水信息學是一個年輕的學科，但人類收集和利用水信息的歷史卻有幾千年。

　　無論是中國古代的“禹敷土，隨山刊木，奠高山大川”，還是古埃及觀察尼羅河水位變化，建造出依賴河流季節(jié)性泛濫的農(nóng)田灌溉系統(tǒng)，都在說明治水的前提是掌握和運用與水相關的信息。

　　生產(chǎn)力決定了人類收集信息、探索世界的范圍和能力。歷史長河中，每一次工業(yè)革命和產(chǎn)業(yè)革命都帶來生產(chǎn)力的躍遷，也深刻改變著人類的治水方式。如今，數(shù)字技術再次引領人類進入一個全新的時代，也推動著水利這個傳統(tǒng)行業(yè)的轉(zhuǎn)型重塑。

　　以“從自然到數(shù)字水利：挑戰(zhàn)和機遇”為主題的第15屆國際水信息學大會日前在北京召開，來自世界各國的專家學者圍繞數(shù)字孿生水利建設等進行深入交流討論，大會發(fā)布數(shù)字孿生水利行動北京倡議，獲得國際社會廣泛關注。

　　“中國通過數(shù)字孿生水利建設，支撐流域防洪減災、水資源管理調(diào)配等各項水利業(yè)務實現(xiàn)‘四預’（預報、預警、預演、預案）功能，在應對各類水安全挑戰(zhàn)風險中下好先手棋、打好主動仗，為推動水利高質(zhì)量發(fā)展、保障中國水安全提供科學、高效、精準、安全的決策支持。”水利部副部長王道席在開幕式上說。

　　2024年是中國全功能接入國際互聯(lián)網(wǎng)30周年。30年來，中國水利乘改革之勢推動治水科技與管理的創(chuàng)新發(fā)展，為全球范圍內(nèi)實現(xiàn)可持續(xù)的水資源管理貢獻中國智慧、中國方案、中國力量。

　　“本屆大會在中國北京召開恰逢其時，在中國這片沃土上，數(shù)字孿生水利建設方興未艾。”國際水利與環(huán)境工程學會主席菲利普·顧博維爾表示，中國正在積極參與全球水治理，為世界提供更多數(shù)字水利公共產(chǎn)品。

　　當前，一個持續(xù)發(fā)展、更加開放的中國，正在以數(shù)字技術賦能水利建設和發(fā)展，為世界帶來新動力、新機遇。

　　數(shù)字變革的問和答

　　為什么是向數(shù)字化轉(zhuǎn)型？

　　其實，水利行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，并不是個新鮮事。1991年，水信息學概念一經(jīng)提出，就引發(fā)了國際社會對智能化水務解決方案的關注。再向前追溯，20世紀中期，美國就已提出用機器輔助人腦進行水務運營與管理。

　　“數(shù)字變革需要實現(xiàn)系統(tǒng)重塑，但這對于水行業(yè)并不容易。水行業(yè)經(jīng)常被認為是很‘保守’、進步比較緩慢的行業(yè)，這是因為它是事關國計民生的重要領域，所以，長期以來，我們采取的都是較為安全和謹慎的解決方案。”蘇伊士集團亞洲首席技術官奧利維爾·皮森解釋道。

　　與“保守”轉(zhuǎn)型所不同的是，水危機正在加速到來。

　　2024年聯(lián)合國水發(fā)展報告指出，比較容易開發(fā)利用的、與人類生活生產(chǎn)關系最為密切的淡水資源還不到全球水總量的萬分之一，氣候變化也正加劇淡水資源空間分布的不均衡。全球大江大河干涸現(xiàn)象屢見不鮮，許多孕育出古老文明的大型三角洲也在逐漸萎縮……傳統(tǒng)治水手段已無法應對愈加復雜的水問題，變革迫在眉睫。

　　站在轉(zhuǎn)型的十字路口，不少國家都選擇了推動數(shù)字變革——

　　在新加坡公用事業(yè)局首席信息官林金鑫看來，正因為水網(wǎng)有了數(shù)字化技術的加持，人們面對洪水時不再是被動響應，而是掌握更多主動權(quán)。“過去幾年來，我們采取積極主動的策略，在汛期來臨之前，用數(shù)字化技術檢測相應的大壩，做到未雨綢繆。”林金鑫說。

　　沙特國際電力與水務公司首席執(zhí)行官帕迪·帕德瑪納森說：“技術創(chuàng)新是應對區(qū)域水危機的出路，應用人工智能、大數(shù)據(jù)等技術，沙特海水淡化效率大幅度提高，成本從每立方米超過2美元下降至不到0.5美元。”

　　對于數(shù)字技術賦能傳統(tǒng)行業(yè)帶來的好處，水利部信息中心（水利部水文水資源監(jiān)測預報中心）副主任成建國也深有感觸：“水利系統(tǒng)的時間和空間跨度大，幾乎沒有辦法實現(xiàn)自然流域中的‘極端事件試驗’。而借助數(shù)字孿生技術，在數(shù)字空間構(gòu)建出流域、水網(wǎng)或工程的‘雙胞胎’，就可以對各種極端事件進行推演并制定預案，這也讓我們在應對海河‘23·7’流域性特大洪水時更加從容，實現(xiàn)了各類水庫無垮壩、重要堤防無決口，減淹城鎮(zhèn)24個，減淹耕地751萬畝，避免了462.3萬人轉(zhuǎn)移，最大程度保障了人民群眾生命財產(chǎn)安全。”

　　“對全球水資源管理者而言，數(shù)字技術為我們打開了一扇新的大門，讓我們有機會擁抱一個更好的水管理系統(tǒng)，為人類打造更健康的水環(huán)境。”國際水協(xié)會亞太區(qū)域總監(jiān)李紅表示。

　　即便如此，推動水利數(shù)字變革還有一系列問題需要下力氣解決：數(shù)據(jù)是基礎，如何進一步提升數(shù)據(jù)的量和質(zhì)？模型是核心，如何進一步運用信息技術提升模型的精準性？應用是生命，如何推動模型在場景應用中迭代更新？人才是保障，如何提高從業(yè)人員的模型運用能力和技術水平？……

　　“問題清單”亦是“變革清單”，聚焦全球水利數(shù)字變革的“再進一步”，中外專家分享著真知灼見。

　　前路寬闊，并非坦途。但數(shù)字變革的共識已經(jīng)達成，全球共享、共進的趨勢愈加明顯。

　　中國水利的時與勢

　　談及中國水利的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，中外專家們不約而同地提到了一個詞——超大規(guī)模。

　　中國是世界上水情最復雜、江河治理難度最大、治水任務最繁重的國家之一。面對龐大復雜的水治理水管理系統(tǒng)工程，數(shù)字變革更具挑戰(zhàn)性，而從容應對挑戰(zhàn)的種種措施都指向一個字——預。

　　瞄準“預”字，乘新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革發(fā)展之勢，中國開始加速布局智慧水利建設——

　　2021年4月，水利部部長李國英高位推動智慧水利建設總體設計；

　　2021年6月28日，水利部黨組召開“三對標、一規(guī)劃”專項行動總結(jié)大會，提出要推進智慧水利建設，“數(shù)字孿生流域”首次被正式提出；

　　2021年12月23日，水利部召開推進數(shù)字孿生流域建設工作會議，李國英部長全面系統(tǒng)闡述了為什么要建設數(shù)字孿生流域、怎樣建設數(shù)字孿生流域、如何保障推進數(shù)字孿生流域建設等重大問題，指導當前和今后一個時期全國水利系統(tǒng)推進數(shù)字孿生流域建設；

　　2022年，水利部先后提出數(shù)字孿生水利工程、數(shù)字孿生水網(wǎng)并進行頂層設計，至此數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生水網(wǎng)和數(shù)字孿生水利工程共同形成水利數(shù)字孿生系列；

　　2023年，水利部數(shù)字孿生平臺基本建成，七大江河數(shù)字孿生流域建設相繼實施，數(shù)字孿生水利框架體系基本形成；

　　2024年，94項數(shù)字孿生流域建設先行先試任務開始發(fā)揮成效，大江大河、國家水網(wǎng)、水利工程全部納入數(shù)字平臺管理。

　　以“試點”為重要支點，中國數(shù)字孿生水利建設穩(wěn)健起步并取得階段性成效——

　　看流域，數(shù)字孿生黃河研制了智能石頭、光電測沙儀、小禹防汛機器人等智能設備，實現(xiàn)了“原型黃河-模型黃河-數(shù)字孿生黃河”有機聯(lián)動，“三條黃河”在數(shù)字浪潮中交匯滌蕩；

　　看水網(wǎng)，南水北調(diào)研發(fā)了基于不同時空尺度下多場景長距離輸水過程仿真模擬等技術，實現(xiàn)了保障工程、供水、水質(zhì)“三個安全”的“四預”功能體系，從“先行先試”到“先行示范”，數(shù)字孿生水網(wǎng)主骨架轉(zhuǎn)型跨越活力顯現(xiàn)；

　　看工程，數(shù)字孿生三峽研制了防洪預報-調(diào)度互饋技術，結(jié)合調(diào)度規(guī)則知識圖譜，實現(xiàn)了多目標、多約束的水工程聯(lián)合調(diào)度智能決策，昔日“當驚世界殊”的國之重器，又在今天擔當起打造數(shù)字孿生示范工程的新使命；

　　將鏡頭投向整個中國，以點帶面的數(shù)字孿生水利建設正在更大的版圖展開。

　　“來而不可失者，時也。”在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革中，中國水利沒有絲毫懈怠和猶豫，大踏步趕上并引領時代，中國數(shù)字孿生水利的宏偉圖景已清晰可見。

　　“在中國，數(shù)字孿生解決方案已成為現(xiàn)實，并在眾多省市實施和應用。在國家層面，這是一個非常大的成就。我們必須意識到，在許多方面，中國都是一個領先國家，它正在重塑獲取和運用水利數(shù)據(jù)及相關信息的方式。”菲利普·顧博維爾說。

　　“數(shù)字文明正加速到來，但是歷史的契機只眷顧堅定者、奮進者和搏擊者。我們將會加大力度總結(jié)和推廣數(shù)字孿生水利建設成果經(jīng)驗，推動現(xiàn)代社會治水科技與管理的創(chuàng)新發(fā)展，為全球水安全和可持續(xù)發(fā)展不斷貢獻中國力量。”成建國表示。

　　今天的中國，新質(zhì)生產(chǎn)力蓬勃發(fā)展，水利數(shù)字孿生成效顯著，時與勢都在中國，連點成線、織線為面的中國數(shù)字孿生水利，恰是全球數(shù)字水利相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展熱土。

　　白蟻監(jiān)測裝置、山洪災害群測群防員北斗巡查終端、防洪聯(lián)合調(diào)度決策系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)智能水表、超聲波智能水表、TDU系列智能多聲道超聲流量計……多項實物展品在大會展覽中集中亮相，“這里的一切都是新的，這就是我想要學習的東西。”來自德國聯(lián)邦地球科學與自然資源研究所的博士后艾里克說。

　　“我們發(fā)揮學科相對齊全和模型研發(fā)及應用優(yōu)勢，發(fā)布了自主研發(fā)的系列模型“Sky-”及水科大模型“SkyLIM”，努力為數(shù)字孿生和智慧水利建設、應對氣候變化背景下的水挑戰(zhàn)、保障水安全提供科技支撐。”中國水利水電科學研究院院長彭靜說。

　　一項項水利硬件、軟件科研成果走出實驗室，在市場的洗禮中淬煉成為驅(qū)動水利高質(zhì)量發(fā)展的新質(zhì)生產(chǎn)力；一個個“土生土長”的數(shù)字孿生解決方案，迭代更新，走出國門，在“一帶一路”沿線開花結(jié)果。

　　“在數(shù)字孿生流域建設中，我們研發(fā)的監(jiān)控、預報、指揮和調(diào)度一體化系統(tǒng)平臺，與‘一帶一路’共建國家有著良好的國際合作前景和空間。”南京水利科學研究院院長戴濟群說。

　　在大會發(fā)布的《數(shù)字孿生水利行動北京倡議》中，“平臺”“分享”等概念高頻次出現(xiàn)，這是人們攜手推進數(shù)字孿生水利行動的真誠契約。共享數(shù)字水利變革機遇，開創(chuàng)命運與共的新未來，這只是開始。