自水利部启动数字孪生流域建设先行先试工作两年多来，浙江加强顶层谋划，建机制搭平台，压茬推进。经过认真谋划，钱塘江等7个数字孪生流域和横锦水库等2个数字孪生工程成功入选水利部先行先试试点。目前，9项试点任务均全面完成，并顺利通过水利部验收。即日起，“浙江水利”推出“数字孪生水利看浙江”专题，巡礼数字孪生试点做法，总结展示数字孪生水利建设的“浙江经验”“浙江样板”。第四期，我们来看数字孪生曹娥江。
经过近两年的攻坚奋战和先行探索，由绍兴市水利局、浙江省水利水电勘测设计院有限责任公司共同打造的“数字孪生曹娥江”顺利完成水利部数字孪生流域先行先试建设验收。秉承着“一地创新，多处复用”的理念，数字孪生曹娥江在技术实现路径、业务模式创新以及用户场景定位等领域形成了可复制成果，先后入选2022年水利部数字孪生流域建设先行先试优秀应用案例、水利部数字孪生水利建设典型案例、2023年省委组织部第五批实施三个“一号工程”典型案例。
防汛防台是水利部门的主责主业，也是数字孪生的主战场之一。基于数字孪生曹娥江建设，开发了流域防洪应用，打造多用户、多模式的流域防洪“四预”场景，为传统防汛调度注入智慧动能。创新开发“一键模式”“专家模式”“智能模式”“单站模式”等四种预报调度模式，满足不同用户需求，实现“经验防御”向“智慧防御”的改革突破。“一键模式”基于默认调度规则快速生成调度方案；在防御流域性大洪水时，启用“专家模式”，通过“系统分析+专家干预”相结合，提升预报结果的准确性；“智能模式”根据防洪控制目标进行反算，实现联合优化调度。流域防洪应用还建设了驾驶舱+预报、预警、预演、预案场景等“一舱四场景”，实现了概化图、剖面图、风险图、风险清单等“三图一清单”在线分析，满足防洪场景多类需求。
在技术上，融合水利机理模型与AI技术，创新研发模型算法，预报效率革命性提升。传统流域洪水预报作业由市县两级水文部门对12座大中型水库、9条一级支流逐一进行水文计算，汇总形成预报成果，需要的时间长，人员投入大。数字孪生曹娥江将降雨—产流—汇流—调度—演进—风险分析等各环节机理模型和大数据AI预报模型进行解耦、灵活组装，串连数据流、业务流和执行流，实现水利机理模型与AI技术双轮驱动，预报作业时间由0.5～1小时缩短至2～5分钟，预见期由3～12小时延长至72小时，洪水预报效率大幅提升。
基于AI的预报模型原理
在业务上，针对传统模式下防洪信息碎片化、调度不联动、协同不高效等问题，通过业务融合、数据融合、技术融合，整合气象、水利、应急、自然资源等部门数据资源和业务流程，实现“气象预报-洪水预报-工程调度-风险研判-风险提示-信息反馈”的防汛全链条一体化融合。串联“点(单站)、线(堤防)、面(保护区)”，打通预报预警“最后一公里”，使风险信息直达防汛工作一线，实现风险区预警全覆盖。
在防御2022年“轩岚诺”和“梅花”台风实战运用中，实现20多个用户在线同步进行分钟级预报，动态预演“降雨在哪里，洪水在哪里，风险在哪里”，有力支撑防汛决策。
2022年防御“梅花”台风期间，绍兴市水利局利用数字孪生曹娥江进行“四预”分析研判。
投用两年多来，数字孪生曹娥江在技术实现路径、业务模式创新以及用户场景定位等领域形成了可复制成果。其中，流域防洪应用建设模式和模型平台已推广复用到浦阳江、苕溪等六大流域，全面支撑浙江省流域预报调度一体化智能模块建设。
数字孪生曹娥江预报调度一体化流域防洪应用
目前，绍兴市水利局正在组织编制绍兴市数字孪生水利建设实施方案，多措并举推进数字孪生流域、水网、工程建设。围绕“真好用、真管用”目标，持续迭代深化曹娥江数字孪生流域，为流域防洪应用在今年汛期投入实战运用做好准备。同时，积极建立多元资金投入机制，通过“工程+”建设机制带一部分、财政资金保障一部分、特别国债支持一部分等方式多渠道筹措建设资金，大力推进数字孪生水利建设。
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