案例摘要
本项目依托澄迈县灌区及水库标准化管理建设工程，建成水库矩阵化运管平台。平台整合全县54宗中小型水库、4个节水改造工程资源，融合三维GIS、数字孪生、物联网、人工智能与水利专业模型，搭建感知-底座-平台-应用-安全五层技术架构，构建以预报、预警、预演、预案（四预）为核心的智慧运管体系。针对辖区水库点位分散、传统管理方式落后、防洪调度压力大、感知设施不足等痛点，平台集成大坝安全监测、智能闸门管控、河湖岸线治理、“四乱”解译、移动巡检等功能，并与县域智慧水务、水雨情、视频监控系统实现互联互通。项目创新打造“一图统览、一网感知、一脑决策、一端运维”的矩阵化管理模式，全面提升水库群数字化、标准化、智能化水平。凭借完善的四预能力，平台可实现洪水精准预报、风险自动预警、调度模拟推演、预案联动处置，有效筑牢区域水安全屏障，同时规范水库巡检、工程养护、隐患排查等全流程日常工作。本项目是海南省县域数字孪生与四预技术融合应用的优秀实践，形成标准化建设范式，具备较强复制推广价值，可为各地同类水利智慧化升级提供借鉴，持续推动区域水利治理能力现代化。
一、实施背景
澄迈县水系发达，现有54宗中小型水库、188座塘坝，是当地防洪减灾、农业灌溉、城乡供水与水生态保护的核心基础设施。区域属热带季风气候，降雨集中、台风频发，汛期防汛压力突出。以往水库长期采用人工管控、经验调度模式，存在诸多短板：全域立体感知设施覆盖率偏低，老旧设备运行不稳，水雨情、工情数据采集能力不足；各业务系统独立运行，数据壁垒突出，难以实现跨部门协同。同时，水库巡检、隐患排查、工程管护、档案管理等工作高度依赖人工，效率偏低、隐患发现滞后。河湖岸线、“四乱”问题整治及涉水项目监管依靠现场核查，监管盲区较多。结合水利部《“十四五”智慧水利建设规划》《数字孪生流域建设技术导则》等政策要求，以及海南省水网建设总体部署，我县启动灌区及水库标准化管理建设工程，搭建水库矩阵化运管平台，以数字孪生、三维GIS等新技术赋能传统水利，推动水库管理向数字化、智能化转型，全面提升区域水安全保障与水利治理水平。
二、实施目标
结合澄迈县水库运行现状、基层管理需求以及国家、省级智慧水利相关规划，项目从总体、技术、业务、安全四个维度设定建设目标，分层分项落地实施。
1、总体目标：建成适配全县水库与灌区的矩阵化智慧运管平台，搭建天空地水工一体化感知网络，打造集数字孪生底座、智慧支撑平台、全业务应用于一体的综合系统，实现全县水库群统一监管、联合调度、标准化运维，创建海南省县域数字孪生水库标杆项目。
2、技术目标：搭建统一水利数据底板，完成全县水库水陆地形测绘、重点构筑物BIM建模，依托三维GIS构建全域数字化场景；搭建水利模型库，实现水文、调度场景精准模拟；完成多系统集成对接与全栈国产化适配，破除数据壁垒，满足信创建设相关要求。
3、业务目标：全面落地四预核心能力，实现24至72小时气象、洪水多尺度预报，自动识别并推送各类风险预警，支持多套调度方案模拟推演与应急预案一键启动；规范智能巡检、工程养护、蚁害防治、档案电子化等日常业务；强化大坝、闸门、流量自动化监测能力，提升岸线划定、“四乱”解译、涉水项目监管水平，实现工程全生命周期标准化管理。
4、安全目标：严格按照网络安全等级保护二级标准建设，搭建通信、边界、计算、数据全方位防护体系，完善密码应用、安全审计、应急处置机制，保障水利业务数据、涉密信息安全，确保平台7×24小时稳定运行。
三、核心建设内容
本平台采用感知-底座-平台-应用-安全五层技术架构，搭配网络安全、系统集成两大支撑体系，统筹硬件布设、软件研发、模型搭建与现场改造工作，整体分为六大核心建设板块。
一、感知与基础设施建设。项目全面完善水库、灌区立体化感知网络，布设GNSS变形监测、渗流监测、雷达流量计、电子水尺、高清视频等前端采集设备，采用4G/5G与光纤相结合的融合通信模式。同步建成县级集中监控中心和标准化机房，配套LED大屏、服务器、UPS电源、精密空调、消防等硬件设施，并配备无人机、自动巡检设备，搭建“天空地水工”一体化感知体系，确保各类监测数据可在5分钟内完成采集与传输。
二、数字平台建设。重点打造数据底板与模型库两大核心模块。整合DEM数字高程模型、无人机倾斜摄影成果、水库库容曲线、历史水文资料等数据资源，完成全县水库水陆地形测绘、重点水工构筑物BIM轻量化建模，构建多时序、全要素数字化场景。模型库搭载新安江水文模型、洪水调度、水资源配置等二十余类水利专业模型，结合AI图像识别、智能解译算法，为系统仿真、智能分析提供坚实的算力与算法支撑。
三、智慧支撑平台建设。搭建三大基础平台：物联网平台兼容SL651等主流水利通信规约，实现全域感知设备统一接入、协议解析、数据清洗及远程运维；数据共享交换平台构建分级数据库，完成数据治理与资源目录编制，打通跨部门、跨层级数据通道；三维与模型服务平台融合GIS、BIM、实景三维数据，支撑场景展示与仿真推演工作。
四、全业务应用系统开发。综合信息管理依托三维GIS打造“一张图”可视化界面，集中展示水库全貌、水雨情、工程安全、视频等各类信息。水库运行应用涵盖智能巡检、工程养护、蚁害防治、电子档案等功能，配套移动端APP，实现任务下发、现场作业、隐患处置全流程闭环。智慧四预为平台核心，可开展多模式雨洪预报、分级风险预警、多场景调度预演，并支持应急预案电子化管理与一键启动。同时上线大坝安全监测、闸门远程管控、岸线划定、“四乱”解译等专项应用，覆盖工程监管、调度运维全场景。
图1-孪生大屏-四全管理功能截图
图2-孪生大屏-防洪四预预演功能截图
五、网络体系建设。严格遵照网络安全等级保护二级标准，部署防火墙、入侵检测、漏洞扫描、数据备份等安全设备，划分独立安全区域，落实身份鉴别、访问控制、数据加密、安全审计等防护举措，规范密码应用，全方位守护网络与数据安全。
六、系统集成对接。完成本平台与澄迈县智慧水务、存量水雨情、视频监控系统的深度融合，实现单点登录、门户互通、数据同步与业务联动，充分利用现有信息化资源，避免重复建设，保障各系统高效协同运行。
四、实施效果
平台投用后，全面革新澄迈水库传统人工管理模式，在技术、管理、防汛、生态及示范领域成效突出。技术层面，平台深度融合三维GIS、数字孪生与四预体系，各类水文、调度模型运算5分钟内即可出结果，预报精准度显著提高。项目完成全栈国产化与信创适配，在县域水利领域率先实现四预全流程智能化落地，整体技术达到行业先进水平。管理上，智能巡检、电子档案、线上运维等功能落地，大幅减少人工外勤工作量。全县54宗水库纳入矩阵化集中管控，运维流程与作业标准全面统一，有效降低人力和管理成本，推动水库管理走向规范化。防汛工作依托四预体系，实现风险提前研判、调度方案模拟比对，完成从被动抢险到主动防控的转变，从容应对台风、强降雨等灾害，稳固县域水安全防线。生态与河湖监管板块，“四乱”解译、生态流量预警常态化运转，岸线管理、涉水项目监管实现数字化全覆盖，彻底消除监管盲区。此外，项目提炼出成熟可落地的县域水库智慧建设方案，技术路径、运营模式具备良好的复制性，可为省内外同类工程提供参考范例，充分发挥示范作用，助力水利治理体系与治理能力现代化建设。
完成单位：中交天津航道局有限公司、澄迈县清澄水务环境发展有限责任公司、中交天航南方交通建设有限公司、广东零陆零伍水务科技有限公司
完成人：郭明亮、邓景军、毛亮、王智越、关祥君、张文盛、刘翔、邹园琦、叶金明