2024年2月28日，水利部发布《数字孪生水利建设十大样板名单（2023年）》，黄委主持的数字孪生黄河（中下游典型河段）项目名列其中！这则鼓舞人心、提振士气的好消息在大河上下迅速传播开来。

云计算、人工智能、大模型与治黄业务深度融合，黄河智慧防汛平台、分布式洪水预报模型等算法模型逐步构建……5年来，奔涌的黄河水与互联网云时代深度交汇，这场基于高质量发展总目标的数字孪生黄河建设新征程已然开启，高潮迭起的火热实践正一幕幕上演。

算据支撑 把黄河“装进”计算机

精细复刻黄河的数字画像，数字技术通过获取“原型黄河”的动态数据，构建了智能高效的监测感知网络，一步步把黄河“装进”计算机，形成了像双胞胎一样的数字孪生黄河。

无人机自动化机场

“目前，黄委已构建了黄河流域L1级数据底板共计75万平方千米，为数字孪生黄河数字化场景构建提供了统一的空间数据基础；集成流域黄河管理范围内省（区）和工程管理单位的建设成果，建成了三门峡至黄河入海口典型河段统一的L2级数据底板，为流域和省（区）水利治理管理提供了翔实的工作底图；构建了三门峡坝区、小浪底坝区、西霞院坝区等重要水利工程区域共计91平方千米精细实景三维模型，为工程管理单位提供了精准的信息支撑。”黄河设计院云河科技执行董事侯红雨介绍道。

在河南、山东黄河的靠河工程上,监控系统全天候“注视”着脚下的黄河，“天眼”、巡查预警机、自计水尺、移动监测车等信息化装备正让防汛日益“耳聪目明”。

滚滚涛浪中，河南、山东河务局创新研发的“智能石头”“坝岸智能卫士”等智能化设备已广泛推广应用，实现了水下根石的实时监测预警，为险情抢早、抢小、抢住发挥关键作用。

数字引领、虚实相生在浩浩长河里留下了坚实足迹，也成就了全息感知、万物皆“数”的精彩蝶变：卫星遥感技术在黄河流域防汛、水资源、河湖管理等业务中广泛应用；145处水文站、93处水位站、900处雨量站、17处水土保持监测站点形成现代化监测站网，3411个水情站点实现实时报汛；黄河下游已建成全覆盖的“监测、感知、巡查、指挥”全流程系统；三门峡等直管水库的安全监测感知系统建设稳步推进……

山东黄河首座物联网水位站

随着原型黄河监测感知网络的不断健全，黄委积累了海量数据资源。黄委信息中心充分发挥委级信息平台作用，聚焦信息采集、通信传输、数据管理、应用开发、运行维护全链条，加强系统研发与迭代升级，以遥感技术优势赋能数据采集，夯实通信网络基础，推动黄河云升级改造，完善网络安全管理，同步提升算据、算法、算力，着力打造“2+N”“四预”应用系统，以算力突破实现了技术之变。

虚实交互 为治黄业务装上“智慧大脑”

如果把数字孪生黄河项目比喻成人的身体，那么数据底板就是骨骼躯干，只有大脑发出指令，骨骼躯干才能与大脑联动发挥作用，而这个大脑就是算法模型。

算法是物理流域自然规律的数学表达，是构建数字孪生水利的关键。5年来，黄委集智创新，以重点突破带动整体推进，通过新建或升级改造等方式，以数字孪生带动物理实体，功能强大的数学模型纷纷涌现。

黄河的“数字分身”如何智“驭”洪水？

在迎战2023年第5号台风“杜苏芮”暴雨洪水过程中，由黄河设计院自主研发的分布式洪水预报模型，准确、快速预报了黄河一级支流伊洛河主要控制站的洪水过程，实现了洪水预报的“准早快”，为黄河防汛赢取了主动。

黄科院提高“三条黄河”贯通融合的深度，利用“模型黄河”持续开展大洪水模拟试验，升级黄河智慧防汛平台，集成应用多个核心业务模型、多种数字孪生技术，实现了数字化场景、智慧化模拟、支持精准化决策的功能。

黄河水文数字孪生平台

黄河设计院自主研发的数字孪生三维仿真引擎——“云河地球”，将物理水利工程全要素和建设、运行全过程的真实世界数据源，进行数字化映射和智能化模拟，虚拟再现数字孪生世界中的水利工程孪生体，有力支持了防汛调度、泥沙分析、工程安全等水利智能专业业务应用，是首个基于水利特征的三维数字地球平台，摆脱了该领域核心技术对国外软件的依赖。

山东河务局集成水雨情、视频监控等监测数据和“坝岸智能卫士”监测预警信息，耦合水沙演进、主溜识别、冰凌检测等算法成果，实现黄河济南段关键水利要素的全过程精准模拟；基于调洪演算模型，科学调度大汶河洪水和黄河分滞洪运用，实现干流河道洪水变化、人口迁移安置、围堰和坝体破除、闸门启闭调度、湖水位变化等全过程模拟，实现了“数据+”与“智”河双向奔赴。

黄河三门峡至花园口区间降雨径流模型突破无控区预报瓶颈，预报精度提升5%；水工程联合调度模型实现精准到每个流量、每立方米库容、每厘米水位的精细调度；将洪水泥沙演进模型进行基于GPU并行计算改造，场次洪水计算时间从2小时缩短至0.5小时；构建黄河防汛知识模型，在统一框架下完成涉水对象关联关系、历史场景和专家经验库等的知识建模与表达，形成特定场景下调度方案的知识图谱，支撑调度方案智能决策。

模型黄河（东营基地）

黄委现已基本形成水文预报、工程调度、灾情评估、冰凌预报、河口治理等自主知识产权的黄河模型架构体系，同时开展流域特色人工智能模型和可视化模型建设，构筑基于云服务的黄河水利专业数学模拟系统和知识模型，可统筹分析上下游、左右岸、干支流各要素的关联性、耦合性，综合评价流域及区域水网工程建设、防洪工程体系完善等相互作用及影响……一个个模型，为黄河保护治理装上了“智慧大脑”。

应用至上 为管理决策插上“智慧之翼”

“以前浇水，完全凭感觉。现在可不一样了，有了智能需水预测系统，我按照预报结果来浇水，既能保证庄稼‘喝’饱，又能省下不少水。”炎炎夏日，山东滨州小开河灌区的张大爷站在自家地头上，看着汩汩水流顺着垄沟流进田间，脸上满是笑意。

张大爷所说的智能需水预测系统，由黄科院引黄灌溉中心研发。该系统利用卫星遥感等技术手段，实时监测农田土壤墒情、农作物长势等，并结合气象数据，精准预测作物需水量。该系统在人民胜利渠灌区、位山灌区、小开河灌区等地投入运用后，让农田灌溉告别了“大水漫灌”，有效提高了水资源利用率。

同时，在河南省引沁灌区、沁河河口电站、内蒙古岱海生态补水工程等测流中，黄河设计院研发的小禹明渠流量计得到推广应用，为推动高效节水灌溉与高标准农田建设提供了技术支撑。

生于数据，长在云端，以技术为基石，以应用为根本。近年来，黄委以流域防洪、水资源管理为建设重点，坚持“急用先建，边建边用”原则，同步开展水工程安全、淤地坝、河湖管理保护等业务应用系统建设，初步形成了“2+N”智能业务应用体系。

目前，数字孪生黄河已从先行先试的“试验场”不断夯基提能，走向了黄河保护治理的“应用场”，治黄业务专业化、精细化、智能化水平不断提升。

两栖无人机应急监测平台

2024年3月27日，封冻135天的黄河内蒙古河段又流动了起来，宣告着黄河2023-2024年度凌汛期结束。

从卫星遥感、无人机、视频监视、固定断面监测、地面巡测等“天空地”一体化监测手段，到冰下ADCP多普勒测流仪、HHSW·FCZ-1型冰期自动蒸发系统，再到黄河智慧防凌平台，当前，数字孪生黄河已实现典型河段凌情全要素及防凌减灾全过程的数字化映射和智能化模拟，为黄河安度凌汛提供着“硬核”支撑。

在黄委防汛调度中心，黄河中下游防汛会商预演系统能够清晰呈现和预演雨量预报、洪水预报预警、水库调度及工程险情等内容，已助力黄委开展2021年黄河秋汛洪水复盘、年度防汛防凌会商、防洪调度演练及调水调沙方案制订，成功应对了2024年渭河第1号洪水、黄河第1号洪水、北洛河洪水，让黄河防汛更科学高效。

黄河中下游防汛会商预演系统支撑防汛会商

在山东黄河121个基层管理段（所），以智慧山东黄河防汛平台、水资源管理与调度平台为两翼的“2+N”智能业务应用系统已在山东黄河搭建成型，与智巡App一道，共同推动了基层管理模式创新和工作流程再造。

“就好像有了一个黄河水资源的‘数字大管家’，在水资源信息服务系统的数字化场景里，全流域1万多个取水口在‘黄河一张图’上尽收眼底。”黄委水资源局工作人员点开应用系统介绍。

在黄委水保局，初步建成的淤地坝信息管理系统，将黄土高原1.69万座中型以上淤地坝数据整编入库，降雨覆盖区淤地坝实现动态统计与查看，淤地坝身份认证做到“一坝一码”。黄委还开发完成了淤地坝安全巡检App，实现了“三个责任人”在线呼叫。

为实现河道采砂流域级智慧监管，黄委组织研发了河湖采砂数字孪生监管系统和手机App，实现了“采、运、销”全过程监管和信息全程追溯，对采砂管理全过程进行数字映射、智能分析、自动预警，大大提高了监管效能。

大道之行，步履昂扬。作为数字孪生先行先试建设的重要水利工程，数字孪生黄河建设将按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力” 的要求，牢牢抓住新一轮科技革命和产业变革新机遇，与时代共舞，让浩浩黄河与国家前进、民族复兴的强劲脉动同频共振。