在数字孪生黄河工场内，各种信息设备发出轻微的嗡嗡声，工程师们专注地盯着屏幕，熟练点击、拖拽鼠标，迅速输入指令、操作数据，将复杂的信息转化为大屏上可视化的图表，为黄河保护治理现代化提供科技支持。

数字孪生流域建设是智慧水利建设的核心和关键，“数字孪生黄河”作为“数字黄河工程”的延续和深化，是新阶段黄河生态保护和高质量发展的重大任务。先行先试建设期间，黄河水利科学研究院（以下简称黄科院）贯彻落实水利部、黄委数字孪生工作顶层规划要求，从流域“四统一”出发，以“三条黄河”联动为主线，“两平台一中心”为抓手，全力推动数字孪生黄河建设迈上新台阶。

深耕自主数学模型研发

增强流域智慧化模拟能力

高含沙水流及其伴生要素的循环模拟一直是数值仿真领域的世界难题，20多年来，黄科院科研人员始终以科学务实、开拓创新的科研精神推进自主数学模型不断创新、不断突破。

预报是数字孪生黄河建设的基础，模型是其最为重要的一环。黄科院持续深化黄河数学模型体系扩能，完善数字孪生黄河算法，实现“降雨—产流—汇流—调度—演进”等流域水循环过程的数字刻画。从优化模型参数、模拟结果智能化订正、提高预报效率、模型并行化改造、细化耦合过程机制等方面，重点推进黄河泥沙通用模型、洪水智能预报模型、黄河河口模型、地下水运移与灌区需水预测模型等数学模型的研发，并取得创新突破。研发的水沙动力学和河冰动力学模型，填补了水利部冰凌动力学预报空白，已嵌入国家防汛会商系统使用。

开展流域特色人工智能模型和可视化模型建设，基于人工智能技术，研发耦合数据驱动方法与物理机制的径流洪水泥沙预报、水库水沙调度、河道水沙演进、河冰生消变化等智能预测模型，打造河湖岸线变化分析、涉水行为分析等智能识别模型。“依靠智能预测模型，我们可以对流域的径流泥沙情况进行一系列预测分析，减少不确定性带来的风险。智能识别模型可以帮助我们监测、分析和预警河道内的异常情况，为保障流域水安全提供科学有力的技术支撑。”相关负责人介绍。

构建多级模型云平台

强化流域精准化决策能力

黄科院积极发挥技术优势，输出黄河“算法”能力，全面支撑引领“水利部数字孪生平台建设”，积极推进构建水利部和流域管理机构融合、流域省区协同的数字孪生平台和通用引擎，建立部级、委级上下贯通的模型云平台，支撑水利部防御海河“23·7”流域性特大洪水防御工作，模型云平台应用成效接受实战演练检验，受到高度认可。

先行先试建设期间，作为数字孪生平台的关键能力，黄科院按照水利部、黄委党组安排部署，牵头开展黄河模型云平台、黄河知识平台等数字孪生核心引擎建设，强化黄河流域模型云服务和知识标准化水平，“数字赋能”科学决策。黄河模型云平台，不断加强异构模型耦合能力，进一步聚焦“预报精度提升”，提升异构模型耦合计算效率，延长预见期，为“预警”工作赢得先机，为数字孪生流域提供智能实用“算法”服务。

黄河知识平台率先在水利部、黄委投入应用，建立黄河防汛抗旱和水资源调度知识图谱，推进实现“特征指标—知识聚类—图谱构建—深度学习—智能推荐”的良性循环，完成典型场次洪水资料知识结构化处理，初步构建黄河预报调度方案库、结构化业务规则库、历史场景模式库、知识化专家经验库以及黄河水利知识引擎。

自主研发“智河视界”“智河物联”“智河模型云平台”“智河智脑”等系列知识产权产品，深度参与青海、宁夏、内蒙古、河南等省（区）数字孪生水利建设项目，高效支撑流域水利高质量发展。

强化“三条黄河”联动优势

提升流域“四个统一”支撑能力

持续强化“三条黄河”深度联动的科技优势。强化原型黄河监测感知能力，推进多个野外观测站建设，积极运用现代数字、智能、测验、感知、信息技术迭代升级，通过原型水沙实时跟踪、水生态要素监测，多方案计算分析，开展年度咨询及跟踪研究。

“模型黄河”作为科技治黄的闪亮名片，是黄河防汛的重要支撑，黄科院锚定“模型制作机械化、要素测控自动化、过程模拟智能化、试验结果精准化、试验环境人文化”目标，持续提升“模型黄河”模拟推演能力，将物理模拟搬进“数字世界”，推进开展“模型黄河”的数字孪生建设，构建“模型黄河”数据底板，与“原型黄河”监测数据、物理模型、“数字孪生黄河”深度互动，推进“三条黄河”联动性、协同性及参证性的贯通研究，精准预演流域产流汇流过程，对黄河下游河道冲淤、洪水漫滩、工情险情、河势调整等进行预测预警，为防汛决策指挥和调整防洪部署提供重要技术支撑。

在新发展阶段，数字“算力”提升行业“脑力”，算力抢跑数字时代。黄科院瞄准世界科技前沿，着力加强黄河超级计算中心建设，为科学计算提供加速性能和算力支持。与国家超级计算郑州中心算力联通共享，支撑水利专业模型和神经网络大模型先进计算。推进筹建黄河流域科学数据中心，为流域“四个统一”提供最基础、最权威的数据信息知识，提升流域治理现代化管理能力和水平。

跨过千重浪，奋斗正当时。黄科院将心怀“智汇黄河、科技报国”的使命责任，聚焦科技创新和应用研究，高标准建设数字孪生黄河平台，以科技力量支撑黄河流域生态保护和高质量发展。

图片由黄河水利科学研究院提供