智慧水利建设总体解决方案

智慧水利建设总体

解决方案目录1234新形势与新要求系统性建设方案建设思路与架构相关案例与经验1.1

国家、行业、地方新要求国家

“十四五”规划和2035年远景目标“十四五”智慧水利建设规划(2021)水利业务“四预”基本技术要求(试行)

(2022)构建智慧水利体系，以流域为单元提升水情测报和智能调度能力水利部提出智慧水利是新阶段水利高质量发展最显著标志和六条实施路径之一加快构建具有“四预”

(预报、预警、预演、预案)

功能的智慧水利体系某省市

“十四五”水利发展规划建设长江、太湖等重点河湖数字孪生系统、智能业务系统，

实现核心业务智慧应用全覆盖国

家

战

略

层

面节水优先数字孪生水利工程建设技术导则(试行)

(2022)数字孪生流域共建共享管理办法(试行)

(2022)智慧水利建设顶层设计(2021)数字孪生流域建设技术大纲(2022)空间均衡系统治理两手发力网络强国加强数字中国长三角数字流域和智能水网建设行

业

发

展

层

面，，3个流域长委黄委太湖局某省市级浙江福建广东贵州宁夏某省市级深圳宁波苏州1.2

智慧水利先行先试目录1234新形势与新要求系统性建设方案建设思路与架构相关案例与经验

业务体系◼从水利十大业务需求

出发，紧密结合苏州

水务核心职责◼围绕“7+1”

业务体

系，构建应用系统及

调度指挥中心

总体架构五横两纵：

一基础、一平台、一中心、两保障、N应用”

建设理念智慧驱动，

精准治理2.1

“智水苏州”二期顶设

实施计划◼近期：

水网感知与数据互联互通，智慧大脑建设急用先行，部分业务应用◼中期：

全要素感知体系完善补充，支撑平台与业务体系

融合，业务全覆盖◼远期：

感知、基础设施维护，完善大数据积累与智能分析，

综合应用能力迭代升级建成“水网透彻感知、

数据

融合共享、模型智能驱动、

协同调度指挥、服务普惠便

捷、河湖美丽健康

“的智慧水务平台和智能水网2.2

东莞智慧水务一期顶设

建设目标江苏智慧水利数字孪生水网建设总体技术指南(地标)水工程预报调度━体化平台建设标准(团标)2某省市市数字孪生水网工程试点建设——标准先行标

准

制

定2某省市市数字孪生水网工程试点建设——总体框架数据底板为数字孪生水网提供

“算据”支撑

基础设施为数字孪生水网提供

“算力”支撑

模型平台与知识平台提供

“算法”服务以客观存在的物理水网为基础支撑智慧水利“2+N”四预业务应用数字孪生水网双向映射

同步仿真赋能某省市数字孪生水网顶层设计，率先某省市市太湖地区水工程预报调度一体化平台，获得水利厅各级领导一致认可，5月底已经部署运行，实现防洪“四预”业务应用2某省市市数字孪生水网工程——率先完成数字孪生工程实践5.6

界面展示

五、预报调度一体化系统开发大通下泄Q状态状态状态水库下泄Q望亭立交下泄Q黄埔江边

界控制实时雨水工情+精细化降雨预报太湖地区预报调度一体化模型感知联合模型高频滚动计算预报1-3d河道洪水过程，

4级预警形成“四预”的业务封闭流程2某省市市数字孪生水网工程试点建设——场景预演潮位H状态太浦闸

下泄Q湖西

入流Q浙西

入流Q状态状态5.6

界面展示

五、预报调度一体化系统开发2.4

防汛“四预”演练系统——海委永定河流域◼融合“四预”理念，以数据底板建设+“四预”防汛业务为核心的思路◼利用数字孪生、数值模拟，支持天气形势预测-水文测报-预警发布-洪水错峰调度-蓄滞洪区运用业务◼成果也得到肯定，某省市市横山水库“四预”业务功能，今年将在石库开展演练工作海委总指挥中心预演现场2.4

防汛“四预”演练系统——沂沭泗流域2.4

防汛“四预”演练系某省市市大中型水库某省市级水库预报调度系统某省市市水利厅在“烟花”台风登陆前进行横山

水库防洪调度演练、石库应对“7.20暴雨”超标准洪水演练

信息技术支撑实况演练获圆满成功，通过演练检验了“四预”措施落实情况横山水库

“四预”系统石库

“四预”系统某省市防指演练现场一体化河网模型、洪涝联合调度、水环境联控调控、智慧水利/水务应用应用案例7应用案例6应用案例5应用案例4应用案例3应用案例2应用案例12.5

其它落地模型与系统省级动态洪涝风险图管理与预报预警平台城市智慧水务顶层设计与解决方案城市河网水环境提升联控联调系统某省市河网水环境综合调控系统流域某省市市防洪联合与智能调度系统平原河网水动力多尺度分级智能模拟系统流域预报调度一体化“四预”数字平台江苏、淮委、四川、福建、无锡

…苏州大包围、G20核心某省市市…智水苏州二期、东莞智慧水务一期

…江苏18个、淮委、四川、福建…太湖地区、海委、大包围、水库

…行政区划、水利分区定制模型服务

…太湖流域、淮河流域、海河流域

…GFEDCBA智慧水务应用模型服务平台预报调度应用流域尺度模型联控联调应用统一管理平台洪涝风险模型7

类2.5

其它落地模型与系统应某省市市太湖地区联合调度系统

建设可重构过去、模拟现状、预测未来的洪涝联合调度解决方案◼实况复演，佐证模型；流域性某省市市设计洪水模拟，指导规划；工情变化模拟，评估效益◼流域某省市市多目标联合调度，优化入江-入湖-圩区群协同调度，指导日常防汛调度(如何预降、预降能力？预报调度、预报预警)与河网生态补水(确定引水水量、引水路径、循环过程等)入江圩区群入

湖智能化一键调度物联感知体系监控代替人工观测2.5

其它落地模型与系统应某省市市城区活水联控联调系统

实施闸泵自动化改造与集中控制，建成水利工程群的一键精准调度，改善水环境

◼以实时监测与预报数据为驱动，以模型为核心，以远程控制为手段◼58处闸泵调控关键节点均实现远程控制，满足科学精准调度要求2.5

其它落地模型与系统应用——无锡运东大包围防洪工程智能调度

建设在线滚动预报、预报调度、智能调度一体化解决方案(在线运行近2年)◼预报预警：

深度融合水雨工情，

2h不间断滚动计算，预报未来24h区域任意关注点水位过程◼预报调度：

提供人工调度干预，

按照调度人员想法进行调度模拟，

评估调度方案是否可行◼智能调度：

依据预报降雨，考虑可能调度情景和调度习惯，

自学习，发布3、

6、

12、24h调度预报期

误差厘米级人工预报调度同化期

基本无误差2.5

其它落地模型与系统应用——某省市市河网水环境调控系统

建设在线监测联合模型驱动的水环境综合调控解决方案◼全面感知：

水文、水动力、水质、视频等物联感知全监测，

工程运行状态监控◼决策优选：

解决何时调度，如何调度，

调度后的效果◼更新迭代：

可以查询、管理、

年度更新调度预案信息和模型信息某省市部署超标准洪水研究某省市市水利局牵头，联合20多家防指成员单位，开展风险

评某省市市范

围内开展实战演练，

已经形成初步成果，

在全国具有一定的

引领性2.5

其它落地模型与系统应用——无锡应对类似7.20极端暴雨研究场景一长历时梅雨型(2016年)

1.0倍雨量(风险图)➢最大1小时201.9mm➢最大24小时645.6mm➢最大3天789.1mm现状标准2.4-2.9倍2.5

其它落地模型与系统应用——无锡应对类似7.20极端暴雨研究2.5

其它落地模型与系统应用——无锡应对类似7.20极端暴雨研究某省市生命线工程专题风险图绘制，为涉水行业部门提供对策制定的科学依据政府单位居民小区变电站地铁学校医院做好顶层设计，全局统筹谋划重视模型研发，强化平台支撑完善保障机制，有序开展工作加强需求分析，解决痛点问题打破“数据孤岛”，实现数据共享缺统筹缺智能缺保障缺实用缺联动问题与2.6

问题与思考思考系统功能以监测展示为主，水安全保障相关的调度、管理、决策以经验为主，

新一代信息技术及模型未充分应用，没

有形成

“预报、预警、预演、预案”的”

四预”业务应用体系水务对象、物联感知站网、数据治理、系统建设等标准不统一，基础数据未形

成一级填报，二级审核，多级应用的填报、审核、更新标准与机制系统间链路未打通，未建成统一的数据管理中心，数据分散，

共享难，数据安全性、权威性、准确性、

连续性不足系统建设以部门为对象，监测体系不完整，数据覆盖度不够；投资分

散，缺乏统某省市市域层面建

设一套智慧水务平台，

协抓共管

缺标准

缺联动

缺智慧

缺统筹

2.6

问题与思考存在

短板目录1234新形势与新要求系统性建设方案建设思路与架构相关案例与经验模型智能驱动水网透彻感知

数据融合共享结合历史资料与实时监测数据实现多源数据耦合，形成区域适用的专家系统通过系统资源服务平台，为区域排水管理、水污染综合治理等提供决策支持建设数据汇集系统，实现全要素监测信息自动采集与已建信息共享交换建设综合数据库实现监测、工程、管理与应用信息的统一存储、统一管理、统一服务构建一个中心：智慧水务指挥中心围绕两个重点某省市市防洪、水资源配置与水环境提升定位三个层次：基础设施(IaaS)、智慧大脑(PaaS)、智能应用(SaaS)力争四个创新：全域智能模拟、实时调度指挥、联合自动控制、河湖健康诊断做到五个统一：统一门户、统一标准、统一平台、统一服务、统一运营突出六个特色：可感可视、可知可控、预报预警、智能诊断、指挥决策、常态管控统筹七个对象：户、厂、网、河、湖、闸、泵服务普惠便捷、河湖美丽健康协同调度指挥实现业务信息的集中展示与处理构建服务普惠便捷、河湖美丽健康的平台理念构建孪生水网

打造健康河湖需求牵引

应用至上3.1

建设理念与愿景雨量、水位、流量、安全、水质、积水、排水、视频等信息实时监测、采集、传输、处理实现闸泵站远程监测控制，卫星、无人机等设施实现信息实时感知愿景某省市排水管理、水环境治理、水质水量调度、河湖智能巡检等实现区域突发事件应急管理以算据、算法、算力为支撑，

构建数字孪生流域，

实现水利2+N业务的预报、预警、预演、预案功能3.2

总体架构设计算力算据“四预”数字水网数字孪生水网数据底板物理水网智慧水网算法目录1234新形势与新要求系统性建设方案建设思路与架构相关案例与经验调研对象重点调研内容水务局办公室信息化现状、总体建设要求水资源管理科防洪调度、水库调度、水资源业务管理、取水信息中心信息化现状、防洪排涝、水文数据的获取、水库监控河湖科河湖长制系统现状、管理制度和考核办法、业务流程水旱灾害防御和排

水科排水防涝系统现状、视频监控、接入气象预报数据水利工程管理科信息化系统现状、工程基础数据和空间数据、工程巡查水务工程建设科信息化系统现状、日常业务、施工安全、工程监管验收水土保持科涉水系统和监测数据、建设目标、监测分布图水务监测中心政策法规和标准、监测点位情况、监测指标、数据来源水务集团现状和问题、建设目标、排水图纸资料、排水监管数据气象局信息化系统现状、业务运行情况、气象数据生态环境局涉水系统、监测数据、监测指标和分布图、污染源大数据局信息化系统现状、数据管理情况、水务数据4.1

业务需求牵引需求牵引、应用至上：各部门和业务处室的职责和需求出发现场踏勘局委办横向数据共享➢遥

感

解

译➢无人机航测➢地

面

测

绘➢调

查

收

集流域纵向部门数据互联互通建设

“三网合一”的物理流域，

不同维度获取、集成水物理网静态信息，

考虑精度与更新汇

聚

形

成

流

域

孪生

底

板

信

息

源4.2

算据——静态信息重点水利工程信息洪水影响重点对象……社会经济信息资源流域骨干名录河湖流

域

遥

感

下

垫

面地面DEM用地类型河湖库

地形水利工程社会经济重点对象气候环境构筑物更新机制精度保障物理流域数

据

汇

聚

方

式现实世界——物理流域水

调

度

网水

信

息

网水

物

理

网①根据关注点水位进行判定；②根据水利工程内

外水位差进行判定；③根据多组条件综合判定

(如工程水位-开度关系曲线)；④根据工程运行

状态综合判定；⑤根据工程出流量判定水

调

度

网水

信

息

网水

物

理

网获取制定流域某省市市防洪排涝、水资源配置、水生态环境调控等调度信息调

度

方

案➢《太湖流域洪水调度方案》国讯

﹝2011﹞17号➢《苏南运河区域洪涝联合调度方案》

(试行)4.2

算据——调度信息物理流域现实世界——物理流域◆以流域为对象，构建预报调度一体化模型，

覆盖流域骨干河道名录、水利工程及调度◆构建统一模型构建标准，形成一套综合流域模型(水文-水动力-水质)，模型精细，功能强大全面4.3

算法——水利专业模型模型框架◼适用不同下垫面特性水文过程模拟➢降雨-产流-汇流水过程◼水文-水动力-水质一体化模拟➢风暴潮洪水过程➢河道一维、湖泊二维水动力过程➢河网-管网耦合内涝积水退水过程◼闸泵涵工程群运行调度模拟➢支持各类复杂调度逻辑◼洪水影响与损失评估模拟➢洪水要素与下垫面叠加分析一二维耦合模拟机制河网-管网耦合模拟模型功能4.3

算法——水利专业模型城市内涝积水退水模拟洪水演进过程模拟4.3

算法——水利专业模型

“十三五”期间自主研发了多尺度分级智能模型(新一代在线模型V1.0)◼利用气象，雨、水、工情感知数据驱动传统水文-水动力模型在线滚动计算，

支持调度预演模拟◼在云端部署可定制化服务“模型平台”，已作为数字孪生流域建设

“不可或缺”核心组成部分◆符合新一代模型发展趋势◆专业模型与信息技术深度融合

模型特点➢规范数据➢改进算法➢开发软件➢平台集成➢共享服务“模型是纽带”串联算据+算法+算力防

洪水安全管理与智能分析“四预”业务应用体系水资源2+N◼智能模型是指通过训练学习算法，建立一套能够利用计算机智能分析和理解音频、图像、视频以及自然语言的模型库，代替人工进行大范围遥感影像解译、大规模视频监视、大批量语音通话以及大量报告文本阅读理解，并具备提取感兴趣信息进行结构化分析的能力◼学习算法是指通过人工智能、机器学习、模式学习、统计学等方法，从关联规则、对象分类、时间序列等不同角度对数据进行挖掘，做出归纳性推理，发现数据隐含价值、潜在有用信息和知识

智能算法主要包括语音识别、

图像与视频识别、遥感识别、

自然语言处理等智能模型，分类、回归、推荐、搜索等学习算法河道水尺内涝水尺4.3

算法——智能算法非法钓鱼水尺识别应用体系系统名称主要使用部门水防灾防汛排涝指挥调度决策系统防汛防旱指挥部办公室应急物资调度管理系统防汛防旱指挥部办公室水资源水资源管理系统水资源和供水处节水用水管理系统节约用水办公室水生态环境河湖长制综合管理平台河湖长制改革处生态河湖评价与管理决策工程运行管理处(生态河湖处)河湖长制改革处水工程工程精细化运行系统工程运行管理处(生态河湖处)市水利工程管理处水务工程建设管理系统市水利工程建设处基本建设处农村水利与水土保持系统农村水利与水土保持处水利工程质量安全与信用系统市水利水务工程质量监督站市水利工程建设处供排水城市供排水业务系统市供排水管理处水事务水政执法管理系统市水政监察支队水事件综合处置管理系统水务局各处室及直属单位业务协同管理系统水务局各处室及直属单位公众服务社会公众水务监管水务综合监管系统政策法规处5

业务应用体系降雨形势

水情形势

工情能力研判

调度预演分析

措施建议接入气象、水文部门数据，

完善加密雨、水、工情监控站网，建设水利数字大厅，

加强水利工程群调度模拟，

构建洪涝监测预报、动态预警、场景预演、调度预案功能，

满足流某省市市内

涝提前预判，提前调度推演、会商决策，

降低洪涝灾害风险

4.5

业务应用体系——水防灾应用效果4.5

业务应用体系——水资源将水资源基础信息通过专题地图的形式进行可视化展示，能对水源地、水功能区等进行管理、

评应用

价与预警，满足取水审批管理、电子签章与水资源利用辅助决策，重点河湖生态水位告警，

蓝藻效果影响分析：水功能区水质监测评价、…水资源消耗双控(总量、强度)、

…用水计划审批管理、节水建设、…水量分配决策管理、地下水管理与预警、…水源地管理、取水审批与管理、…风险能够智能识别，预警重点河湖水量分配管理，

水资源综合统计与智能报表排水耗水用水供水

取水

监测告警感知联合模型驱动远程调控手段平台-工程智能互馈某省市河道、水源地、入河排口水环境监测指标，

及时告警，

改造工程远控，

制定日常与应急调度预案，

达到少人值守，

回答何时调度、如何调度、调度效果；

利用模型预测河道水质变化

趋势，

识别排口污染负荷贡献率，

进行超排区域和管网污染定位溯源，长效保障◆无人值班、少人值守4.5

业务应用体系——水生态环境◆智慧枢纽、安全远

控精准调度与溯源应用

效果水环境态势图应用效果拓展河长系统功能，

对接部健康评价体系，

推动河湖大数据库建设，

评价河湖健康状态，

宏观全某省市市河湖健康指数，

微观全过程跟踪河湖健康改善过程，

提供健康报告，

及时诊断问题、发

现原因，提供对策，提高河长业务执行效率；

结合河湖管理阶段目标，

创建科学评价+行政管理

的河长制工作成效新模式，

完善考核监督4.5

业务应用体系——水生态环境河湖健康准确评价问题快速辨识及时诊断原因提供应对

策略，动态考核辅助决策监管◼工程建设过程管理：

在项目建设过程中为主管部门、建设方、设计方、施工方、监理方、

第三方等提供建设工程全管平台，

从项目开工、施工、竣工等进行全流程监督管理，

实现建设过程规范化、标准化◼水利工程检测管理：

在项目施工过程中的全流程跟踪施工检测，将检测过程中的施工方、

监理方和检测方纳入检测管理等4.5

业务应用体系——水工程管理检测模组智能机器人自动化操控平台智能化监管档案管理施工预警提醒工程建设过程质量核定核备质量缺陷事故施工进度监管项目划分确认施工环境现场应用

效果电子数据收集监督受理监督检查工程验收监督计划电子表格应用效果通过从户-管-站-厂-河闭环监测和设施远程智能控制，

结合机理模型和大数据分析算法，

实现

厂网河联动协同调度，精细化管控污水系统，

达到清水入河、污水入厂的目标，

降低高水位

运行时间，

保障河道水环境长效