十五五幸福河湖建設的數字孿生解決方案
一、政策導向與核心邏輯：國標引領下的數字轉型新要求
“加快建設現代化水網，增強洪澇災害防御、水資源統籌調配、城鄉供水保障能力”，已成為新時代水利高質量發展的戰略方向。在此背景下，數字孿生技術被明確為推動水利現代化的核心引擎。
2025年10月，國家標準《幸福河湖評價導則 第1部分：流域面積3000km2以下(含)河流》(GB/T 446336.1—2025)正式發布。該標準首次將“幸福河湖”這一理念從抽象愿景轉化為可量化、可評估、可落地的科學體系，構建起涵蓋“安瀾、健康、美麗、文化、發展”五大一級指標，以及“防洪達標率”“生態流量滿足程度”等14項二級指標的“幸福標尺”。該標準將于2026年5月1日起正式實施。
作為人與自然和諧共生的水利現代化載體，幸福河湖建設必須嚴格對標國家標準。而數字孿生通過“物理河湖—數字鏡像—智能決策”的虛實交互機制，正成為破解傳統河湖治理中“信息孤島、響應滯后、協同不足”等痛點的關鍵路徑，全面支撐國標14項二級指標的精準落地。
水利部《河湖庫一體化監測感知體系建設三年行動方案(2025—2027年)》進一步明確：到2027年，需建成覆蓋全域、全要素、全鏈條的智能感知網絡，為“十五五”期間數字孿生技術的規模化應用與國標體系的全面實施繪制清晰藍圖。
二、數字孿生賦能幸福河湖的核心技術架構(對標國標指標)
(一)全域感知層：實現國標核心指標全要素覆蓋監測
數字孿生的基礎在于數據采集與國標指標的精準匹配。依托“天空地水工”一體化立體監測網絡，實現對14項二級指標的全覆蓋感知：
安瀾類指標：布設雨量站、水文監測站及堤防隱患監測設備，實時獲取防洪達標率、排澇達標率等關鍵數據;
健康類指標：通過水質傳感器、“智能石頭”等新型感知終端，動態監測生態流量滿足程度、水土保持率及水質狀況，支撐Ⅱ類及以上水質目標達成;
美麗與文化類指標：利用視頻級聯平臺，對岸線自然狀態、親水設施完好率進行可視化監管，并同步采集水利遺產保護狀況、文化載體建設等影像資料;
發展類指標：整合取水口計量、污染物排放等數據，支撐用水總量與強度“雙控”、主要污染物減排等評估需求。
(二)數字建模層：構建國標導向的高精度孿生體
國標適配型數字底板：融合60年歷史水文數據與實時監測信息，構建跨時空、標準化的數據庫，形成L1–L3級數據底板，支持防洪達標率、生態流量等指標的動態回溯與趨勢分析;
指標量化評估模型：研發面向國標的專用耦合模型，包括防洪達標率推演模型、生態流量保障模型、水質改善趨勢預測模型等，支撐“五星幸福河湖”(HRI≥0.78)達標路徑的模擬與優化;
虛實交互引擎：基于“云河地球”三維仿真平臺，實現物理河湖狀態與國標指標達標情況的雙向映射，支持岸線修復、親水設施建設等工程方案的預演與效果評估。
(三)智能決策層：構建國標達標導向的“四預”閉環體系
以國標指標全面達標為核心目標，推動河湖治理從“經驗驅動”向“數據驅動”轉型：
精準預報：融合AI大模型與變結構算法，提升水文預報精度，為防洪、排澇達標提供3–7天預見期支持;
智能預警：基于國標設定動態閾值(如生態流量下限、水質超標臨界值)，實現風險早識別、早干預;
高效預演：秒級完成多方案比選，例如在優化岸線自然狀態的同時，同步模擬水土保持率提升效果與投資成本;
科學預案：自動生成符合國標要求的最優治理策略，形成“監測—評估—決策—反饋”閉環。
幸福河湖評價體系
四、“十五五”時期的關鍵發展方向(對標國標體系完善)
(一)技術融合深化：適配全域國標覆蓋
研發適用于大江大河(流域面積3000km2以上)的國標專用模型，為后續《導則》第2、3部分的出臺提供技術支撐;
拓展邊緣計算終端應用，實現中小河流在“親水指數”“文化載體建設”等指標上的低成本、高效率監測;
構建“指標—數據—模型”智能映射引擎，將國標達標率納入數字孿生體的實時評估體系。
(二)業務協同拓展：推進國標全鏈條數字化管控
深化數字孿生與河湖長制融合，建立國標指標達標的責任追溯與績效考核機制;
拓展水土保持率提升、水利遺產保護等專項應用場景，實現14項二級指標的全生命周期管理;
搭建公眾參與平臺，支持在線開展公眾滿意度測評(國標權重15分)，動態優化治理方案，增強群眾獲得感與幸福感。
(三)標準體系完善：構建“數字孿生 + 國標”協同機制
制定《數字孿生水利與幸福河湖評價國標對接規范》，統一數據采集格式、指標映射規則與接口標準;
建立跨省域國標協同機制，明確生態流量、跨界水質等共享指標的責任邊界與協作流程;
編制《數字孿生支撐幸福河湖國標達標實施指南》，形成“技術—指標—成效”三位一體的閉環實施規范。
結語
幸福河湖，是安全之河、健康之河、生態之河、美麗之河、文化之河，更是人民心中的滿意之河。在國家標準的引領下，數字孿生技術正成為實現這一愿景的核心支撐。面向“十五五”，唯有堅持標準先行、技術賦能、協同治理，方能真正繪就“江河安瀾、人水和諧”的現代水美畫卷。
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