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水 利 学 报

２０２３年 １０月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５４卷 第 １０期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２３）１０ － １１４１ － １０

智慧长江建设关键技术难点与解决方案的思考与探索

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黄 艳 ，张振东 ，李 琪 ，王权森 ，陈瑜彬 １
（１．水利部长江水利委员会，湖北 武汉 ４３００１０；２．长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北 武汉 ４３００１０）
摘要：以数字孪生长江为支撑的智慧长江是水利高质量发展新阶段下加快实现安澜长江、绿色长江、和谐长江、
美丽长江目标的重要新型基础设施。本文围绕智慧长江建设近期目标，阐述了以数字孪生长江为支撑的智慧长江
建设需求、发展背景、建设目标与总体框架。结合数字孪生长江试点项目，阐述了模型平台、知识平台以及重点
业务应用建设的现状与存在的重点与难点问题。以问题为导向，重点介绍了模型通用化标准制定、数据驱动方法
与机理模型的融合以及模型配置工具的应用，提出了防洪调度知识图谱构建新方法。以此为基础，阐述了具备正
向模拟与反向推演功能的水工程智慧调度业务应用。最后探索了新老系统衔接与融合的实现路径，为推进智慧长
江建设提供技术支持。
关键词：智慧长江；数字孪生长江；模型平台；知识平台
文献标识码：Ａ
中图分类号：ＴＶ２１ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２３００１５

１ 研究背景

１．１ 智慧长江建设需求 长江流域是我国重要 的战略水 源 地、水 电能 源 基 地、黄金 水道 和 生物宝
库 ［１］ 。“十四五” 阶段，为提高水利信息化支撑流域管理治理能力，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实施路径和最显著标志之一，将数字孪生流域建设作为推进智慧水
利建设的核心与关键 ［２］ 。
１．２ 以数字孪生长江为支撑的智慧长江发展背景 ２０２２年水利部颁发的 《数字孪生流域建设技术大
纲》 中明确指出，数字孪生流域是智慧水利的核心。国内外学者与研究机构也在数字孪生水利领域进
行了大量的研究与探索，Ｇｒｉｅｖｓｏｎ等 ［３］ 在 《水行业的数字化战略转型》 一书中提出 “数字孪生体” 将
数据转化为系统的数字模拟，提供更广泛的视角场景帮助用户做出更具时间相关性和可操作性的决
策，是支撑智慧水管理的重要工具，并介绍了城市管网、中水回用设施等数字孪生体的建设应用，探
讨了数字孪生和智慧水利在服务水管理升级转型中的战略作用 ［４］ 。２０１９年欧盟发起由欧洲航天局牵头
建设的 ＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＥａｒｔｈ（ＤｅｓｔｉｎＥ）计划（ｈｔｔｐｓ：??ｄｉｇｉｔａｌ － ｓｔｒａｔｅｇｙ．ｅｃ．ｅｕｒｏｐａ．ｅｕ?ｅｎ?ｐｏｌｉｃｉｅｓ?ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ － ｅａｒｔｈ），
旨计划在 ２０２３年创建一个由数据湖、核心服务平台、数字孪生体构成的数字孪生地球，用于监测自
然和人类活动对地球的影响，预测极端事件并调整政策以应对与气候变化相关挑战。目前我国也正在
大范围开展 ９４项数字孪生流域和数字孪生工程先行先试建设工作项目，旨在构建 “数据底板 ＋ 模型
（知识）平台” 的数字孪生平台，支撑构建防洪、水资源管理、工程安全管理等智慧业务应用 ［４］ 。由上
述案例可以看出，涉水数字孪生体及其支撑的管理业务建设和应用是当代水管理智慧化进程的建设重
点，构建可支撑以工程联合智能调度为主要手段的防洪、水资源管理与调配等业务应用的数字孪生长

收稿日期：２０２３ － ０１ － １０；网络首发日期：２０２３ － ０８ － ３０
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２３０８２８．１１５１．００２．ｈｔｍｌ
基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目（５２００９０７９）；湖北省博士后创新实践岗位（２０２２ＣＸＧＷ００４）
作者简介：黄艳（ １９７１ － ），博士，正 高 级 工 程 师，主 要 从 事 水 文 水 资 源、水 利 信 息 化、流 域 防 洪 和 水 资 源 管 理 与 调 度 等 研 究。
Ｅ － ｍａｉｌ：ｙｈｕａｎｇ＠ｃｊｗｓｊｙ．ｃｏｍ．ｃｎ
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