从防汛抗旱指挥调度迈向数字化、智能化水利行业的业务模式正在经历深刻变革。近年来随着数字孪生流域与智慧水利体系建设的持续推进以预报、预警、预演、预案为核心的“四预”能力逐渐成为衡量一个地区水旱灾害防御水平的重要标尺。对各级水利部门而言如何从分散的监测数据和割裂的业务系统出发构建一套覆盖全链条的智慧化平台已成为普遍关注的焦点。水利四预平台建设方案正是在这一背景下应运而生的系统性解题思路。水利四预平台的概念内涵与适用场景水利一词在中国有着悠久的历史渊源。早在西汉时期“水利”便已具备防洪、灌溉、航运等除害兴利的含义。进入现代社会水利的内涵不断扩展逐步涵盖防洪、排水、水力、水道、给水、污渠、港工等多类工程。而今天所说的水利四预平台则是传统水利工程与新一代信息技术深度融合的产物。水利四预平台以“预报、预警、预演、预案”四个环节为核心业务逻辑。其中预报是基础预警是前哨预演是关键预案是目的。该平台通过构建高精度的数字孪生空间数据底板整合多源水利模型开发三维可视化耦合应用形成覆盖水灾害防御全链条的智能化体系。其适用场景覆盖流域防洪、水资源管理与调配、水利工程安全运行、城市内涝治理等多个领域尤其适用于中小河流洪水预报、水库群联合调度、蓄滞洪区运用等复杂决策场景。从功能定位上看水利四预平台建设方案并不是简单的信息化系统升级而是对原有防洪抗旱业务的一次流程再造。它要求将分散在气象、水文、工程管理等不同部门的数据统一汇聚在数字空间中构建与物理流域同步演进的孪生体从而支撑更精准的分析研判与更高效的指挥调度。政策驱动下“四预”能力建设的行业共识水利四预平台建设的紧迫性在近年的行业部署中体现得愈发明显。黄河流域的抗旱“四预”系统建设专题会议明确提出开展抗旱“四预”系统建设是提升应急抗旱调度决策科学性、精准度的重要举措对于完善数字孪生黄河流域建设具有重要意义。会议特别强调要强化顶层设计做到前瞻规划、精准定位、创新驱动、高效协同同时梳理流域管理机构、省级、灌区等不同层级的抗旱技术需求强化问题和目标导向。松辽流域的实践同样具有代表性。相关专题会议指出要严格按照工作要求充分借鉴以往工作经验紧盯建设目标任务统筹技术力量高质量完成各项建设内容。在具体实施路径上松辽流域强调以“一张图”作为数字孪生平台的核心载体和数据汇聚枢纽加快迭代升级为业务应用提供全方位、一体化的数据融合与场景服务。这种以“一张图”统领数据汇聚的思路正在成为多地水利四预平台建设方案中的共性选择。从这些部署中不难看出行业共识正在向两个方向凝聚一是顶层设计的系统性和前瞻性明确系统功能定位、界定核心服务对象与应用场景避免重复建设打通数据共享壁垒二是试点先行的务实路径选择重点流域和区域率先开展防洪“四预”能力提升建设探索可复制、可推广的建设经验。水利四预平台建设方案的整体架构设计从技术架构来看水利四预平台建设方案普遍遵循“感知—传输—平台—应用”的四层体系结构。感知层是整个平台的数据源头。集成卫星遥感、无人机航测、地面传感器、BIM模型等多源数据构建覆盖流域、城市、工程的多尺度数字孪生空间底板。动态接入水文站、雨量站、气象站等实时监测数据支持水位、流量、雨量、水质等多类水安全要素的更新确保数据鲜活性。传输层负责将前端感知数据稳定回传至中心平台。依托水利信息网、5G、NB-IoT等网络体系实现监测数据从现场到平台的实时流转。在偏远地区或网络覆盖不足的河段还需要结合北斗短报文等通信方式保障数据链路的畅通。平台层是水利四预平台建设方案的技术中枢。其中数据底板建设的数据需求可归纳为基础数据、监测数据、业务数据、空间数据和跨行业共享数据五大类。通过建立统一的数据中台对多源异构数据进行清洗、校准、关联分析形成“一数一源”的高质量数据资产。模型库方面集成耦合水文、水力学、泥沙动力学等多维多时空尺度数学模型构建数字孪生流域模拟仿真平台。知识平台则负责收集流域、工程、水网和灌区相关的预案、历史场景、调度方案、专家经验和业务规则等知识为智能决策提供支撑。应用层面向具体业务场景按照预报、预警、预演、预案四个核心环节进行设计支撑水旱灾害防御、水资源管理与调配等“2N”业务应用体系。业务系统基于智慧水利总体框架运行通过防洪业务“四预”功能的贯通保障数字孪生流域与物理流域交互的精准性、同步性、及时性。核心子系统拆解从预报到预案的功能闭环水利四预平台建设方案的核心价值体现在“四预”功能的有序衔接与闭环运转上。预报子系统承担着水安全要素变化趋势的预测任务。通过融合气象、水文、工程等多源数据采用机器学习算法优化模型参数可实现洪水过程的滚动预报。在技术路径上集成“降水—产流—汇流—演进”全过程模型实现气象水文耦合预报以及预报调度一体化为预警发布提供科学依据。预警子系统基于预报结果与预设阈值自动触发相应级别的预警信息。例如当河道水位超过警戒水位或水库超过汛限水位时系统自动生成预警指令并通过短信、APP、大屏、广播等多渠道推送至防汛责任人和受影响群众。这一环节的难点在于预警的时效性与精细化需要结合防洪风险影响和薄弱环节判别实现风险防控目标的精准识别。预演子系统是水利四预平台建设方案中技术含量最高的环节。在数字空间中构建“暴雨—产流汇流—洪水演进—工程调度—淹没损失”全链条模拟场景支持多种情景的并行推演。通过模拟计算和动态仿真直观呈现不同降雨强度、不同调度策略组合下的洪水演进过程与工程运行状态。防洪调度方面考虑水库、堤防、分洪区、蓄滞洪区的联动关系支持单目标或多目标的优化调度方案生成为防洪调度方案集合生成提供支撑。预案子系统则是四预功能的最终落点。根据预演结果自动生成调度方案库、人员转移路线库、物资调配方案库结合专家知识图谱实现预案的智能推荐与排序。同时支持预案的在线编辑与版本管理根据实际灾情动态调整预案内容确保预案与实战需求高度匹配。关键技术能力与工程实施路径水利四预平台建设方案的落地离不开几项关键技术的支撑。数据治理能力是平台运行的基础。构建涵盖多要素的时空数据库通过标准化建模、集成与AI补全提供规范的数据服务。在实际项目中需要整合流域下垫面、经济社会等补充数据扩展中小河流、中小水库等信息感知范围解决水文监测数据与历史洪水调度记录分散化、碎片化的问题。模型构建能力决定“四预”功能的智能化水平。建立高效的多节点融合计算框架与数据-模型-知识体系设计动态算力调度方案及智能评估功能。水利专业模型涵盖水文、水力学、泥沙动力学、水资源、水环境、水土保持、水利工程安全等七大类。智能模型包括遥感AI、视频AI、自然语言处理等技术应用为河湖“四乱”现象识别、堤防渗漏检测等场景提供支撑。算力保障能力同样不容忽视。扩展升级水利云平台完善水利信息网提供高性能计算存储和泛在网络连接支持支撑大规模并行模拟计算和实时数据处理的算力需求。在工程实施路径上黄河水利委员会的实践经验提供了有益借鉴。会议强调要优化系统开发流程建立高效的项目管理机制明确各阶段任务合理规划开发周期有序推进系统开发建设工作。同时统筹整合数据、设备、技术、成果等资源加快系统研发推进系统早日投入业务化运行。典型部署模式与省级实践观察从当前各地的建设动态来看水利四预平台建设方案在部署模式上呈现出分级推进、逐级贯通的显著特征。流域管理机构侧重顶层设计与跨省协调省级水利部门聚焦辖区内重点河段和水利工程的精细化部署市县级则更强调监测感知的补盲和业务应用的落地。在省级实践层面河北中科复兴科技有限公司以下简称中科复兴曾参与河北省水利厅水利四预建设项目的相关工作围绕数据底板、水利专业模型、知识图谱与知识库、洪水演进模型实施及率定、防洪工程联合调度等方向提供建设内容。这类省级项目的推进通常以“大系统设计、分系统建设、模块化链接”为原则强调统一标准、统一平台、统一权限在省级层面实现预报精准化、预警超前化、预演数字化、预案科学化的业务目标。从行业发展趋势看水利四预平台建设方案正在从防洪一个领域向更多业务场景延伸。抗旱“四预”系统建设已被提上日程水资源管理与调配领域的“四预”功能也在同步推进。随着“十五五”时期数字孪生水利体系建设实施方案的逐步落地水利四预平台的标准化程度和数据共享水平将进一步提升。对于各级水利部门而言在统一框架下结合本地实际开展差异化建设将是下一阶段的工作重点。值得关注的是随着人工智能、数字孪生等技术的深度应用水利四预平台正从“辅助决策”向“智能决策”演进。大语言模型与水利专业模型的结合有望进一步降低预演推演的使用门槛让一线的防汛人员能够更直观、更高效地运用四预工具。在这一进程中类似中科复兴这样深耕城市安全与智慧水利领域的技术企业也在持续将物联感知、AI分析与数字孪生能力融入水利业务场景为行业提供更为完整的落地支撑。本文标签中科复兴、数字孪生、关联分析、水利四预、4层体系参考资料黄河水利委员会研究推进黄河流域抗旱“四预”系统建设 — 水利部松辽委部署推进数字孪生水利体系建设和防洪“四预”能力提升工作 — 政府官网