2022年3月，水利部印发的《数字孪生流域建设技术大纲(试行)》指出，数字孪生流域是智慧水利建设的核心与关键。2023年2月，中共**、国务院印发的《数字中国建设整体布局规划》明确提出，“构建以数字孪生流域为核心的智慧水利体系”。近年来，“数字孪生流域”一词被反复提及。那么，到底什么是“数字孪生流域”？
河流的“数字双胞胎”
数字孪生流域是以现实中的实体流域为单元，依托物联网、大数据、人工智能、云计算等多项前沿技术，把实体流域中的各种水利要素进行数字化，然后在信息化空间里构造一个与之完全对应的“数字双胞胎”，形成实体流域和数字流域之间的虚实交互、同步运行。
为创新推进大湾区智慧水利建设，助力大湾区高质量发展，珠江水利科学研究院(下称珠科院)与黄埔区水务局、黄埔区水务设施管理所携手合作，率先打造了大湾区首个高密度城市型数字孪生流域——“数字孪生南岗河”，为大湾区乃至全国的城市智慧水利/务建设提供了新样板。
南岗河流域位于广州市黄埔中心区，呈现“背山-穿城-面海”的复杂地理格局，汛期受上游山洪和河口潮汐影响，流域内洪涝灾害频发，成为阻碍黄埔区高质量发展的重大隐患。在此背景下，“数字孪生南岗河”这一科技平台的构建，无疑对南岗河的长效、幸福管护起到了积极推动作用。
图1 数字孪生南岗河 - 决策指挥大屏
“数字孪生南岗河”的总体建设思路可概括为“眼-脑-手”智慧体系。
感知千里眼，监测告警更及时
“数字孪生南岗河”项目在黄埔区原有监测站网的基础上，针对南岗河流域内的重点防护对象及区域，补充加密了雨水情、水质、内涝积水、管网液位监测站点的布设规模，使南岗河流域的整体监测密度较常规提升7~10倍，实现了对“四情”(雨情、水情、涝情、险情)的高密度实时监测预警，有力支撑了数字流域与实体流域的同步仿真运行。
模拟智慧脑，洪涝“四预”更精准
依托珠科院自主研发的纯国产HydroMPM水量数值模型，“数字孪生南岗河”项目研发了城市型流域洪涝预报模拟模型，即防洪排涝“四预”(预报、预警、预演、预案)平台的智慧大脑。在暴雨来临前，它可以对天上降水、水库涨水、河流涨水、内涝积水进行全过程预报，并在预报结果的基础上对区域内的淹没情况及水量调度情况进行预演，再结合预案指导防汛应急布防抢险。
工程遥控手，调度管理更高效
眼发现问题，脑研判形势，接下来就要动手解决问题。“数字孪生南岗河”项目结合工程自动化监测与控制技术，构建了闸泵自动控制与管理平台，实现了流域内4闸2泵的一体化管理与联合调度。管理人员坐在中控室里，一人就可以远程操控分散在流域各处的闸泵工程，极大地提高了日常调度效率和应急处置效率，这也为将来的无人值守、智能调度奠定了良好的基础。
图2 “数字孪生南岗河”门户及APP
“数字孪生南岗河”自2023年4月上线试运行至今，共经历15场三级及以上暴雨的检验。据统计，“数字孪生南岗河”平台共发出水位、水质、积水、生态流量预报预警信息65次，发出送洪涝预报预警短报80余期，预报预警信息总计推送2000余人次。上线运行期间，“数字孪生南岗河”为流域洪涝风险的及时响应和迅速处理提供了有力支撑，为黄埔区打好防汛主动仗，筑牢汛期安全防线做出了重要贡献。
“数字孪生南岗河”的建成投运，将显著提升南岗河流域防洪排涝管护、洪涝灾害防御的现代化和智慧化水平。这一项目的成功经验也将为大湾区智慧水利建设提供借鉴，推动实现决策科学化、监管精准化与公众服务便民化的智慧水利体系，为大湾区水务高质量发展贡献力量。
作者：张炜 周姗
