2021年推進數(shù)字孿生流域建設工作會議和2022年全國水利工作會議明確提出，數(shù)字孿生流域建設是推進智慧水利建設的關鍵和核心，必須加快推進。

　　2022年以來，水利部先后出臺《數(shù)字孿生流域建設技術大綱（試行）》《數(shù)字孿生水網(wǎng)建設技術導則（試行）》《數(shù)字孿生水利工程建設技術導則（試行）》《水利業(yè)務“四預”基本技術要求（試行）》《數(shù)字孿生流域共建共享管理辦法（試行）》等系列文件，細化明確了數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生水網(wǎng)、數(shù)字孿生水利工程、水利業(yè)務預報—預警—預演—預案（以下簡稱“四預”）等建什么、誰來建、怎么建以及如何共享等要求，為各級水利部門智慧水利建設提供了基本技術遵循。

　　一、數(shù)字孿生流域的提出

　　推進數(shù)字孿生流域建設是水利部黨組貫徹落實習近平總書記關于網(wǎng)絡強國的重要思想、針對水利業(yè)務工作特點，綜合分析水的自然屬性、中國特色社會主義制度以及現(xiàn)代信息技術發(fā)展現(xiàn)狀而提出的。

　　1.數(shù)字孿生流域的提出背景

　　“孿生”概念起源于20世紀60年代美國航天“阿波羅計劃”，主要是在太空和地面同步運行兩個幾乎完全相同的航天器，從而通過檢查地面航天器的狀態(tài)輔助處理太空航天器遇到的緊急事件。2003年前后，邁克爾·格里夫斯（Michael Grieves）教授在美國密歇根大學的課堂上提出數(shù)字孿生的設想并隨后將其應用于制造業(yè)。2010年，美國國家航空航天局（NASA）的技術報告中正式使用了“數(shù)字孿生”一詞。隨著研究的不斷深入和新一代信息技術的發(fā)展，城市管理、交通、建筑、制造等越來越多的領域開始應用數(shù)字孿生。例如，工業(yè)制造領域，通過數(shù)字建模對產(chǎn)品的設計、生產(chǎn)、維護等環(huán)節(jié)進行實時動態(tài)仿真，繼而反映機器設備的全生命周期過程。航空航天領域也從傳統(tǒng)物理制造升級為智能制造，如航空發(fā)動機先進企業(yè)可以不生產(chǎn)原型和樣機，也不進行風洞實驗，首先構建數(shù)字孿生體，嵌入溫度、轉速等物理參數(shù)，并在數(shù)字空間反復進行虛擬仿真實驗，得到最優(yōu)的幾何形狀、材料配比以及推力、燃油消耗率等各類參數(shù)，最后才在生產(chǎn)線上制造物理發(fā)動機。

　　隨著新一代信息技術飛速發(fā)展和廣泛應用，物理世界和數(shù)字世界界限逐漸模糊，數(shù)字孿生城市等應運而生。顯然，“數(shù)字孿生”不再僅僅是一種技術，而是一種發(fā)展模式、一種轉型路徑、一股推動行業(yè)變革的動力。

　　數(shù)字孿生運用于自然界的案例相對較少，2021年10月21日歐空局理事會提出了“目的地地球”計劃。計劃在未來5到6年內分兩批逐步實施，首批開發(fā)的兩個數(shù)字孿生是關于天氣誘發(fā)的地球物理極端現(xiàn)象的數(shù)字孿生和氣候變化適應的數(shù)字孿生。天氣誘發(fā)的地球物理極端現(xiàn)象的數(shù)字孿生，將為評估和預測極端環(huán)境提供能力和服務，決策者將能夠更精確地預測極端自然事件的發(fā)生和影響，如洪水和森林火災；氣候變化適應的數(shù)字孿生將支持在區(qū)域和國家層面分析性見解的產(chǎn)生和情景預測，以在區(qū)域和國家層面支持氣候適應和緩解政策。作為一個里程碑，這兩個“數(shù)字孿生”預計將在2030年12月推出。

　　2021年4月，水利部部長李國英高位推動智慧水利建設總體設計，明確提出了數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化建設目標，闡釋了智慧水利建設中數(shù)字孿生流域的定位和作用，構建了“2+N”智慧水利業(yè)務體系，提出了智慧水利業(yè)務的“四預”功能，并對任務分工和保障措施提出了具體要求。2021年6月28日，水利部黨組召開“三對標、一規(guī)劃”專項行動總結大會提出，要推進智慧水利建設，按照“需求牽引、應用至上、數(shù)字賦能、提升能力”要求，以數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化為主線，構建數(shù)字孿生流域，開展智慧化模擬，支撐精準化決策，全面推進算據(jù)、算法、算力建設，加快構建具有預報、預警、預演、預案功能的智慧水利體系，至此“數(shù)字孿生流域”首次正式提出。數(shù)字孿生流域是以物理流域為單元、時空數(shù)據(jù)為底座、水利模型為核心、水利知識為驅動，對物理流域全要素和水利治理管理活動全過程進行數(shù)字映射、智能模擬、前瞻預演，與物理流域同步仿真運行、虛實交互、迭代優(yōu)化，實現(xiàn)對物理流域的實時監(jiān)控、發(fā)現(xiàn)問題、優(yōu)化調度的新型基礎設施。

　　2021年12月23日水利部召開推進數(shù)字孿生流域建設工作會議，李國英部長全面系統(tǒng)闡述了為什么要建設數(shù)字孿生流域、怎樣建設數(shù)字孿生流域、如何保障推進數(shù)字孿生流域建設等重大問題，指導當前和今后一個時期全國水利系統(tǒng)推進數(shù)字孿生流域建設。

　　進入2022年，根據(jù)水利業(yè)務特點，水利部又先后提出數(shù)字孿生水利工程、數(shù)字孿生水網(wǎng)并進行頂層設計，至此數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生水網(wǎng)和數(shù)字孿生水利工程共同形成水利數(shù)字孿生系列，三者分別是物理流域、物理水網(wǎng)、物理水利工程在數(shù)字空間的映射，三者的關系決定于三個物理實體的相互關系，它們互不替代、各有側重、相對獨立、互聯(lián)互通、信息共享。

　　考慮到數(shù)字孿生流域最能體現(xiàn)水利特點也是最早提出，因此下述以數(shù)字孿生流域來代表水利數(shù)字孿生系列。

　　2.為什么智慧水利建設要以數(shù)字孿生流域建設為核心

　　推進智慧水利建設要以數(shù)字孿生流域建設為核心，是順應以流域為單元、強化流域治理管理、適應信息技術發(fā)展的需要。

　　流域是降水自然形成的以分水嶺為邊界，以江河湖泊為紐帶的空間單元。水的自然屬性決定了由流域內上下游、左右岸、干支流和地表地下的自然聯(lián)系，形成了天然的水系整體，流域內山水林田湖草沙等各生態(tài)要素緊密聯(lián)系、相互影響、相互依存，構成了流域生命共同體。所以強調要以流域為單元，這是順應自然規(guī)律。

　　流域性是江河湖泊最根本、最鮮明的特性。這種特性決定了治水管水的思維和行為必須以流域為基礎單元，堅持系統(tǒng)觀念、堅持全流域“一盤棋”，實現(xiàn)流域統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一調度、統(tǒng)一治理、統(tǒng)一管理。歷史上黃河三年兩決口、百年一改道就是最生動寫照。中華人民共和國成立后，我國水管理體制實行以流域為單元與區(qū)域管理相結合的管理體制，全國層面設置七大流域管理機構進行流域管理，各地方也在轄區(qū)內設置不同級別的管理機構管理重點河湖。所以強調整個流域統(tǒng)籌考慮，這是順應管理體制。

　　推進數(shù)字孿生流域建設是由水利工作的空間特點決定的，水利是一項大尺度、大范圍的工作，不可能在物理流域中試驗不同方案，只能在數(shù)字空間進行反復預演，經(jīng)過綜合評估分析后選擇最優(yōu)方案，運用到實際工作中，這是順應技術發(fā)展。

　　二、智慧水利組建思路

　　充分運用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、數(shù)字孿生等新一代信息技術，建設數(shù)字孿生流域，實現(xiàn)數(shù)字化場景、智慧化模擬、精準化決策，建成具有“四預”功能的智慧水利體系，賦能水旱災害防御、水資源集約節(jié)約利用、水資源優(yōu)化配置、大江大河大湖生態(tài)保護治理，為新階段水利高質量發(fā)展提供有力支撐和強力驅動。

　　1.智慧水利組成

　　（1）智慧水利總體框架

　　智慧水利由數(shù)字孿生流域、業(yè)務應用、網(wǎng)絡安全體系、保障體系等組成。其中，數(shù)字孿生流域是智慧水利建設的核心與關鍵，包括數(shù)字孿生平臺和信息化基礎設施；流域防洪、水資源管理與調配以及N項業(yè)務應用調用數(shù)字孿生流域提供的算據(jù)、算法、算力等資源。

 

　　

 

　　▲智慧水利總體框架

　�。�2）數(shù)字孿生流域技術框架

　　數(shù)字孿生流域是智慧水利建設的核心與關鍵，以水利感知網(wǎng)、水利信息網(wǎng)、水利云等為基礎，運用大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬仿真等技術，以物理流域為單元、多維時空數(shù)據(jù)為底板、水利模型為核心、水利知識為驅動，對物理流域全要素和水利治理管理活動全過程進行數(shù)字化映射、智能化模擬，支撐實現(xiàn)流域防洪、水資源管理與調配“四預”以及N項水利智能業(yè)務應用。

 

　　

 

　　▲數(shù)字孿生流域建設技術框架

　　（3）數(shù)字孿生流域組成

　�、贁�(shù)字孿生平臺。主要由數(shù)據(jù)底板、模型平臺、知識平臺等構成。各組成部分功能與關聯(lián)為：

　　數(shù)據(jù)底板匯聚水利信息網(wǎng)傳輸?shù)母黝悢?shù)據(jù)，為智慧水利提供“算據(jù)”，包括基礎數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、業(yè)務管理數(shù)據(jù)、跨行業(yè)共享數(shù)據(jù)、地理空間數(shù)據(jù)以及多維多時空尺度數(shù)據(jù)模型。主要是在全國水利一張圖基礎上擴展升級，為各級水利部門提供統(tǒng)一的時空數(shù)據(jù)基礎，細分為3級數(shù)據(jù)底板。

　　模型平臺利用數(shù)據(jù)底板成果，以水利專業(yè)模型分析物理流域要素變化、活動規(guī)律和相互關系，通過智能識別模型提升水利感知能力，利用模擬仿真引擎模擬物理流域的運行狀態(tài)和發(fā)展趨勢，并將以上結果通過可視化模型動態(tài)呈現(xiàn)，為智慧水利提供“算法”，包括水利專業(yè)模型、智能識別模型、可視化模型和模擬仿真引擎。

　　知識平臺匯集數(shù)據(jù)底板產(chǎn)生的相關數(shù)據(jù)、模型平臺的分析計算結果，經(jīng)水利知識引擎處理形成知識圖譜服務水利業(yè)務應用。主要包括對象關聯(lián)關系圖譜、預報方案庫、業(yè)務規(guī)則庫、調度方案庫、歷史場景庫和水利知識引擎。

　　②信息化基礎設施。主要由水利感知網(wǎng)、水利信息網(wǎng)、水利云等構成。各組成部分功能與關聯(lián)為：水利感知網(wǎng)負責采集數(shù)字孿生流域所需各類數(shù)據(jù)；通過水利信息網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)字孿生平臺數(shù)據(jù)底板；水利云平臺負責提供數(shù)據(jù)計算和存儲資源。

　　2.智慧水利建設總體思路

　�。�1）總體要求

　　需求牽引。從水利部門職責出發(fā)開展需求分析，掌握水利業(yè)務目標、流程、功能、數(shù)據(jù)等，以此作為智慧水利規(guī)劃設計、建設管理基本依據(jù)。

　　應用至上。業(yè)務部門要善于用數(shù)據(jù)說話、用數(shù)據(jù)管理、用數(shù)據(jù)決策，會用、善用智慧水利系統(tǒng)為水利治理管理和決策提供支撐；網(wǎng)信部門要確保建成的系統(tǒng)管用、實用、好用。

　　數(shù)字賦能。推動新一代信息技術與水利業(yè)務深度融合，推動水利業(yè)務智能化，發(fā)揮數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化對水利現(xiàn)代化加速器、催化劑作用，推進水利決策科學化、水利治理管理精細化、水利公共服務高效化。

　　提升能力。在“四預”功能支撐下，實現(xiàn)水利工程的實時監(jiān)控、優(yōu)化調度，提升水旱災害防御、水資源集約節(jié)約利用、水資源優(yōu)化配置和大江大河大湖生態(tài)治理保護等能力。

　�。�2）建設主線

　　數(shù)字化是把物理世界在計算機系統(tǒng)中進行虛擬仿真，利用數(shù)字技術驅動模式創(chuàng)新、流程再造。

　　網(wǎng)絡化是利用通信技術和計算機技術，把分布在不同地點的計算機及各類電子終端設備互聯(lián)起來，按照一定網(wǎng)絡協(xié)議相互通信以達到所有用戶可以共享軟件、硬件和數(shù)據(jù)資源。

　　智能化是使對象具備靈敏準確的感知功能、正確的思維與判斷功能、自適應的學習功能以及行之有效的執(zhí)行功能而進行的工作。智能化是從人工、自動到自主的過程。

　　數(shù)字化奠定基礎，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的獲取和積累；網(wǎng)絡化構造平臺，促進數(shù)據(jù)資源的流通和匯聚；智能化展現(xiàn)能力，通過多源數(shù)據(jù)融合分析呈現(xiàn)信息應用的類人智能，幫助人類更好認知事物和解決問題。

　�。�3）實施路徑

　　構建數(shù)字化場景。以自然地理、干支流水系、水利工程、經(jīng)濟社會信息為主要內容，對物理流域進行全要素、水利治理管理活動全過程數(shù)字化映射，并實現(xiàn)物理流域與數(shù)字孿生流域之間動態(tài)、實時信息交互和深度融合，保持兩者同步性、孿生性。重點是構建數(shù)字流場，主要任務是建設數(shù)據(jù)底板，為智慧水利提供海量數(shù)據(jù)支撐。

　　開展智慧化模擬。在數(shù)據(jù)底板的基礎上，構建水利專業(yè)模型、智能識別模型、可視化模型和模擬仿真引擎等組成的模型平臺，以及水利對象關聯(lián)關系、預報調度方案、業(yè)務規(guī)則、歷史場景、專家經(jīng)驗和知識引擎等組成的知識平臺，為智慧水利提供細化、量化、動態(tài)、直觀的計算分析等功能。重點是支撐模擬仿真，主要任務是建設模型平臺和知識平臺，為智慧水利提供算法驅動。

　　實現(xiàn)精準化決策。在防洪調度、水資源管理與調配、水生態(tài)過程調控等預演的基礎上，生成決策建議方案。重點是制定最優(yōu)化方案，主要任務是科學制定預案，以便最大程度提前規(guī)避風險、提高效益、減少損失。

　�。�4）建設重點

　　算據(jù)是物理流域及其影響區(qū)域的數(shù)字化表達，是構建數(shù)字孿生流域的基礎，包括自然地理、干支流水系、水利工程基礎數(shù)據(jù)，監(jiān)測數(shù)據(jù)，業(yè)務管理數(shù)據(jù)，地理空間數(shù)據(jù)，經(jīng)濟社會信息等各類數(shù)據(jù)。

　　算法是物理流域自然規(guī)律的數(shù)學表達，是構建數(shù)字孿生流域的關鍵，包括水利專業(yè)模型、智能識別模型、可視化模型以及水利對象關聯(lián)關系、預報調度方案、業(yè)務規(guī)則、歷史場景、專家經(jīng)驗等內容。

　　算力是數(shù)字孿生流域高效穩(wěn)定運行的重要支撐，包括計算資源、存儲資源、網(wǎng)絡通信資源、會商環(huán)境等。

　　（5）“四預”之間的關系

　　“四預”之間環(huán)環(huán)相扣、層層遞進，是數(shù)字孿生流域的出發(fā)點和落腳點。

　　“預報”是基礎，對各類水安全要素進行預測預報，為預警工作贏得先機。

　　“預警”是前哨，對各類危害及次生災害的預警信息指導水利工作一線，為啟動預演提供指引。

　　“預演”是關鍵，在數(shù)字孿生流域中對典型歷史事件場景下的水利工程調度進行精準復演，確保所構建的模型系統(tǒng)準確，對設計、規(guī)劃或未來預報場景下的水利工程運用進行模擬仿真，及時發(fā)現(xiàn)問題，科學制定和優(yōu)化調度方案。

　　“預案”是目標，確定工程調度運用、非工程措施和組織實施方式，確保預案的可操作性。

　　三、建設具有“四預”功能的智慧水利體系目標和任務

　　智慧水利建設是一項創(chuàng)新性工作，需要統(tǒng)籌謀劃、分步實施。

　　1.建設目標

　　“十四五”期間建成全國統(tǒng)一、及時更新的數(shù)據(jù)底板以及多級協(xié)同的模型平臺和知識平臺，迭代提升信息化基礎設施，建成七大江河數(shù)字孿生流域并在重點防洪地區(qū)實現(xiàn)“四預”，在跨流域重大引調水工程、跨省重點河湖基本實現(xiàn)水資源管理與調配“四預”，N項業(yè)務智能應用水平大幅度提升，數(shù)據(jù)共享和網(wǎng)絡安全防護能力明顯增強，為新階段水利高質量發(fā)展提供有力支撐和強力驅動。

　　到2023年年底完成數(shù)字孿生流域建設94項先行先試任務并取得預期成果。到2025年年底基本建成具有“四預”功能七大江河數(shù)字孿生流域。

　　2.主要建設任務

　　主要包括建設數(shù)字孿生平臺、信息化基礎設施、水利智能業(yè)務應用以及網(wǎng)絡安全體系等四部分內容。

　�。�1）數(shù)字孿生平臺

　　數(shù)據(jù)底板。水利部本級建設覆蓋全國的L1級數(shù)據(jù)底板，主要包括全國陸域范圍的30m空間分辨率的數(shù)字高程模型（DEM）、2m空間分辨率的數(shù)字正射影像圖（DOM）、30m空間分辨率的流域下墊面地表覆蓋數(shù)據(jù)以及局部重點區(qū)域數(shù)字表面模型（DSM）。流域管理機構和省級水行政主管部門建設覆蓋大江大河大湖及其主要支流江河流域重點區(qū)域的L2級數(shù)據(jù)底板，長度約5萬km，面積約18萬km2。此外，水利部本級制定統(tǒng)一的水利數(shù)據(jù)模型和水利網(wǎng)格模型，并與各流域管理機構和省級水行政主管部門協(xié)同建設數(shù)據(jù)引擎。

　　模型平臺。水利部本級組織各流域管理機構共同建設水文、水力學、泥沙動力學、水資源、水土保持、水生態(tài)、水利工程安全等7大類水利專業(yè)通用模型，各流域管理機構和省級水行政主管部門根據(jù)具體需要建設流域特色模型；水利部本級建設遙感識別、視頻識別、語音識別等3類智能識別模型，以及自然背景、流場動態(tài)、水利工程、機電設備等4類可視化模型。水利部本級與各流域管理機構和省級水行政主管部門協(xié)同建設模擬仿真引擎。

　　知識平臺。水利部本級建設通用知識庫和水利知識引擎，各流域管理機構和省級水行政主管部門根據(jù)需要定制擴展具有流域特色的水利知識庫和水利知識引擎，并實現(xiàn)服務調用和共享交換。水利部本級編制水利知識庫建設標準規(guī)范以及全國65條主要河流323個重要斷面的預報方案庫、水利對象關聯(lián)關系圖譜等知識庫。流域管理機構建設約40場次歷史大洪水場景庫以及預警規(guī)則庫、調度預案庫等知識庫。

　�。�2）信息化基礎設施

　　水利感知網(wǎng)。水利部本級建設感知數(shù)據(jù)匯集平臺、視頻級聯(lián)集控平臺和水利遙感服務平臺，并牽頭開展陸地水資源衛(wèi)星工程項目建設。各流域管理機構和省級水行政主管部門建設流域、區(qū)域感知數(shù)據(jù)匯集平臺，擴展定制視頻級聯(lián)集控平臺流域節(jié)點、區(qū)域節(jié)點和水利遙感服務平臺流域節(jié)點、區(qū)域節(jié)點，升級改造各類監(jiān)測站，并裝備無人機、無人船等。

　　水利信息網(wǎng)。水利部本級、各流域管理機構和省級水行政主管部門優(yōu)化調整網(wǎng)絡結構，推進IPv6規(guī)模部署和應用，擴大互聯(lián)網(wǎng)帶寬。此外，水利部本級建設北斗水利短報文服務平臺，升級水利衛(wèi)星通信網(wǎng)。各流域管理機構和省級水行政主管部門組織有關單位建設水利工程工控網(wǎng)等。

　　水利云。建設一級水利云水利部本級節(jié)點和7個流域管理機構節(jié)點，其中水利部本級節(jié)點包括500臺基礎計算服務器資源、100PB存儲資源、300臺高性能計算服務器資源、30臺人工智能并行計算服務器資源；各流域管理機構節(jié)點共包括540臺基礎計算服務器資源、32PB存儲資源、70臺高性能計算服務器資源、45臺人工智能并行計算服務器資源；省級水行政主管部門依托政務云、自建云等建設二級水利云。

　　（3）水利智能業(yè)務應用

　　流域防洪。水利部本級、各流域管理機構和省級水行政主管部門在國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)工程、中小河流水文監(jiān)測預警系統(tǒng)、山洪災害防治等項目建設成果基礎上，基于數(shù)字孿生平臺，搭建“1+7+32”的流域防洪“四預”業(yè)務平臺。

　　水資源管理與調配。水利部本級基于數(shù)字孿生平臺，整合國家水資源信息管理系統(tǒng)、國家地下水監(jiān)測工程建設成果等，對接省級水資源管理與調配系統(tǒng)，擴展水資源調配“四預”等功能，搭建國家水資源管理與調配系統(tǒng)。各流域管理機構和省級水行政主管部門在此基礎上結合流域特點整合相關系統(tǒng)、擴展功能、接入數(shù)據(jù)，搭建流域和區(qū)域水資源管理與調配系統(tǒng)。

　　N項業(yè)務。水利部本級在已有信息系統(tǒng)基礎上，結合國家水利綜合監(jiān)管平臺，整合升級改造水利工程建設與運行管理、河湖管理、水土保持、農(nóng)村水利水電、節(jié)水管理與服務、南水北調工程管理、水行政執(zhí)法、水利監(jiān)督、水文管理、水利行政、水利公共服務等業(yè)務應用。各流域管理機構和省級水行政主管部門在國家水利綜合監(jiān)管平臺基礎上，結合流域和區(qū)域業(yè)務特點整合相關系統(tǒng)、擴展功能、接入數(shù)據(jù)，搭建流域、區(qū)域N項業(yè)務系統(tǒng)。

　�。�4）網(wǎng)絡安全體系

　　水利部本級在網(wǎng)絡安全防護體系建設基礎上，強化數(shù)據(jù)安全防護，進一步加強重要數(shù)據(jù)保護和地理空間數(shù)據(jù)安全使用；建立健全水利行業(yè)關鍵信息基礎設施網(wǎng)絡安全監(jiān)測預警制度，建設水利關鍵信息基礎設施安全保護平臺。各流域管理機構和省級水行政主管部門在現(xiàn)有安全體系建設基礎上，提升縱深防御、監(jiān)測預警、應急響應等網(wǎng)絡安全防護能力，重點保護水利關鍵信息基礎設施。

　　3.建設布局

　　按照“突出重點、急用先建”原則布局，“十四五”期間主要覆蓋大江大河大湖及其重要支流的重要水利設施，包括長江、黃河、淮河、海河、珠江、松花江及遼河、太湖等大江大河大湖干流，以及180條主要支流及其他重點河流、20個重點湖泊、98個行蓄滯洪區(qū)、123個重點水庫、140個重點水閘、14個重要引調水工程、47處其他水利工程等。

　　業(yè)務上按照“大數(shù)據(jù)、大平臺、大安全”原則布局，底層數(shù)據(jù)通過數(shù)字孿生平臺橫向貫通，業(yè)務應用層相對獨立，涵蓋流域防洪、水資源管理與調配和N項業(yè)務。各級水行政主管部門之間按照“三級部署、多級應用”原則布局，部署在水利部本級、流域管理機構和省級水行政主管部門三級，支撐各級水行政主管部門業(yè)務應用。

　　4.推進數(shù)字孿生流域共建共享

　　數(shù)字孿生流域建設涉及上下游、左右岸、干支流及地表地下，量大、面廣，單靠一個單位是無法完成的，必須推進共建共享。

　　以流域為單元、空間為邊界、制度標準為依據(jù)，水利部本級、流域管理機構、省級水行政主管部門的三級數(shù)字孿生平臺建設為依托，數(shù)字孿生流域資源共享平臺為抓手，打牢數(shù)據(jù)底板共建共享重點，突破模型平臺共建共享難點，開展知識平臺共建共享試點，兼顧算力資源共建共享，構建整體謀劃、協(xié)同推進的整合集約共建機制，完善統(tǒng)一標準、聯(lián)通共融的高效可控共享機制，推進數(shù)據(jù)、模型、知識、算力等資源共建共享。

　　構建全國統(tǒng)一的數(shù)字孿生流域資源共享平臺，制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)、模型、知識等資源服務封裝、接口調用、運行監(jiān)控、質量評估、異常反饋等標準，開發(fā)注冊、維護、下載、調用、監(jiān)控、運營以及用戶、權限、評估等功能，逐步支持水利行業(yè)內外用戶實現(xiàn)算據(jù)、算法、算力等資源的共建共享。

　　數(shù)據(jù)底板方面，水利部本級、流域管理機構和省級水行政主管部門按照統(tǒng)一的水利數(shù)據(jù)模型標準構建數(shù)據(jù)引擎，按照各自共享清單將數(shù)據(jù)資源注冊到數(shù)字孿生流域資源共享平臺并負責維護，用戶可通過數(shù)據(jù)引擎綁定服務接口或下載一次性數(shù)據(jù)資源產(chǎn)品集等方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)調用。

　　模型平臺方面，水利部本級、流域管理機構和省級水行政主管部門按照兼容性要求構建模擬仿真引擎，按照各自共享清單將模型資源注冊到數(shù)字孿生流域資源共享平臺并負責維護，用戶可下載模型映像到本地或采用在線調用模型服務接口等方式實現(xiàn)模型調用。

　　知識平臺方面，水利部本級組織各流域管理機構和省級水行政主管部門構建統(tǒng)一的水利知識引擎，按照各自共享清單將知識資源注冊到數(shù)字孿生流域資源共享平臺并負責維護，用戶可采用知識引擎綁定服務接口等方式實現(xiàn)在線調用。

　　5.開展以數(shù)字孿生流域建設為核心的先行先試

　　智慧水利建設體系龐大、任務繁重、時間緊迫，需要按照頂層設計和相關技術文件要求，總體謀劃、科學組織、多方協(xié)同、合力推進。其中數(shù)字孿生流域建設是一項技術難度大、實施復雜的系統(tǒng)工程，需要進行技術攻關和試點建設。

　　以數(shù)字孿生流域建設為主線，以數(shù)字孿生水利工程建設為切入點和突破口，以實現(xiàn)水利業(yè)務“四預”功能為目的，在大江大河重點河段、主要支流及重要水利工程開展數(shù)字孿生流域建設先行先試，示范引領數(shù)字孿生流域建設有力有序有效推進，加快構建智慧水利體系。

　　開展數(shù)字孿生流域建設，著重解決水利行業(yè)數(shù)據(jù)資源體系不完備、基礎設施配套不完善、網(wǎng)絡安全風險高、數(shù)據(jù)分析和支撐能力弱、保障體系不健全等突出問題，打通內部數(shù)據(jù)孤島，釋放數(shù)據(jù)價值，提升水利信息化資源共享、數(shù)據(jù)服務能力、分析計算、決策支撐、智能應用和可視化表達能力，提升水治理體系和治理能力現(xiàn)代化，非常必要和迫切。

　　水利部正依托國家重點研發(fā)計劃《多尺度流域水資源和水利設施遙感監(jiān)測應用示范（SQ2021YFB3900015）》開展數(shù)字孿生流域關鍵技術研究，研發(fā)數(shù)字孿生流域原型系統(tǒng)，同時部署開展56家單位94項數(shù)字孿生流域先行先試任務，并把數(shù)字孿生水利工程作為切入點和突破口，探索一批可復制、可推廣的優(yōu)秀案例、典型模式和技術路徑，為全面建成具有“四預”功能的智慧水利體系積累經(jīng)驗。