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破解治水难题！数字孪生如何智“驭”洪水

今年7月，受台风影响，河北省遭受罕见的特大暴雨洪水灾害，截至8月10日受灾人口达到388.86万人。近几年，全国各地的洪涝灾害给城市造成了不同程度的人员伤亡和财产损失。据国家应急管理部统计，2022年，我国全年洪涝灾害共造成3385.3万人次受灾，因灾死亡失踪171人，直接经济损失达1289亿元，中国正面临着洪涝灾害的严峻挑战。

党的二十大特别提出要推进国家安全体系和能力的现代化，自然灾害的预防、处理是推进国家安全建设的重要环节。尤其是随着信息技术的快速发展和社会数字化程度的不断攀升，信息技术逐渐运用到了防灾减灾过程中，灾害预防正逐渐从传统的“人防”、“物防”向“智防”转变。其中，数字孪生技术在防汛工作中表现出了强大的应对处置能力，为人类智“驭”洪水提供强有力的支撑，开辟了人类在信息时代应对气候挑战的新道路。

一、数字孪生：智慧水利的关键要素

2021年水利部党组指出，要推动新阶段水利高质量发展，助力建设社会主义现代化国家用水安全保障，而实施路径就包含了完善流域防洪工程体系、推进智慧水利建设，加快构建具备“四预”功能的智慧水利体系等。水利部“三对标、一规划” 专项行动中指出，推进智慧水利建设关键要素为以下几方面：

1. 构建数字孪生流域。整合自然地理环境、干流支流水系、流域水利工程、 经济社会信息等内容要素，完成对物理动态流域的数字化投射，实现物理流域与数字流域信息的实时交互与深度融合。基于美象自主研发的EVR孪生底座编辑器，结合新一代GPU实时渲染开发引擎，幂思MxDATA平台支持大范围、高精度水域孪生场景模型的建构，能对水利设施、植被、水体、流体材质等进行模型单体语义定义，实现水利信息全场景全要素三维可视化呈现。

2. 开展智慧化模拟。基于数字孪生技术映射出的数字流域，集成耦合多维高保真数字孪生流域模拟仿真平台，支撑水旱灾害、暴雨洪水等水安全要素“四预”的模拟分析。通过结合幂思MxDATA数字孪生应用平台中的数据中台能力，融合水利专业模型、水文模型、水利工程安全模型等，可以实现水情、雨情、工情实时监测、预报预警、智能模拟、前瞻预演等功能。

3. 支撑精准化决策。通过数字孪生流域的建设与智慧化的模拟，构建水利智能业务应用体系，为流域的防洪调度、水资源优化利用、调度方案预演、工程安全监测提供决策依据。幂思MxDATA孪生应用平台具备强大的数字服务能力，集数据接入、集成、处理、应用全流程的数字服务能力于一身，通过打通各数据系统的壁垒，集成分析水域信息，为精准化决策提供数据支撑。

二、全程护航：数字孪生贯穿防汛各环节

1、关键要素全程监测，灾前预警有依据

传统的防汛预警需要依靠人工不间断地巡逻、排查隐患，而幂思MxDATA数字孪生应用平台可支持集中接入各个系统的实时数据，通过设定预警规则实现防汛的智能预报预警，减轻灾情预警的人工成本。

通过明确降雨量、水位、流量等关键预报要素，根据预警不同等级、发展态势以及可能造成的危害程度，明确不同等级预警要素的范围，进行分级预警和统一发布，提醒相关人员做好防汛工作。

平台通过耦合水利专业模型算法成果，依托数据驱动的泄洪模拟、洪水动态演进等多项仿真模拟技术，在数字孪生流域场景中对洪水淹没范围、最大水深、淹没时长等要素进行仿真预演，根据预演分析结果智能拟定最佳调度方案、人员精准转移方案，最大化减少洪涝灾害带来的生命财产损失。

2、系统数据互联互通，灾中应急有效率

过去的防汛过程中，存在着灾情信息不集中、人员撤离不够精准、联动效率不高效等问题，幂思MxDATA数字孪生应用平台可以支持各个系统数据的互联互通，实现态势总览监测与预警。

幂思MxDATA数字孪生应用平台将所有的水情、雨情实时数据监测点位标识在流域底座上，可实时监测降雨过程中城市内的降雨量、水位、流速等要素，为防止城市内涝提供数据参考依据。平台还可以实时接入灾区的现场视频，帮助管理人员重点把控易积水、易坍塌的高风险区域，关注学校、养老院等重点防御区，从而有效指导灾区群众有序撤离和现场应急救援工作，为城市的应急抢险工作争取更多时间。

3、硬件与数据齐发力，灾后恢复有保障

在智能巡检方面，幂思MxDATA数字孪生应用平台以无人机、视频摄像头、物联网传感器、综合监控设备为基础支撑，以数字孪生技术为核心抓手对重点设施设备进行实时监测，通过利用BIM、GIS等技术，实现故障点的快速空间定位与自主巡检，从而帮助管理人员快速了解灾后设施设备受损情况，提高灾后设施设备的巡检效率，降低维修成本。

在生活秩序恢复方面，幂思MxDATA支持接入地理信息数据、运管业务系统、实时感知系统的数据，可联动道路交通、水厂、供电公司、社区、街道等单位形成灾后协同处置，帮助快速恢复灾后人们的生活秩序。

极端气候频发背景下的洪涝灾害正不断考验着我国的灾害预防和灾害治理能力，传统的防御手段已经难以满足当下防御工作的需求，而智能化技术的发展应用为防汛减灾工作开发了新的范式。

美象信息深耕数字孪生水利/水务领域多年，除了流域防洪业务外，幂思MxDATA数字孪生应用平台也陆续在坝体监测、流域建设、灌区监管、生态水利、智慧水厂等领域落地应用。未来，美象将持续探索挖掘数字孪生技术在水利领域的应用，为智慧水利场景提供安全、可靠、好看、好用的数字孪生应用综合解决方案。