利部信息中心蔡阳阐述了智慧水利建设的重要性，特别是数字孪生水利体系的建设，及其在流域防洪方面的应用实践。
蔡阳强调，智慧水利建设是推动新阶段水利高质量发展的关键路径之一。数字孪生水利体系的建设是实现智慧水利的重要措施，统筹建设数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生水利工程，实现具有预报、预警、预演、预案(即“四预”)功能，旨在提升水利治理管理的数字化、网络化和智能化水平。
蔡阳详细介绍了数字孪生水利的定义和内涵，包括其在流域、水网和水利工程方面的应用。数字孪生技术通过物理流域、水网和水利工程的数字映射和智能模拟，实现对这些系统的实时监控、问题发现和优化调度。
蔡阳还介绍了数字孪生水利建设面临的发展机遇和挑战，以及建设目标和实施路径，包括顶层设计、技术攻关、先行先试和推广建设等方面。蔡阳特别强调，通过数字孪生技术，可以更加有效地应对如海河流域性特大洪水的防御。
以下是现场速记。
国家水利部信息中心原主任 蔡阳
蔡阳：很高兴有这个机会来这儿跟大家进行交流。
今天的主题是数据赋能。对于水利部来说，现在还是很具体。第一是重视数据，第二进行智能化。对于我们来说，我们现在开展的是以数字孪生水利来赋能我们的水利工作。我今天介绍的主要是数据赋能海河23·7流域性特大洪水。
水利部推动水利高质量发展，把推进智慧水利作为推动水利高质量发展的六条实施路径之一。怎么来推进智慧水利?主要采取的方法是开展数字孪生水利建设，把它作为一个实施措施。我们是2021年开始，2021年进行了顶层设计，2022年、2023年进行了先行先试。我们开展的先行先试是水利部本级、流域管理机构、省级水行政主管部门全面开展先行，根据不同的重点和各自的情况来进行选择先试，所以经过两年的先行先试，我们取得了很多成功的经验，其中赋能我们海河23·7流域性特大洪水比较典型，所以我今天主要是围绕着这方面来介绍。
介绍两方面：
第一关于数字孪生水利。
第二应用实践。
数字孪生水利是什么?这是一个定位。我们一开始提出来的是智慧水利，我们把它作为全局性的大目标，建设数字孪生水利是当前重要的、主要的实施举措，具体是统筹建设数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生水利工程，构建具有四预功能的数字孪生水利体系。
什么是数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生水利工程?数字孪生流域是以物理流域为单元、时空数据为底座、数学模型为核心、水利知识为驱动，对物理流域全要素和水利治理管理活动全面进行数字映射，目的是实现实时监控、发现问题、优化调度新型基础设施。对于水网、水利工程也类似。我们通过这三个数字孪生的建设来实现流域防洪、水资源管理与调配，这是两个核心业务和其他业务的的预报预警预演预案(“四预”)功能的综合体系，我们是这样对它定义的。
我们的目的是要实现水利业务的四预，首先是预报，对不同时期定向定性分析预报，来延长预见期，提高预报精度。预报是基础，同时预报以后来进行预警，来对启动预警提供指引。预演是关键，通过预演发现问题选择最优方案。最后是预案，选择了最优方案以后，具体执行，并实施预案。比如一旦有洪水下来以后，要淹到哪些地方，我们选择了最优的调度方案以后，我们还要进行具体的操作，谁来调度，怎么调度，怎么执行，怎么来进行人员的撤离等等，这是预案，预案是到最后实现、执行的目的。
为什么要做?第一是党中央国务院的决策部署，特别是二十大报告提出要加强数字中国建设，《数字中国建设整体布局规划》提出要构建以数字孪生流域为核心的智慧体系，最关键为什么要做数字孪生?我们不是单纯为了追求新技术，而是水利的客观需要。水利是一个大物理尺度的系统，无法通过物理实验验证所有边界条件。只有通过在数字空间为物理世界构造出一个孪生体，通过历史和实时的各类信息的有效汇集，虚拟再现真实的复杂系统，进而对物理水利实时监控、发现问题、优化调度。
我们的调度对象越来越复杂。保护对象也越来越复杂。保护目标也不一样，过去主要是防汛保护，现在有防汛、供水、水生态、航运等等一系列调度目标，多元化。
建设的目标，水利部要把它作为一项六大实施路径，到十四五末我们要建成水利部七大江河的数字孪生流域。骨干水网中的数字孪生南水北调中线基本建成，省级数字孪生水网要取得突破。一些重大的水利枢纽数字孪生水利工程也要基本建成，特别是大江大河的重要枢纽。在重要的防洪地区实现“四预”，要基本实现水资源与调配的“四预”，其他的重要业务包括农村供水、水土保持、河湖管理等业务水平也要有大幅度的提升，水利数据共享和网络安全保护能力要明显增强。
实施路径，我们从2021年开始进行全面的顶层设计，从行政的、规划的、工作的包括技术层面都出台了相关的制度，我们梳理了20几部的技术文件。同时开展技术攻关，我也负责了一个重点研发计划，专门开展监测感知、模型平台、仿真推演化等方面的技术攻关。
先行先试，我们是开展了两年的先行先试。近期正在对先行先试进行全面总结。
推广建设，现在水利部首个数字孪生水利建设的重大项目，长江流域的全覆盖已经开工建设了。数字孪生流域的建设工程也在积极推进，准备今年要启动建设。中央财政在去年四季度增发了2023国债1万亿，1万亿中主要是水利灾后重建和弥补防灾、减灾、救灾的短板，其中也涉及数字孪生水利的内容。
第二.说一下实践。
这个实践主要是对海河23·7洪水防御的主要介绍。
一.雨水情特点。
1.地域重要，涉及重要的城市、重要的基础设施都很多。
2.人类活动剧烈。
3.地下水超采严重。
4.源短流急。今年很明显，特别是永定河。我们算了一下，从降雨到形成雨峰、洪峰，这个时间非常短，几个小时就到。所以很多时候如果没有提前储备，是无法进行预判的。在去年7.28到8月1日，受台风杜苏芮北上与冷空气交绥影响，海河发生流域特大洪水，永定河和大清河发生特大洪水，子牙河发生大洪水。
这次洪水有五大特点：降水范围广总量大、暴雨时空集中强度大、洪水并发量大、涨势猛，径流总量大地下水回补多。
我们是怎么做的?基于数字孪生海河来实现流域防洪“四预”。
首先怎么构建数字孪生海河?我们基于水利一张图构建数字孪生平台，洪水期间我们积极利用各种技术手段来强化天空地多源信息融合夯实数据基础。
持续完善模型平台，开发知识平台，强化算法核心。
在现有基础上x86的云平台扩展了信创云平台。
在算据方面，首先在基础算据方面。要构建数据底板，用激光雷达倾斜摄影来构建海河流域高精度的地理空间的数据底板，汇聚更新了海河流域的洪流，大中型水库以及堤防的基础设施，进行持续不断更新。同时注意复核海河流域水库与测站，实现堤防、进退洪闸、安全区等八类对象，同时建立水库管理单位、水库责任人等的动态更新机制，这是基础数据，相对是静态的数据。
在动态数据方面，这次为什么说数据赋能?确实是这次体现的非常充分。我们如果是按照传统的做法来打，去年的海河流域不可能取得这样好的成果。在这个方面我们加强天空地一体化监测，全方位感知暴雨洪水态势。
首先是汇集实时监测水情信息，包括地面信息、常态信息。
第二利用天空的包括利用气象卫星和测雨雷达进行精细化降雨监测，发布测雨雷达预警。同时用卫星遥感数据，无人机航摄数据、视频监视点位滚动跟踪洪水演进。天空地信息融合应用，使得持续地跟踪、跟进我们的洪水。
举个例子，我们通过遥感影像来跟进东淀蓄滞洪区，可以监测洪水演进的情况，自8月1日启用，8月9日大清河以北基本全部蓄水，遥感影像最能清晰反应，其他的无法直观反应。大家都很关心蓄水的情况，因为涉及到人员撤离涉及到撤离以后的返回问题。
利用卫星遥感来跟踪监测动态，通过卫星遥感发现了滩里干渠的溃口，监视它有没有扩展的可能，涉及到人员撤离的问题，通过遥感和卫星都看得很清楚。
这次通过无人机，加强多源信息融合验证，确保险情信息准确可靠。当时利用遥感影像初步判定了白沟河右堤出现缺口。我们当时就很快利用无人机去进行拍摄，发现是由于我们的涵闸出现问题，从涵闸渗水过来，我们通过无人机很快确定了它的险情到底是什么样的，这样我们就很快作出了决策，明确抓紧把它进行修补。因为当时有一些人提出要撤离，准备放弃，在这样的情况下很快作出决策，加强了防守，到最后也成功了。
另外一个是通过我们的视频，这次由于永定河的水很大，所以永定河的重要国家水文站都被冲垮，冲垮的情况下，我当时记得很清楚，7月31日从10点多钟，我们当时一天都在防汛会商室，10点以后就没有信息，没有信息就无法决策，没有数据无法决策。当时我们部长跟北京市水务局局长打电话怎么没有信息过来?北京市水务局局长说你还要我报信息呢，我现在正在用直升机准备施救，确实没办法。这时我们通过视频来进行监视，这个时候就调用视频，这是卢沟桥的情况，我们看看它沿永定河的视频监控，跟着洪水行进过程来进行监测。我们当时确实是通过天空地，地面当时的水文站已经冲垮了，利用这些手段来支撑我们的决策。
另外是优化的算法，这个算法实际涉及到人工智能，我们还是主要利用我们水利专用模型包括智能设备的模型，我们集成预报方案，构建模拟仿真方法构建算法。我们要搭建高性能计算的环境来提升我们的算力，同时我们优化会商环境。通过视频连线对出现洪水的地方进行水情监测。
构建了数字孪生海河以后不是目的，目的是实现防洪的“四预”。这个“四预”是根据数字孪生海河提供的算据、算法、算力来进行“四预”。首先是预报，实现空中降雨时就要预报，这就对我们包括降雨的预报都提高很多要求，今年是第一次尝试使用。依据预报，7月28日启动三级响应，7月25日提前5天研判，到最后启用了8个，我们是提前了5天。预报精准度达到80%，提高了15%，这里数据发挥很重要的作用。
预警，对未来三小时内可能发生强降雨的地区进行自动风险预警，而且信息直达一线。
预演，预演是关键，我们这次构建了永定河东淀洪水演进模型，同时通过航测数据动态调整它的参数，提前3到4天预测东淀水头演进的构成，及最大可能淹没的范围，提前4天准备预判了不启用分洪区。决定不启用了，人员的撤离情况就不一样，所以在这样的情况下，同时我们提前9到10天预测了永定河退水的时间，为科学应用提供了支撑。
预案，我们在此期间制定15个预案，发布6个调令，转移近百万人口。
通过这次的洪水，我们调度了84座大中型水库，防洪最关键的还是调度，只有通过调度才能拦洪，之后把高的洪水削峰，本来1万个流量下去，通过拦截只有4000，这个流量就完全不一样。累计拦蓄洪水超过28.5亿，平均削峰率达到65%，增蓄水量27.2亿立方米，通过科学的调度，去年海河没有出现群死群伤。各类水库无一垮坝，这还是很了不起的。
这上面说的数据赋能，实现了突破。到最后我们部长，他说我们有六个突破，我在这跟我们今天的数字合在一起。天空地一体化的信息感知、全息感知，这是数据赋能。开展卫星云图和雷达预警，我们深度挖掘，构建了数字孪生海河，并且实现了防洪流域的“四预”提升。
最后我提几点体会：
数据赋能首先要有全息的感知，这是基础。所以我们要强化天空地一体化的感知，强化共享，实现物理水利的全要素、全过程的数字孪生。
要对数据进行治理，这是重点，要强化数据清洗、数据整合、数据安全和合规性等，确保数据的质量、可靠性、安全性。
强化挖掘，这是关键。要通过统计学、机器学习、人工智能技术应用来发现潜在的模式、关联和规律。
数据赋能要实现智能应用，这是目的。通过我们构建数字孪生流域，数字孪生水网、数字孪生工程实现流域防洪业务功能“四预”功能的体系，从而来提升我们水利治理管理的数字化、网络化、智能化的水平。
我的介绍就到这儿，谢谢大家!