智慧水利建设技术指南(试行)

智慧水利建设技术指南(试行)1总则1.1编制目的为指导全国智慧水利规范化建设，明确建设目标、技术框架、核心建设内容、实施标准与运维要求，支撑水利治理体系和治理能力现代化，依据《“十四五”水安全保障规划》《数字孪生水利建设技术导则（试行）》等规范编制本指南。1.2适用范围本指南适用于全国流域、省级、市级、县级四级智慧水利工程的规划、设计、建设与运行管理，小型水利工程智慧化改造可参照执行。1.3建设原则1.需求牵引，应用至上：以防洪减灾、水资源调配、河湖管理等业务需求为核心，优先支撑保障民生安全的核心业务，避免重建设轻应用。2.统一标准，共建共享：严格遵循国家及水利行业统一数据、接口、安全标准，实现跨层级、跨部门数据互通，禁止信息孤岛。3.底线思维，安全可控：坚持自主可控，落实网络安全等级保护要求，保障水利数据、业务系统、基础设施全链条安全。4.集约节约，分步实施：充分利用现有水利基础设施、信息系统资源，避免重复建设，按照“先核心后拓展”分期推进建设。1.4建设目标到2025年，基本建成覆盖江河湖库、重点水利工程的水利感知网，数据共享率达到90%以上，核心业务智能化覆盖率提升到85%以上，构建具有“四预”（预报、预警、预演、预案）能力的智慧水利体系；到2030年，全面建成技术先进、协同高效、安全可控的现代化智慧水利体系。2总体技术框架智慧水利总体技术框架分为“五层两翼”，各层协同支撑核心业务应用：1.基础设施层：整合水利感知设备、计算存储资源、网络通信资源，为上层提供硬件支撑。2.数据资源层：构建统一水利数据资源目录，汇聚各类水利业务数据，建设水利数据中台提供数据服务。3.模型知识层：构建数字孪生流域/工程模型体系，整合水利专业模型、知识图谱，提供智能化计算支撑。4.应用支撑层：提供统一用户管理、业务流程引擎、地理信息服务、人工智能服务等通用支撑组件。5.业务应用层：面向水利核心业务场景构建智能化应用，支撑“四预”业务开展。6.标准规范体系：涵盖数据、技术、管理、安全四类标准，保障建设运行规范化。7.网络安全体系：覆盖基础设施、数据、应用全生命周期安全防护，保障系统安全运行。3基础设施建设技术要求3.1水利感知网建设1.水文水资源感知：大江大河干流及重要支流控制断面水文监测覆盖率达到100%，中小河流控制断面覆盖率不低于90%，监测数据采集频次不低于1次/15分钟，水位测量误差控制在±1cm以内，流量测量误差不超过±3%。规模以上取水口计量监测覆盖率达到100%，农业取水口计量覆盖率不低于90%，在线计量数据传输准确率不低于98%；大中型灌区渠系量测水设施覆盖率不低于85%。集中式饮用水源地水质自动监测站覆盖率达到100%，监测指标至少涵盖pH值、浊度、余氯、氨氮、总磷、CODmn，数据上传频次不低于1次/小时。2.水旱灾害感知：大中型水库、重要小型水库水位、渗流量、渗压、变形监测实现全覆盖，大中型水电站大坝安全监测数据自动采集率达到100%，数据采集误差不超过±0.5%FS。山洪灾害易发区雨量站布设密度满足：重点防治区平均每20km²1站，一般防治区平均每50km²1站，降雨量测量误差控制在±4%以内。堤防监测：1级、2级堤防重点堤段渗压、变形监测覆盖率达到100%，隐患监测采用探地雷达、光纤传感技术，隐患识别准确率不低于85%。3.河湖与水利工程监管感知：重要河湖岸线、饮用水源保护区、国家级水利风景区视频监控覆盖率不低于90%，采用4G/5G+卫星通信传输，关键区域监控视频分辨率不低于1080P，AI识别非法采砂、围垦、排污准确率不低于90%。在建水利工程安全监测：深基坑、高边坡、高塔等关键部位监测覆盖率100%，变形、应力监测数据采集频次不低于1次/10分钟，预警响应时间不超过5分钟。3.2通信网络建设1.业务网：依托水利业务网实现跨层级互联互通，流域、省级节点带宽不低于10G，市级不低于1G，县级不低于100M，重要水利现场端采用光纤+5G/卫星双备份，通信可靠率不低于99.9%。2.互联网出口：统一规划互联网出口，省级节点出口带宽不低于20G，市级不低于5G，配置流量清洗设备，抵御DDoS攻击能力不低于10Gbps。3.3计算存储资源建设1.算力配置：按照“云边协同”架构配置算力，省级智慧水利平台算力不低于200PFlops（AI算力）+500TFlops（通用算力），市级不低于20PFlops（AI算力）+50TFlops（通用算力）；现场边缘节点算力满足实时数据处理、预演需求，单工程边缘节点算力不低于10TFlops。2.存储配置：采用“分级存储”架构，热数据（近1年业务数据）采用全闪分布式存储，访问时延不超过10ms；温数据（1-5年数据）采用SAS分布式存储，访问时延不超过100ms；冷数据（5年以上归档数据）采用蓝光/磁带库存储，存储成本不高于0.2元/GB·月，数据可读取率达到100%，省级平台总存储容量不低于10PB，市级不低于1PB。4数据资源建设技术要求4.1数据资源梳理与目录编制严格按照《水利数据资源目录编制规范》开展梳理，涵盖基础地理数据、水利工程数据、水文水资源数据、水旱灾害数据、河湖管理数据、水行政监管数据6大类，共78小类，编制本级统一数据资源目录，数据目录注册率达到100%，数据信息准确率不低于99%。4.2数据汇聚与治理1.数据汇聚要求：跨部门数据共享对接率达到100%，对接自然资源、生态环境、应急管理、气象等部门数据，实现数据动态更新，基础数据更新频次不低于1次/年，业务监测数据更新频次满足感知网采集要求，共享数据及时更新率不低于98%。2.数据治理要求：开展数据清洗、去重、补全、标准化处理，数据完整性不低于98%，数据一致性不低于99%，数据准确性不低于98%，建立数据质量问题溯源、整改机制，数据质量问题整改完成率达到100%。4.3数据中台建设构建统一水利数据中台，提供数据检索、数据接口、数据加工、数据统计四类基础服务，数据接口响应时间不超过100ms，支持PB级数据多维度实时分析，分析响应时间不超过5秒；建立数据授权访问机制，实现数据可溯源、可管控。5数字孪生与模型知识建设技术要求5.1数字孪生场景构建1.几何模型构建：采用倾斜摄影测量、激光点云扫描技术构建流域地形、水利工程三维几何模型，地形模型分辨率不低于5m，重要水利工程模型分辨率不低于0.1m，模型纹理分辨率不低于2K，几何误差控制在±10cm以内（工程模型）、±1m以内（流域地形）。2.物理模型构建：融合水文、水动力学、结构力学规律，构建反映流域水循环、工程结构响应的物理模型，模型参数可根据实时监测数据动态校正，校正后模型模拟误差不超过±5%。5.2专业模型体系建设1.水文预报模型：涵盖短临预报（0-24小时）、中期预报（1-7天）、长期预报（10-30天），短临预报洪峰误差不超过±10%，峰现时间误差不超过±2小时；中期预报洪峰误差不超过±15%，峰现时间误差不超过±6小时。2.水动力学模型：流域二维水动力学模型空间分辨率不低于100m，重点区域不低于10m，模拟时间步长不超过10分钟，1000km²流域洪水演进模拟计算时间不超过10分钟。3.水库调度模型：基于预报入流实现多目标优化调度，不同约束条件下最优调度方案生成时间不超过5分钟，防洪调度预报预演精度不低于90%，水资源调度节水效率提升不低于5%。4.工程安全模型：针对大坝、堤防等工程构建渗流稳定、结构安全分析模型，安全风险分级准确率不低于90%，预警响应时间不超过2分钟。5.3知识图谱构建整合水利法律法规、工程规范、历史险情、专家经验构建水利知识图谱，实体数量不低于10万条，关系数量不低于50万条，知识查询响应时间不超过500ms，支持基于知识的智能推理，推理准确率不低于85%。6核心业务应用建设技术要求6.1防洪减灾“四预”应用1.预报：融合气象预报成果与水文监测数据，构建多模型耦合预报体系，实现滚动预报，自动更新预报成果频次不低于1次/6小时。2.预警：基于预报成果与实时监测数据，设置四级预警阈值（蓝色、黄色、橙色、红色），自动发布预警，预警信息推送到达率不低于99%，预警延迟不超过5分钟。3.预演：构建不同量级洪水场景，开展洪水演进、工程调度、淹没影响预演，可视化展示淹没范围、转移人口、财产损失，单场景预演计算时间不超过15分钟。4.预案：基于预演成果生成优化调度预案、人员转移预案，支持多预案对比分析，方案生成时间不超过30分钟，实现预案数字化、动态化管理。6.2水资源节约集约利用应用1.水资源动态监控：实现取用水、水量分配、生态流量全过程动态监控，超计划用水自动预警，预警准确率不低于95%。2.水资源优化调配：基于流域水资源承载能力，构建多水源联合调度模型，支撑生活、生产、生态用水优化配置，干旱期调水保障率不低于98%。3.节水监管：对接重点用水户节水监测数据，开展节水评价，规模以上工业用水户节水监控覆盖率达到100%，节水目标完成情况动态评估准确率不低于90%。6.3河湖管理与河湖长制应用1.岸线空间管控：叠加河湖“四至”边界，实现岸线开发利用项目动态监管，疑似违规项目AI识别准确率不低于90%，问题交办整改闭环率达到100%。2.河湖健康评估：基于水质、水文、生态监测数据，开展河湖健康年度评估，评估指标覆盖率达到100%，评估结果客观性偏差不超过±8%。3.河湖长制督察考核：构建河湖长制工作动态考核指标体系，自动汇聚各级河长巡河、问题整改数据，自动生成考核结果，考核结果准确率不低于98%。6.4水利工程建设与运行管理应用1.工程建设智慧管控：实现项目审批、进度、质量、安全、投资全流程在线管理，关键工序质量管控数据自动采集率不低于90%，隐患整改闭环率达到100%。2.工程运行智慧调度：支持大中型水库、水电站、灌区工程远程控制，调度指令下达响应时间不超过1分钟，远程控制准确率达到100%；工程安全状态自动评价周期不低于1次/日，异常状态预警准确率不低于90%。6.5水行政监管与政务服务应用1.水行政执法：支持水事违法案件线索自动识别、线上移送、在线办案，案件办理时限压缩不低于30%，结案率不低于95%。2.政务服务：实现水行政审批事项全流程网办，网办率达到100%，审批时限压缩不低于50%，支持电子证照、电子印章应用，政务服务满意度不低于90%。7网络安全建设技术要求7.1安全等级保护智慧水利平台、核心业务系统严格落实网络安全等级保护2.0要求，省级平台、流域级平台不低于三级等保护要求，重要系统每年开展1次等保测评，测评问题整改完成率达到100%。7.2安全防护体系建设1.基础设施安全：核心节点部署防火墙、入侵检测、入侵防御、零信任访问控制设备，实现边界防护，访问授权采用“最小权限”原则，非法访问拦截率不低于99.9%。2.数据安全：对敏感水利数据（涉密数据、民生相关数据）进行加密存储与传输，采用国产加密算法，数据加密覆盖率达到100%；建立数据备份机制，核心数据每日增量备份，每周全量备份，备份数据可恢复率达到100%，灾备中心切换时间不超过4小时。3.应用安全：开展源代码审计、渗透测试，每半年至少开展1次渗透测试，高危漏洞整改完成率达到100%；部署Web应用防火墙，SQL注入、XSS攻击拦截率不低于99.9%。7.3供应链安全核心硬件、基础软件优先采用国产自主可控产品，CPU、操作系统、数据库国产芯片/产品使用率不低于90%，重要系统关键软硬件供应链可追溯率达到100%。8标准规范与运维保障建设技术要求8.1标准规范体系建设严格执行国家《信息技术大数据数据分类分级》（GB/T41479-2022）、水利行业《数字孪生流域建设技术大纲》《水利数据共享服务规范》等标准，结合本级业务需求补充完善地方/行业细化管理制度，建立标准更新机制，标准适用性评估每3年开展1次。8.2运维保障体系建设1.感知设备运维：建立感知设备巡检制度，水文测站每季度巡检不少于1次，传感器每年校准不少于1次，感知设备在线率不低于98%，设备故障修复时间不超过24小时（野外设备不超过48小时）。2.系统运维：建立7×24小时值班监控机制，平台服务可用率不低于99.9%，应用系统故障响应时间不超过1小时，一般故障修复时间不超过4小时，重大故障修复时间不超过24小时。3.运维能力建设：建立分级运维培训机制，省级每年