四川省水利学会

问

什么是数字孪生灌区？

通俗的讲，数字孪生灌区就是利用现代化技术将现实灌区（物理灌区）映射到数字世界中，将现实灌区的关键信息搬进计算机平台，建立与现实灌区的作物结构、工程布局、取用水计量监测、供水配水、工程调度、闸泵阀调控、空间地理等关键要素及设施设备运行状态一一对应的数字灌区，并与现实灌区同步运行和迭代更新。

都江堰渠首数字孪生平台

问

怎么建设数字孪生灌区？

按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”的要求，整合已建、统筹在建，规范新建，建设“管用、实用、好用”的数字孪生灌区，具体措施和路径如下：

第一，通过数据输入和一张图建设，将灌区渠首、骨干工程、配套建筑物、田间工程等工程静态信息（相当于“筋脉”）搬进计算机平台，实现灌区工程静态信息化，做到上图入库。

第二，通过各种在线监测传感器、无人机、无人船、遥感、视频监视等天空地一体化感知技术（相当于“耳目”），将现实灌区的水情、工情、农情、墒情等关键动态信息，搬进计算机平台，实现灌区监测信息数字化。

第三，基于灌区多年运行管理的实践经验和历史场景数据，构建管理知识库；开发应用适宜的来水预报、供需水平衡、水资源配置、闸泵调度、供排水过程模拟、水旱灾害防御等专题模型和智能识别模型，依托模型平台和知识库，在计算机平台上构建数字灌区的运算“大脑”。

第四，通过自动控制技术，将实时决策指令下达到闸门、泵站等运行控制单元，实现灌区运行管理自动化（相当于“手脚”）。

第五，通过地理信息、增强现实（三维建模、实景仿真等）和虚拟现实等技术，对灌区来水、蓄水、输水、配水、耗水、排水等运行工况进行可视化呈现（相当于“投影”），提升“四预”（预报、预警、预演、预案）能力。

淠史杭灌区雨情监测平台

问

数字孪生灌区究竟好在哪？

一般而言，主要包括以下作用：

第一，现实中，灌区骨干和田间工程通常由不同单位进行运行管理；通过数字孪生，可以实现水情、农情、墒情、工情等信息共享，解决灌区骨干和田间工程管理的“脱节”问题，实现一体化管理。

第二，通过建设“知识库”、“模型库”，利用物理感知、无人机、无人船和自动控制等技术，合理减少人工投入数量，优化水资源配置效率，节约运行管理成本，缩短灌水周期，提升灌溉效率和供水保证率，保障粮食和重要农产品生产，实现省工、省时、节水、节本、增产、增效。

第三，通过在计算机平台对各种工况进行“四预”，提前制定针对性应对措施，保障灌区安全、稳定、高效运行。

河套灌区数字总干渠灌溉运行决策支持系统

作者：大梦、小玮

编辑：小纪

科普 | 数字孪生灌区