《數(shù)字孿生灌區(qū)試點方案編制要求》

數(shù)字孿生灌區(qū)試點方案編制要求

中國灌溉排水發(fā)展中心顧濤

二〇二三年五月

第一部分方案編制要求

第二部分總體技術要求

一、方案編制要求

1、形勢要求

2023年2月27日，中共中

央、國務院印發(fā)《數(shù)字中國

建設整體布局規(guī)劃》，建設

數(shù)字中國是數(shù)字時代推進中

國式現(xiàn)代化的重要引擎，是

構筑國家競爭新優(yōu)勢的有力

支撐。要將數(shù)字中國建設工

作情況作為對有關黨政領導

干部考核評價的參考。

一、方案編制要求

一、方案編制要求

到2025年，基本形成橫向打通、縱

向貫通、協(xié)調有力的一體化推進格

局，數(shù)字中國建設取得重要進展。

到2035年，數(shù)字化發(fā)展水平進入世

界前列，數(shù)字中國建設取得重大成

就。數(shù)字中國建設體系化布局更加

科學完備，各領域數(shù)字化發(fā)展更加

協(xié)調充分，有力支撐全面建設社會

主義現(xiàn)代化國家。

一、方案編制要求

2、智慧水利建設

按照“需求牽引、應用至上、數(shù)字賦能、提升能

力”要求，以數(shù)字化、網絡化、智能化為主線，以數(shù)

字化場景、智慧化模擬、精準化決策為路徑，以構建

數(shù)字孿生流域為核心，全面推進算據(jù)、算法、算力建

設，加快構建具有預報、預警、預演、預案（以下簡

稱“四預”）功能的智慧水利體系。

一、方案編制要求

到2025年，通過建設數(shù)字孿生流域、“2+N”水利智

能業(yè)務應用體系、水利網絡安全體系、智慧水利保障體系

，推進水利工程智能化改造，建成七大江河數(shù)字孿生流域

，在重點防洪地區(qū)實現(xiàn)“四預”，在跨流域重大引調水工

程、跨省重點河湖基本實現(xiàn)水資源管理與調配“四預”，

N項業(yè)務應用水平明顯提升，建成智慧水利體系1.0版。

到2030年，具有防洪任務的河湖全面建成數(shù)字孿生流

域，水利業(yè)務應用的數(shù)字化、網絡化、智能化水平全面提

升，建成智慧水利體系2.0版。

到2035年，各項水利治理管理活動全面實現(xiàn)數(shù)字化、

網絡化、智能化。

一、方案編制要求

?建設數(shù)字孿生平臺。升級擴展一張圖，建設基礎數(shù)據(jù)統(tǒng)

一、監(jiān)測數(shù)據(jù)匯集、二三維一體化、三級貫通的數(shù)據(jù)底板

，建設專業(yè)模型的標準統(tǒng)一、接口規(guī)范、分布部署、快速

組裝、敏捷復用的模型平臺以及結構化、自優(yōu)化、自學習

的知識平臺。建設重大工程的數(shù)字孿生工程。

?完善信息基礎設施。在傳統(tǒng)監(jiān)測體系基礎上，建設對屬

性及其環(huán)境狀態(tài)進行監(jiān)測和智能分析的天空地一體化感知

網；構建水利業(yè)務網，建設水利工控網；升級改造IT基礎

設施，建設公有云和專有云有機統(tǒng)一的水利云，為智慧水

利提供云端按需擴展和安全可信的大規(guī)模聯(lián)機計算服務。

一、方案編制要求

?農村水利水電。在農水水電系統(tǒng)的基礎上，建立農村供

水工程名錄臺賬，制作專題圖，開展水源地可供水量動態(tài)

預測以及工程運維管理安全預警。依托灌區(qū)現(xiàn)代化改造項

目，改造完善灌區(qū)監(jiān)測計量、重點泵站遠程控制等設施，

擴展完善用水管理、水量調度、水費計收、灌區(qū)工程巡檢

等功能。匯集小水電站運行、安全度汛預案、生態(tài)流量監(jiān)

測等信息，完善安全生產監(jiān)管、生態(tài)流量監(jiān)管等功能。

?節(jié)水管理與服務。在國家水資源監(jiān)控項目的基礎上，整

合節(jié)水相關信息系統(tǒng)和信息資源，搭建區(qū)域與行業(yè)節(jié)水潛

力評估、用水效率評價等模型，構建節(jié)水管理與服務平臺

，強化用水總量與強度雙控信息化管理。

一、方案編制要求

3、數(shù)字孿生灌區(qū)試點

?目標要求。按照“需求牽引、應用至上、數(shù)字賦能、提

升能力”要求，探索數(shù)字灌區(qū)建設標準和實施路徑，形成

可復制、可推廣的建設模式，逐步推進灌區(qū)管理的數(shù)字化

、網絡化、智能化。

?申報條件。管理機構及人員健全，具備灌區(qū)信息化基礎

，地方積極性高，灌區(qū)供用水管理基礎好。工程設施完好

，已申領取水許可,制定灌區(qū)用水管理制度,已開展農業(yè)水

價綜合改革。

?計劃安排。每個省份申報的大型灌區(qū)不超過1處，中

型灌區(qū)不超過2處。條件不成熟的可以不報或者少報。

一、方案編制要求

管理機構及灌區(qū)信息化

地方積極性灌區(qū)供用水管理基礎數(shù)字灌區(qū)建設思路

人員健全基礎

(10分)(10分)(40分)

(10分)(30分)

制定灌開展農

機構和開展過地方政建設和已申領目標任技術方

兩費落計量建工程設區(qū)用水業(yè)水價內容全

人員及信息建府推動維護資取水許務明確案合理

實設施完好管理制綜合改面

崗位設性金支持可具體可行

度革

一、方案編制要求

?技術依據(jù)?！蛾P于大力推進智慧水利建設的指導意

見》《智慧水利建設頂層設計》《“十四五”智慧水

利建設規(guī)劃》

?建設定位。以物理灌區(qū)為單元、時空數(shù)據(jù)為底座、

數(shù)學模型為核心、水利知識為驅動,對物理灌區(qū)全要素

和建設運行全過程進行數(shù)字映射、智能模擬、前瞻預

演,與物理灌區(qū)同步仿真運行、虛實交互、迭代優(yōu)化，

實現(xiàn)對物理灌區(qū)的實時監(jiān)控、發(fā)現(xiàn)問題、優(yōu)化調度的

新型基礎設施。數(shù)字孿生灌區(qū)建設具有長期性、復雜

性。

一、方案編制要求

一、方案編制要求

?試點計劃。用2一3年左右時間開展先行先試，建成

較為完善的信息基礎設施體系和業(yè)務應用平臺，以及

安全可靠的網絡安全和運行維護體系，典型區(qū)域內開

展水資源配置與供用水調度、水旱災害防御等關鍵業(yè)

務的智能化應用。在促進業(yè)務協(xié)同、創(chuàng)新工作模式、

提升服務效能方面不斷取得突破，形成一批可推廣、

可復制的應用成果，以點帶面,示范引領。

?試點原則。需求牽引、應用至上，整合共享、先進

實用，整體防護、安全可靠，邊試邊用、總結推廣。

一、方案編制要求

4、方案編制要求

4.1總體框架。數(shù)字孿生灌區(qū)建設包括信息化基礎設施

、數(shù)字孿生平臺、業(yè)務應用平臺、網絡安全體系、運行

維護體系等。

?

信息化基礎設施主要包括立體感知體系、自動控制系統(tǒng)、支撐保障

體系。

?數(shù)字孿生平臺包括數(shù)據(jù)底板、模型庫、知識庫等。

?業(yè)務應用平臺包括主要業(yè)務模塊。

?網絡安全體系包括組織管理、安全技術、安全運營、監(jiān)督檢查、數(shù)

據(jù)安全等。

?運行維護體系包括管理制度、運維保障、標準規(guī)范等。

一、方案編制要求

用戶灌區(qū)管理單位農業(yè)、工業(yè)、城鄉(xiāng)供水用水戶水行政主管部門其他授權用戶

業(yè)務應用供需水預水資源配置與水旱災害防御

工程管理量水與水費計收水公共服務灌區(qū)一張圖......

平臺報與決策供用水（智能）調度（智能）調度

數(shù)

網模知預報方案業(yè)務規(guī)則水利對象關聯(lián)關系運

字灌區(qū)專題模型智能識別模型可視化模型識

絡型行

孿庫庫歷史場景調度方案

安生維

全平護

體臺數(shù)據(jù)底板基礎數(shù)據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)業(yè)務數(shù)據(jù)地理空間數(shù)據(jù)外部共享數(shù)據(jù)體

系系

立田

水工農氣自取輸排支應通計調

體間

動引配退撐用信算度

信息化基礎設施感灌

情情情象控水水水保支網存中

知制溉障撐絡儲心

物理

水源工程灌溉排水工程體系灌溉區(qū)域作物種植結構主要用水戶等……

灌區(qū)

一、方案編制要求

4、方案編制要求

4.2灌區(qū)信息化建設現(xiàn)狀

簡述灌區(qū)的自然地理、社會經濟、工程設施、工程運行管理、組織管理等方面的情況，

重點介紹灌區(qū)信息化建設現(xiàn)狀及存在問題。

4.3數(shù)字孿生灌區(qū)建設的必要性

對數(shù)字孿生灌區(qū)建設需求進行分析，論述數(shù)字孿生灌區(qū)建設的必要性。

4.4目標任務

簡述數(shù)字孿生灌區(qū)先行先試建設的指導思想與基本原則;結合各灌區(qū)現(xiàn)代化改造總目標，制定數(shù)字

李生灌區(qū)先行先試建設的目標與任務，說明編制依據(jù)和實施范圍。

一、方案編制要求

4、方案編制要求

4.5技術框架

4.5.1立體感知體系方案。包括水情、工情、農情、氣象監(jiān)測等，詳細論述各類感知要素

采取的技術方案。

4.5.2自動控制系統(tǒng)建設方案，包括取水與輸配水自動控制系統(tǒng)、田間自動灌溉控制系統(tǒng)

等，詳細論述各類工程采取的自動控制技術方案。

4.5.3支撐保障體系建設方案。包括應用支撐平臺、通信網絡、計算存儲、調度中心等，

詳細論述各類保障體系采取的技術方案。

4.5.4數(shù)字攣生平臺建設方案，包括數(shù)據(jù)底板、模型庫、知識庫等。

一、方案編制要求

4、方案編制要求

數(shù)據(jù)分級

按照數(shù)據(jù)精度和適用范圍分為L1、L2、L3三級。

L1級是進行數(shù)字孿生流域大尺度建模，主要包括全國范

圍的DOM和DEM/DSM等數(shù)據(jù)。

L2級是進行數(shù)字孿生流域重點區(qū)域精細建模，主要包括

重點區(qū)域的DOM、DEM/DSM、傾斜攝影模型、激光點云模型、

水下地形等數(shù)據(jù)。

L3級是進行數(shù)字孿生流域重要實體場景建模，主要包括

重要水利工程相關范圍的高分辨率DOM、高精度DEM、傾斜攝

影模型、激光點云模型、水下地形、BIM等數(shù)據(jù)。

一、方案編制要求

4、方案編制要求

不同適用范圍的分級DOM數(shù)據(jù)空間分辨率要求

級別適用范圍空間分辨率

L1級全國范圍優(yōu)于2米

大江大河及主要支流重要河段、重要

湖泊、國家蓄滯洪區(qū)、水土保持重點優(yōu)于1米

L2級區(qū)

流域防洪等重要業(yè)務重點關注區(qū)優(yōu)于0.2米

工程管理和保護范圍優(yōu)于1米

L3級

工程水工建（構）筑物優(yōu)于0.1米

一、方案編制要求

4、方案編制要求

DOM平面位置精度要求單位：米

平面位置中誤差

空間分辨率

平地丘陵地山地高山地

2±10±10±15±15

1±5±5±7.5±7.5

0.2±1.2±1.2±1.6±1.6

0.1±0.6±0.6±0.8±0.8

一、方案編制要求

4、方案編制要求

DOM數(shù)據(jù)分幅對照表

級別適用范圍分幅方式

L1級全國范圍1:50000分幅

大江大河及主要支流重要河段、重要湖泊、國家

1:10000分幅

L2級蓄滯洪區(qū)、水土保持重點區(qū)

流域防洪等重要業(yè)務重點關注區(qū)1:2000分幅

水利工程保護范圍1:10000分幅

L3級水利工程管理范圍

水利工程管理范圍

工程水工建（構）筑物區(qū)域

一、方案編制要求

4、方案編制要求

DEM/DSM數(shù)據(jù)格網尺寸要求

級別適用范圍格網尺寸

L1級全國范圍優(yōu)于30米

大江大河及主要支流重要河段、水土保持重點區(qū)優(yōu)于15米

L2級

重要湖泊、國家蓄滯洪區(qū)優(yōu)于5米

水利工程管理范圍/保護范圍、下游影響區(qū)范圍優(yōu)于5米

L3級工程水工建（構）筑物區(qū)域優(yōu)于2米

需與水下地形融合的工程水工建（構）筑物區(qū)域優(yōu)于0.5米

一、方案編制要求

4、方案編制要求

DEM/DSM高程精度要求單位：米

格網點高程中誤差

格網尺寸

平地丘陵地山地高山地

30以收集數(shù)據(jù)精度為準

15±2.0±3.5±5.5±9.5

5±0.7±1.7±3.3±6.7

2±0.50±0.70±1.50±2.00

0.5±0.25±0.50±0.70±1.00

一、方案編制要求

4、方案編制要求

傾斜攝影模型空間分辨率要求

分級適用范圍空間分辨率

L2級流域防洪等重要業(yè)務重點關注區(qū)

優(yōu)于0.08米

水利工程管理和保護范圍

L3級

壩址及重點水工建（構）筑物區(qū)域優(yōu)于0.03米

一、方案編制要求

4、方案編制要求

傾斜攝影模型精度要求

平面位置中誤差高程中誤差

空間分辨率

平地、丘陵山地平地丘陵山地

優(yōu)于0.08±0.6±0.8±0.25±0.7±1.0

優(yōu)于0.03±0.3±0.4±0.25±0.5±0.7

注：高山地一般不進行傾斜攝影模型生產，確因需要時可適當降低精度，高

程中誤差可參照山地的1.5倍執(zhí)行。

一、方案編制要求

4、方案編制要求

4.5技術框架

4.5.5業(yè)務應用平臺建設，包括供需水感知與預報、水資源配置與供用水調度、水旱

災害防御、工程管理、量水與水費計收、水公共服務以及灌區(qū)一張圖等主要業(yè)務。

4.5.6網絡安全體系建設，包括組織管理、安全技術、安全運營、監(jiān)督檢查、數(shù)據(jù)安

全等。

4.6運行維護管理

包括運行管理制度、平臺運行維護、設備設施維護等。

一、方案編制要求

4、方案編制要求

4.7投資估算與資金籌措

簡述投資估算編制的依據(jù)和原則、總投資計劃和分年度投資計劃、資金籌措方案等。

總體看，由于基礎條件差異，綜合畝均投資在50—200元/畝之間較為合理。

部分方案中孿生平臺、業(yè)務應用的工程量偏大，建設投資過高，并且沒有明確資金籌措來源，尤其是對于

中央資金之外的部分缺少具體來源，建議優(yōu)化建設內容，明確資金籌措方案。

?進一步細化各分部建設內容。例如明確分期時間；細化數(shù)字孿生平臺等軟件開發(fā)主要內容、工程量；建

議加強工程經濟方面的論證與評價；細化智能識別模型，細化模型庫建設等。

?對于不在“十四五”實施項目中的大型灌區(qū)、不在2023-2025年中型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項目中的中

型灌區(qū)，必須落實資金來源，優(yōu)化建設目標和任務。

二、總體技術要求

◆方案要清晰展示灌區(qū)數(shù)字孿生建設的整體思路與進展

?基于物理灌區(qū)對智能化基礎設施的整體情況，結合圖表進行有效的展示，現(xiàn)狀

達到什么的水平，本次試點重點推進的內容，試點任務結束后提升到什么水平。

?業(yè)務應用對標準化灌區(qū)管理功能的覆蓋度，組織管理、工程管理、供用水與節(jié)

水管理、安全管理、經濟管理。一是對全灌區(qū)要素的覆蓋度，二是主要功能的覆

蓋度。

?數(shù)字孿生的重點內容，在整個灌區(qū)運行管理中的關鍵核心地位，發(fā)揮決策支持

的作用。

二、總體技術要求

◆試點任務的確定與階段目標的設置應可達、可行

?不同類灌區(qū)（新建大型灌區(qū)2個、“十四五”現(xiàn)代化改造的大型灌區(qū)21處、

2021—2022年已實施項目中型灌區(qū)7個、2023—2025年實施項目中型灌區(qū)15個、

“十四五”無項目中型灌區(qū)3個）要結合本灌區(qū)正在開展的項目，合理設置階段

目標和試點任務。

?參考中型灌區(qū)續(xù)建配套與現(xiàn)代化改造項目信息化的階段劃分、大型灌區(qū)關于

改造標準的設置。

二、總體技術要求

◆試點任務的確定與階段目標的設置應可達、可行

一、建設管理指標，宜包括以下內容或指標

1.斗口及以上的量水設施應配盡配率（現(xiàn)狀、目標)。

2.骨干渠系的在線計量率（現(xiàn)狀、目標)。

3.渠系水利用系數(shù)（現(xiàn)狀、目標)。

4.灌溉供水保證率（現(xiàn)狀、目標)。

5.骨干梁系建筑物上閘門泵站的自動控制率(現(xiàn)狀、目標)。

6.骨干渠系重點工程的視頻監(jiān)控應配盡配率(現(xiàn)狀、目標)。

7.萬畝管理人員數(shù)量（現(xiàn)狀、目標).

8.灌區(qū)“四預”功能覆蓋率，按覆蓋灌溉面積占灌區(qū)設計灌溉

面積比值計算（目標)。

二、總體技術要求

◆感知體系構建與數(shù)據(jù)底板的基本要求

?感知體系的設計必須基于物理灌區(qū)的實際。灌排渠系和配套關鍵建筑物的屬

性與動態(tài)信息，面積和水量是用水管理的核心信息，水價、獎補、收費等經濟

信息，監(jiān)控、評價、考核等政務信息，系統(tǒng)各類用戶的屬性與動態(tài)信息。

?感知體系是數(shù)字化，清單要與業(yè)務應用、孿生平臺相呼應。

?數(shù)據(jù)底板，為模型庫和知識庫提供算據(jù)，包括基礎數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、業(yè)務管

理數(shù)據(jù)、地理空間數(shù)據(jù)和外部共享數(shù)據(jù)，要結合灌區(qū)實際，重點圍繞灌區(qū)一張