数字孪生水利建设最近有了新进展。从洪水演进、灾情评估，到调度水库和生产生活用水，随着应用场景越来越多，数字孪生已深度应用到水旱灾害防御工作中，成为“主力军”之一。数字孪生水利建设，率先赋能流域防洪预报、预警、预演、预案，不仅大幅提升了水利治理和管理活动的数字化、网络化、智能化水平，也为水利精准化决策提供了有力支撑。近年来，数字孪生技术广泛应用于电力、交通、城市管理等领域，是推动行业深刻变革的强大动力。水利部门积极探索，将推进智慧水利建设作为推动新阶段水利高质量发展的实施路径之一。随着数字孪生平台暨全国水利一张图2023版的正式发布，数字孪生技术广泛服务于水利行业有了更多可能。数字孪生是对实体对象的动态仿真。水利部数字孪生平台以水利一张图为基础，融合多源数据，建设了全国统一、及时更新的数据底板。可以实现水库、河道堤防、蓄滞洪区等55类1600多万个水利对象信息联动更新
1.数据底版
实现水上水下地形融合，对同时期的库区河道水下地形、地上DEM、坝前漏斗区数据进行融合处理，解决矛盾冲突，精修地形，形成水上水下地形有机融合的能反应水下河槽、水上地形的数据。
实现GIS+BIM数据精确融合，将不同类型和精度空间数据（矢量数据、地形数据、影像数据、激光点云数据、倾斜模型数据、BIM数据等）融合处理，包含数据升维、多源地形融合、多源影像融合、BIM与地形融合四方面工作，为后续在可视化仿真引擎中实现数字化场景的无缝融合与切换提供精准的数据支撑。
2.模型库与可视化引擎
水利专业模型包括水沙模型、冰凌模型、大坝安全分析评价模型，可视化模型包括洪水演进、洪水淹没分析、冰凌演进、泄流挑流等数字孪生场景及可视化功能，智能识别模型包括人员识别入侵、水淹厂房、烟火识别等，为传统管理工作提供智能化决策手段。
3.知识库与知识引擎
在收集万家寨水利枢纽防洪调度预案、工程安全库、金属结构安全、防洪能力复核、混凝土结构安全、冰凌经验库、泥沙经验库等专业文档的基础上，基于自主研发知识管理平台，针对万家寨项目进行定制开发，实现知识库的动态更新与维护，梳理水利枢纽领域知识体系，形成知识图谱。实现预报调度方案库，工程安全知识库，业务规则库知识图谱的构建，并通过知识引擎实现信息推送，如将应急响应措施、流程等精确信息推送至防洪调度等业务系统。
4.业务应用
防洪调度系统，系统通过可视化方式呈现汛情数字信息和孪生仿真场景，基于洪水演进、水库调度等水利专业模型，对不同调度预案进行可视化展示及推演模拟，为防汛调度相关业务提供数据支撑及会商支持。
防凌调度系统，在水情、工情、视频等监测感知的基础上，通过构建大数据凌情特征日期预报模型、冰动力学模型等防凌相关水利专业模型，实现防凌调度的信息查询及凌情特征日期预报、封河发展过程预报、冰塞冰坝预警，结合仿真引擎进行计算分析成果可视化演示及推演模拟，全面提升万家寨防凌决策业务能力和应急管理水平。
泥沙调度系统，系统根据实测及历史资料，实现历史及当前水库淤积形态、坝前漏斗区变化过程的对比分析，结合水库泥沙动力学模型，实现水库排沙效果预测计算。为制定水库实时调度方案、提高水库排沙效果提供技术支撑。
大坝安全分析预警系统，通过结构计算和统计分析，预报大坝运行性态，预警大坝安全隐患和潜在风险，支持精准化预演预案决策。
库区综合管理系统，基于确权划界、水政巡查、“四乱”整治、生态治理、库岸稳定、泥沙冲淤等库区业务的管理需求，开展综合监视、巡查管理、岸线管理、生态管理、溯源管理、巡查APP等功能开发，以支持库区管理与综合决策。
综合决策支持系统，面向决策层，涉及工程安全、防汛防凌、泥沙管理、库区管理等多个业务相关职能部门，主要业务工作是应用综合决策支持功能，形成工程管理全区域、全要素的数字孪生场景驾驶舱，集成展示预报预警、预演预案、泥沙调度、安全监测、视频监控等信息。
总结
通过数字孪生万家寨工程先行先试建设实践，在多源地理数据融合、GIS与GameEngine融合、凌情预测预报技术、洪水及冰凌仿真模拟等方面创新探索，实现对万家寨调度运行核心业务“四预”全方位支撑与提升，有力保障万家寨枢纽安全稳定运行，并对行业数字孪生水利工程提供有益借鉴。
