秋天，是一个充满收获和感恩的季节。笔者走进黄河实验室运行揭牌的首个研发基地——位于黄河水利科学研究院（简称“黄科院”）院内的黄河实验室数字孪生黄河工场，了解该工场自2022年9月启用以来的运行情况。

金水河畔，曾经的泥沙试验厅被赋予了新的使命，红砖灰墙承载的历史积淀中，悄然融入了现代科技工业风，成为郑州市紫荆山路上一道别具特色的亮眼风景。

初心：科技创新战略的时代召唤

2022年，党的二十大胜利召开，习近平总书记对加快建设科技强国，实现高水平科技自立自强作出一系列重大决策部署，强调“科技创新是核心，抓住了科技创新就抓住了牵动我国发展全局的牛鼻子”，并提出了提升流域设施数字化、网络化、智能化水平的明确要求。

一年来，各级水利部门坚决贯彻落实习近平总书记治水重要论述精神和党中央、国务院决策部署，完整、准确、全面贯彻新发展理念。在全国水利工作会议上，水利部部长李国英强调，要大力推进数字孪生水利建设，支撑保障“四预”工作。

黄科院牢记习近平总书记殷殷嘱托，深入落实全国水利工作精神，准确把握新阶段智慧水利建设面临的新形势新任务新要求，积极落实水利部部署和黄委工作要求，整合优势力量，建立数字孪生核心研究团队，在“数字黄河工程”20余年建设成果基础上，接续奋斗，加速建成“基础研究+研发基地+孵化转化”全国一流的智慧水利科创平台，强化重大前沿基础研究和关键技术攻关，引领“黄河大脑”数值模拟新突破，形成流域总体协调、科学—技术—产业—应用全链条畅通的科技创新格局。

使命：保大河安澜护民生福祉

锚定“落实科技治黄的使命、坚持原创技术创新、加快技术推广应用、应用反哺技术研究”的实施路径，数字孪生工场在流域水循环仿真和涉水人工智能方向不断前进，建立行业领先的智能感知、模型计算、科学决策与数字孪生引擎为主的四大自主知识产权技术体系，从前端智能感知、中端精准模拟、后端可视研判等不同层面着手，打造出“智河物联”“模型云平台”“智河视界”“智河智脑”等拳头产品，形成立体智慧水利解决方案体系，成为助力新阶段水利高质量发展的“主阵地”。

在数字化场景方面，自主研发的数字孪生引擎平台引领行业应用。多源异构的信息获取汇集和复杂条件下终端设备的反馈控制是数据感知最关键的信息入口和“最后一公里”。

研发基于水利野外观测设备的多协议的“智河物联平台”，集成打通近百种不同设备的协议标准，实现各类气象水文监测设备，视频传感设备，压力与结构监测设备等监测信息的汇集与反馈控制，为水旱灾害防御中的模拟决策提供实时数据支持。自主开发数字孪生模拟仿真引擎“智河视界”，基于国产底层核心技术安全可控，通过轻量化在线服务能力，基于一维、二维水动力模型，快速三维GIS数据融合渲染，BIM场景高效建模，Hydro时序数据应用，实现基于真实地理坐标和可编辑矢量层的二/三维数字场景底座的高效可视化能力。

在智慧化模拟方面，自主知识产权的黄河数学模型体系国内领先。全面实现不同气象和水文边界下的水循环“预报”能力，不同方案按时序过程的“预演”能力，同时持续加强异构模型耦合能力和智能模型体系构建，建立“智河模型云平台”，实现流域水循环过程的模拟预演，全面参与水利部模型平台建设，输出黄河“算法”支撑能力。

在精准化决策方面，自主创新的知识辅助决策应用取得关键突破。构建“数据感知——模型模拟——智能识别——知识库构建——深度学习——决策推荐”一体化的“智河智脑”智能决策体系，建立流域预报调度方案库、结构化业务规则库、历史场景模式库、知识化专家经验库以及水利知识引擎，有力支撑流域科学调度、精准决策。

攻坚：从试验场走向应用场

基于对“行业”的理解，叠加对“科技”的应用，在流域水循环仿真和涉水人工智能方向不断前进，形成数字孪生流域，数字孪生水网，数字孪生工程，数字孪生灌区，智慧城市等全栈解决方案，成为助力新阶段智慧水利建设的“主力军”。

数字孪生黄河工场始终以“水利-利民”为使命，团队奔赴祖国的大江大河，在黄河流域、长江流域、淮河流域、南水北调中线水网、小浪底工程和青海、宁夏、安徽、河南等省（区）都留下了团队水利科研人奋天斗地的足迹，打造多个国内领先的智慧水利样板工程，产生重大标杆效应和示范意义。

黄河流域洪水风险依然是流域最大威胁，自主研发的黄河智慧防汛平台，对来水来沙预报、水文监测预警、洪水演进模拟预演、智能匹配预案、水库水沙调度、偎水冲淤、滩区迁安、灾情评估、险情抢护与指挥决策等环节进行全流程映射。作为“数字黄河”向“数字孪生黄河”进阶的重要载体，已在2021、2022、2023年的防御大洪水演练中发挥关键作用，让防汛会商预演更智能、更快捷、更直观。

黄河典型山洪区域降雨具有历时短、雨量大、产洪速度快等特点，对山前平原的生命安全和经济社会影响巨大。团队针对宁夏贺兰山东麓防洪需求，开发山洪防御管理应用系统，以分布式水文模型、水动力模型、洪水影响分析模型为抓手，推演东麓降水预警、水文预报、洪水预演、洪水影响分析、预案启动的过程，实现山洪灾害防御“四预”功能，为宁夏回族自治区山洪防御提供高水平的技术决策支持。

小浪底水利枢纽是黄河中下游防洪及水沙调控体系的关键性控制工程，是全国首批11个先行先试重点数字孪生水利工程之一，也是目前国内在建规模最大的数字孪生水利工程项目。团队牵头研发的数字孪生小浪底泥沙分析平台，基于孪生场景，汇集流域和工程感知信息，以水利知识引擎聚合知识库为支撑，以模型算法为技术手段，实现泥沙冲淤过程模拟仿真、调水调沙方案计算、实时调度计算、调令复演计算为主的“综合监视、预报、预警、预演”可视化场景展示。在今年6月全国数字孪生流域建设现场会上，实现孪生场景下泥沙分析预报、预警、预演、预案的模拟分析，精准执行黄河防总调度指令，完成了小浪底、西霞院两库联合调度。

今年年初，在水利部数字孪生流域建设先行先试中期评估中，黄科院数字孪生科研团队全面参与的“数字孪生黄河建设关键技术研究与应用”“数字孪生小浪底”及“数字孪生宁夏项目”均被评为优秀，同时被评为优秀应用案例，取得了“双优”佳绩，斩获“含金量”十足的肯定。

夯实：高质量科技人才发展基础

以“人才兴”引领“科技强”。数字孪生黄河工场瞄准世界科技前沿及黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略，着力建设高层次创新型科技人才队伍，不断创新育人和科研模式，依托国家重大科研项目、重点工程和重大建设项目培育集聚一批有战略思想和科学情怀、适应科技创新趋势、具备原始创新能力的智慧水利高层次中青年科技人才，培养多名河南省杰出青年科学基金学者、河南省优秀青年科学基金学者、黄委优秀青年科技工作者等领军人才，多数成员拥有信息化和水利专业学科交叉的高学历背景，高素质人才队伍不断充实。科研团队先后荣获“黄委先进集体”“黄委青年文明号”“黄委智慧水利拔尖创新团队”“黄科院科研先锋党支部”等荣誉称号。
同时，陆续获批建立“黄河数字流域工程中心”“河南省智慧水利工程技术研究中心”“国家超级计算郑州中心黄河分中心”“空天地海一体化大数据应用技术”国家工程实验室黄河示范基地等全国一流的数字孪生技术创新孵化平台，取得“国家高新技术企业”“电子与智能化工程专业承包资质”“CMMI软件能力成熟度证书”等专业资质和认定，吸引了清华大学、武汉大学、之江实验室、河南省高分中心、粤港澳大湾区大数据研究院以及华为、腾讯、阿里、太极等大批高校、科研单位及企业的广泛合作，联合推进流域、区域协同的智慧化管理和决策自主技术创新。

展望：投身数字孪生水利建设

“未来，数字孪生黄河工场将继续砥砺前行，深耕数字孪生领域，有效整合产学研用多方资源，推动数字水利向智慧水利新跨越，打造水利行业智能化科技服务示范标杆，发挥数字孪生流域建设示范引领作用，为黄河流域生态保护和高质量发展提供有力支撑和强力驱动。”黄科院信息工程中心主任窦身堂告诉笔者。
碧水青山，水沙协调，河水安澜。民心所向，忧之念之。一代又一代黄河人为实现这一梦想，赓续奋斗、勇毅前行……

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