本站记者 王静琳 通讯员 郑轩

大河奔腾，新潮涌动。

“十四五”时期，数字孪生技术蓬勃发展，深度赋能千行百业。黄委勇立潮头，以数字孪生技术重塑治理优势、激发创新活力，推动“数字黄河”向“数字孪生黄河”迭代升级，引领流域治理加速从“治水”迈向“智水”。

2024年2月，“数字孪生黄河（中下游典型河段）”获评全国数字孪生水利建设十大样板之一，为智慧水利发展树立了标杆。

全域感知 夯实数据基石

数据，是数字孪生黄河的生命线。

黄委全面构建“天空地水工”一体化监测感知网络，如同给黄河装上“千里眼”与“顺风耳”，源源不断为数字孪生系统输送数据养分。

“过去测沙靠人工采样，现在在线光电测沙仪实时传回数据，含沙量再大也不怕！”2025年6月30日，在泾河支流马连河庆阳水文站，技术人员利用在线光电测沙仪测到1110千克每立方米的超高含沙量，刷新同类仪器应用纪录。这款历时3年研发的“神器”，破解了高含沙量监测的世界难题，已在26处水文站推广应用，让“河水一石，其泥几斗”的千古之问有了数字化答案。

这仅是“天空地水工”一体化监测感知网络的一个缩影。

从天空到地面，从水上到水下，黄河监测感知网络正加快实现全覆盖、全空间、全要素、全天候运行：水利一号等遥感卫星组网俯瞰流域，实现直管河道“四乱”调查每年一期；553套无人机穿梭于防洪、河势查勘一线，自动基站让“空中侦察兵”精准作业；3818处雨水情报汛站点织就水文信息采集、传输网；3部测雨雷达组网运行，能快速监测40秒频率、30米网格的降雨，预报1—3小时短临降雨，为防御措施“跑赢”洪水灾害提供支撑；无人机搭载单波束测深仪采集水下地形数据，突破了测深仪盲区测量的技术瓶颈；冰期流量在线监测系统在包头水文站应用，攻克黄河冰期流量在线监测难关；“智能石头”与“坝岸智能卫士”等感知设备在黄河中下游重点工程200多道坝垛部署应用，24小时监测坝垛安全，为险情抢早、抢小、抢住发挥关键作用；8处野外科学观测站获取大量第一手定位观测数据；小禹堤防隐患智能巡检系统实现对堤防内部结构的“CT透视”检查，在黄河堤防、南水北调工程、水库大坝、市政管线等安全检测中推广应用……

黄河下游堤防隐患巡检

海量数据奔涌而来，唯有打通壁垒、汇聚融合，方能释放价值。

黄委建设完善水文、水资源、水利工程与河湖管理、水土保持、水生态、科学数据库等6个专题数据库及全委数据仓库，汇聚6866万余条数据，梳理印发108条数据共享清单。

同时，黄委加快构建黄河流域统一数据底板，为数字孪生业务应用系统提供基础支撑。在共享水利部L1级数据底板基础上，构建了黄河上游兰州段、三门峡至河口河段L2级数据底板，以及下游重点河防工程、水文站等L3级数据底板。

昔日“信息孤岛”转化为“数据共享港”。随着跨层级、跨部门数据交换机制的初步建成，数据正实现高效调用，为黄河保护治理精准决策提供着日益坚实的支撑。

模型驱动 打造“智慧大脑”

如果把数字孪生黄河比作人的身体，数据底板是感官系统，模型则是大脑。感官系统为大脑提供信息滋养，大脑对信息进行深度加工，最终实现从“数据”到“智慧”的价值升华。

五年来，黄委聚焦关键模型研发与升级改造，以点带面、系统推进，一批强大的水利专业模型相继落地。这些模型覆盖水文预报、工程调度、灾情评估、冰凌预报、河口治理等诸多业务领域。

黄河模型平台初步建成，实现水利专业模型的标准化集成和管理，支持快速搭建和灵活组合水利模型。

黄河的“数字分身”如何智“驭”洪水？

在2025年秋汛防御中，由黄河设计院牵头研发的伊洛河防洪“四预”系统一经建成便投入实战。该系统融合降雨径流预报、水库联合调度和河道洪水演进三大模型，构建了模型与数据双耦合的预报调度互馈机制，支撑水工程精准调度。系统精准预报了伊洛河流域多场降雨和洪水过程，支撑故县、陆浑水库最大削峰率均超过90%，黑石关水文站模拟水位与实测值误差仅约30厘米。

2025年调水调沙期间，黄河水利科学研究院利用二维水沙动力学模型，10分钟内即完成黄河下游800余千米河道未来7天洪水过程的动态模拟，精准预测滩区淹没范围和重点防守位置，犹如为防汛装上“时间机器”。

山东河务局基于调洪演算模型，科学调度大汶河洪水和黄河分滞洪区运用，实现干流河道洪水变化、人口迁移安置、围堰和坝体破除、闸门启闭调度、湖水位变化等全过程模拟，推动“数据+”与“智”河双向奔赴。

黄河冰凌智能监测模型在2023—2024年度凌汛期应用误差5%左右；黄河防汛知识模型在统一框架下完成涉水对象关联关系、历史场景和专家经验库等的知识建模与表达，形成特定场景下调度方案的知识图谱，支撑调度方案智能决策……一个个模型，共同织就智慧防汛的神经网络，让黄河安澜的千年梦想照进现实。

河南数字孪生黄河一体化平台

数智技术正有力推动“三条黄河”协同联动。“模型黄河”通过复演和模拟“原型黄河”的现象，不仅为“原型黄河”研究和“数字孪生黄河”建设提供了关键参数，也成为验证各类治理方案的实测平台。

黄河水利科学研究院对“模型黄河”进行全面升级：自主研发国内首套基于AI的河工模型地形制作设备，实现大场景高精度地形机械化制作；开发视觉AI算法，智能识别水边线与主流线，实时监测表面流场与河势变化；并打造模型试验的数字孪生体，构建起融合原型分析、物理试验与数字推演的“三条黄河”科学决策场，在虚实交互中寻求治河良策。

应用至上 赋能治黄实践

数字孪生建设的出发点和落脚点是赋能管理、支撑决策。

黄委以防洪、水资源管理为重点，搭建黄河水旱灾害防御“四预”系统和黄河水资源管理与节约保护系统。坚持“急用先建，边建边用”，同步开展河防工程信息管理、淤地坝信息管理、河湖管理保护等业务应用系统建设，初步形成“2+N”智能业务应用体系，黄河保护治理专业化、精细化、智能化水平持续提升。

“经过比选，建议采用调度方案二。”2024年黄河防洪调度演练中，黄河水旱灾害防御“四预”系统对不同方案进行综合比选，推荐出最优方案。该系统整合预报、调度、水沙演进、灾情评估、工程安全等多项功能，不仅能够精准计算雨水情、优化水库调度，还能模拟下游洪水演进和泥沙冲淤过程，标识高风险区域，极大提升了防汛决策的科学性与时效性。每年的防洪调度演练，都有这一系统能力的精彩展示。

在河南黄河，巨大的电子屏幕上，一条虚拟的黄河蜿蜒流淌，与现实河道动态同步。屏幕上密布的光点，是布设在关键险工险段的“智能石头”，工作人员轻点鼠标，便能精准掌握根石的晃动、位移与走失情况，及时进行抢护，防患于未然。这正是河南黄河“四预”一体化平台的生动呈现。“今天有2200人在线，85个工程靠河，158人进行现场巡查，上报了309个巡查日志。”河南河务局技术人员张弛介绍，平台已成为职工不可或缺的治河工具。

“智能石头”预警模拟画面

在大汶河下游，山东河务局建设的大汶河流域防洪“四预”系统，让大汶河洪水预报预警和调度决策更加科学精准。2025年汛期暴雨洪水过程中，该系统实时触发分级预警，针对大汶河下游洪水和东平湖超汛限水位等风险，快速匹配工程巡查防守方案。根据系统演算结果，4次开启陈山口、清河门出湖闸北排泄洪，累计泄水量6.9亿立方米。

数字孪生三门峡、故县等现代化水库运行管理矩阵已相继上线运行，与数字孪生东平湖、北金堤蓄滞洪区和直管堤防水闸统筹建设，形成协同作战能力。这些系统与黄河水旱灾害防御“四预”系统紧密配合，在流域防洪、调水调沙中发挥重要作用。

黄河水资源管理与节约保护系统是流域用水的“精准管家”。全流域6601个地表水一级取水口已实现数字化管理，并与全国取用水平台互联互通。2022—2023调度年，面对可供水量偏少40亿立方米的严峻形势，黄河水资源利用质效却未受影响，这套系统的应用功不可没。

黄土高原水土保持数字孪生体系初具规模。5.8万余座淤地坝纳入淤地坝管理信息系统，淤地坝运行情况尽在监控之中，让防汛从“凭经验”转向“靠数据”。2025年汛期，系统累计发送预警提醒174期，覆盖2.48万余坝次，守护了35.26万余人的生命财产安全。

河道采砂智能监管系统构建起“黄委—省—市—县—现场”五级监管体系，实现流域级砂场智慧管理，有力维持河湖健康生命。

水行政遥感应用系统、执法巡查监控系统、案件处置系统等，持续夯实水行政监察基础设施能力，增强了各级水政监察队伍线索发现、执法巡查和案件处置能力。

“摸不着”的数字孪生，带来“看得见”的效益。

从“数字黄河”到“数字孪生黄河”，从“被动应对”到“主动防控”，“十四五”时期，数字孪生黄河建设交出一份厚重答卷。展望“十五五”，这条智慧长河将继续奔涌向前，以数据流赋能决策流、业务流，为黄河流域生态保护和高质量发展注入源源不断的数字动能。