案例摘要
习近平总书记强调，要全面贯彻网络强国战略，把数字技术广泛应用于政府管理服务，推动政府数字化、智能化运行，为推进国家治理体系和治理能力现代化提供有力支撑。2021年以来，水利部深入学习贯彻习近平总书记关于网络强国的重要思想，将数字孪生水利体系建设作为推动水利高质量发展、保障我国水安全的重要实施路径，按照“需求牵引、应用至上，数智赋能、提升能力”原则，加快构建具有预报、预警、预演、预案即“四预”功能的数字孪生水利体系，取得了阶段性成效。
一、实施背景
一是数字孪生水利体系建设是落实党中央、国务院决策部署的重要举措。党中央、国务院印发的《国家水网建设规划纲要》明确要求“建设数字孪生水网”，提升工程数字化水平；2025年6月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于全面推进江河保护治理的意见》强调要“以数字孪生流域为重点，系统谋划推进数字孪生水利体系建设”；《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十五个五年规划的建议》强调“推进传统基础设施更新和数智化改造”，“加快人工智能等数智技术创新”，“加强气象、水文、地质灾害监测预报预警”。推进数字孪生水利体系建设是贯彻落实党中央、国务院决策部署的具体举措，是将这一系列要求转化为具体实践和实际成效的重要途径和抓手。
二是数字孪生水利体系建设是把握数字化、网络化、智能化发展机遇的必然选择。当前，新一轮科技革命和产业变革加速突破，人工智能等数智技术加速发展，已成为推动社会生产方式变革、生产关系再造、经济结构重塑、生活方式巨变的先导力量。通过数字孪生水利体系建设，能够积极融入数字中国建设全局，依托广阔的应用场景、丰富的数据资源、完善的政策支持和良好的创新生态，为发展赢得主动。同时能够有效促进大数据、云计算、人工智能等数智技术在水利行业落地转化应用，为发展水利新质生产力提供坚实支撑、注入强大动能。
三是数字孪生水利体系建设是保障我国水安全的有效举措。随着气候变化和经济社会发展，水安全领域风险隐患增多与抵御能力不足叠加，历史风险累积和新型风险叠加的问题越来越突出，水安全保障面临的环境条件比以往更加复杂、更趋极端。数字孪生水利体系已经成为应对水安全领域风险挑战的关键举措。
二、实施目标
“十四五”时期，按照“需求牵引、应用至上，数智赋能、提升能力”要求，以数字化、网络化、智能化为主线，以数字化场景、智能化模拟、精准化决策为路径，建成全国统一、及时更新的数据底板，多级协同的模型平台和知识平台，迭代提升信息化基础设施，建成七大江河数字孪生流域并在重点防洪地区实现“四预”，在跨流域重大引调水工程、跨省重点河湖基本实现水资源管理与调配“四预”，N项业务智能应用水平大幅提升，数据共享和网络安全防护能力明显增强，为新阶段水利高质量发展提供有力支撑和强力驱动。
三、建设内容
一是科学开展顶层设计。水利部从规划、行政、实施、技术等层面迅速相应出台了一系列文件，明确路线图、时间表、任务书,陆续出台《智慧水利建设顶层设计》《“十四五”智慧水利建设规划》《“十四五”期间推进智慧水利建设实施方案》《“十四五”数字孪生流域建设总体方案》《数字孪生水利“天空地水工“一体化监测感知夯基提能行动方案（2024-2026年）》等，颁布《数字孪生流域建设技术导则》（SL/T 853-2025）等网信、数字孪生相关技术标准67项，进一步规范并加强了数字孪生水利建设、管理、运行维护及监督检查等工作。经过5年的建设，数字孪生水利体系框架已基本构建完成，实现了数字孪生技术在水利行业从概念引入到顶层设计、从谋篇布局到实践应用，已从积极探索先行先试阶段进入全面常态推进和强化深化应用阶段。
二是大力推进数字孪生流域建设。完成全国56家单位94项数字孪生流域先行先试任务，形成了可推广、可复用的实践经验和实施路径。建成数据量达PB级的全国水利数据底板，汇集72类2600万个水利对象要素信息。积极推进七大江河数字孪生平台建设，全国32家省级水行政主管部门均开展不同程度数字孪生建设。
三是积极推进数字孪生水网建设。完成数字孪生水网先行先试任务，初步建成14个省级水网先导区数字孪生平台。山东、浙江、江西、宁夏、安徽、河北等6省初步构建省级水网调度中心。国家水网主骨架南水北调东、中线数字孪生水网投入运行。推进国家水网调度中心建设，归集65条跨省江河、10个跨流域跨区域引调水工程、100个水网重要结点工程以及相关1893个水利对象的基础数据、监测数据和业务数据，初步形成“国家水网一张图”。
四是全面推进数字孪生工程建设。持续推进数字孪生三峡、小浪底、丹江口、江垭皂市、万家寨、南四湖二级坝、岳城、大藤峡、尼尔基、太浦闸等工程建设，已投入实战实用并在应用中迭代升级。建设全国现代化水库运行管理矩阵平台和230个数字孪生农村供水工程。1.18万余座水库运管矩阵、32个数字孪生调水工程、49个数字孪生灌区持续推进。12个智能大坝、98个数字孪生国家蓄滞洪区全面启动建设。
四、实施效果
一是为推动因地制宜发展新质生产力贡献水利范式。数字孪生水利体系推动水利行业数智化升级，提高治理效能，实现新质生产力在水利行业的形成与发展，也为其他行业乃至国际社会提供了思路样板和参考路径。2024年，防汛抗旱“四预”建设获评数字中国建设典型案例；2025年数字中国峰会专门设置相关分论坛，“数字孪生水利体系”亦入选年度学科研究前沿热点词。该理念获得国际广泛认可，第15届国际水信息学大会发布北京倡议，向世界推广数字孪生水利体系理念；国际大坝委员会第28届大会，我国提出的智能大坝、数字孪生水库理念和实践受到与会国际专家的高度认同和赞誉。
二是数智赋能成效明显。水旱灾害防御方面，滚动开展洪水演进数字推演，迭代优化调度方案，系统、科学、安全、精准调度流域工程体系，为成功防御海河“23·7”流域性特大洪水、珠江流域北江1915年以来最大洪水等历史罕见洪水灾害提供了有力支撑。在2025年长江流域主汛期来水显著偏少的情况下，助力流域58座控制性水库汛末蓄水量达1081亿立方米，再创历史新高。水资源管理与调配方面，数字孪生南水北调有力保障了工程安全、供水安全、水质安全，支撑了一泓清水永续北上。数字孪生灌区支撑水资源优化调配和自动精准灌溉，有效提升水资源利用效率。河湖管理方面，实现疑似河湖库“乱占、乱采、乱堆、乱建”即“四乱”问题卫星遥感智能监测、图斑推送、整改销号全链条全过程在线操作，推动清理整治“四乱”问题14万余个。
三是技术创新深入融合应用。监测技术方面，首次实现全国陆域范围亚米遥感影像季度覆盖，数据接收处理的时效性最快提高至2小时；全国建成101部水利测雨雷达并组网应用。北京基本建成永定河官厅山峡段现代化雨水情监测预报体系。白鹤滩水电站安全监测自动化系统5分钟内即可完成全坝1.3万个测点数据的同步采集、实时传输、智能处理、快速分析与自动预警，成功实现对特高拱坝的快速“全身体检”。黄委在线光电测沙仪监测量程达到1110千克每立方米，刷新同类仪器应用纪录。数学模型方面，组织研制流域产汇流、土壤侵蚀、地下水、泥沙、水资源调配、工程调度等6类21项通用基础水利专业模型。组织研发“上善”水利大模型，衔接垂直模型特别是机理模型，提升机理模型参数率定和服务调用能力。长江委完成长河系、多阻断、河湖互馈的水文水力学耦合模型研发，短期预报精度达到85%。黄委不断优化完善水沙动力学模型，黄河调水调沙理论与实践成功入选生态文明领域20项重大科技成果。北京永定河、大清河流域新增精细化、分布式水文模型,结合短历时加密计算，将预报步长从1小时缩短至5分钟。水利部数字孪生平台可灵活调用、组合封装各类模型，具备根据不同业务场景需求动态调整模型的计算边界与方案能力，初步实现“正向—逆向—正向”运算功能。
四是保障措施不断健全。各地区建立主要领导抓总、分管领导负责、专门部门实施的常态推进机制。印发文件强化重大水利工程数字孪生设计，推进与工程同步规划、设计、建设、运行。组织开展两批数字孪生水利方向卓越水利工程师培养工程，遴选培养了一批既懂水利又熟悉数字应用技术的专业人员。全国19所高校、14所高职院校设立智慧水利专业，18本智慧水利教材启动编制。清华、中科院、华为等一大批高等院校、科研院所、高新技术企业积极投身技术研发。
图1水利部数字孪生平台（全国水利一张图）
图2国家防汛抗旱四预会商系统