摘要:为保障数字孪生流域建设过程中的重要数据安全，针对破解海量高精度数据汇集面临的数据窃取、泄露、 损毁等问题隐患开展研究，提出网络安全基础—数据分类分级—数据安全防护的数字孪生流域数据安全总体防护方案。针对数据安全传输、存储、使用中的安全薄弱点，提出全面通用防护和应用内加密相结合的点面结合加密保护方法，利用商用密码技术对数据进行机密性、完整性、可用性保护。本研究方法已在全国水利一张图等重要系统中得到应用，可实现数据安全保护和便捷高效应用平衡，广泛适用于数字孪生流域建设中的水利重要数据全生命周期保护。

摘要:丹江口水库水域面积广，深度大，污染来源分散且类型多，水库水质保护管理难度极大。为支撑水库水质超前预测预警，提高对突发污染事件的应对能力，基于新一代信息技术，在汇集海量监测数据的基础上，研发高效高精度水动力水质机理模型、水质在线动态推演技术、水质浓度场三维仿真技术，模拟库区水流三维运动及污染物扩散过程，研发具有水质监测分析、在线推演、预警分析、态势预演、预案管理功能的水质安全“四预”平台，并成功应用于 2021—2022 年旱涝急转条件下丹江口水库总磷变化趋势及污染风险分析等实际管理工作，为中线水源工程供水水质保障管理提供有力支撑。

摘要:数字孪生小浪底作为水利部数字孪生水利建设的首批试点工程，知识库建设是数字孪生小浪底的核心组成部分，技术难度大，业务场景应用面临较大挑战。针对数字孪生小浪底知识库的建设进行系统性研究，采用知识引擎、知识库和知识应用三部分组成的知识库架构体系，实现基于水利知识的检索、问答、推荐和推理决策等多样化服务，并在数字孪生“四预”业务应用中进行实践和验证，为小浪底枢纽工程安全和防汛调度等核心业务提供重要支撑，数字孪生小浪底知识库建设对类似水利工程具有参考价值和实践意义。

摘要:为建立实用、高效的水土流失防治责任范围变化预测模型，提高合规性判断的准确性，在总结水土流失防治责任范围可撤销性、时空交错性、临时性和条件适用性等 4 个主要动态特性的基础上，提出一种基于数字孪生的水土流失防治责任范围变化预测模型。数学模型为描述防治责任范围状态的虚拟模型，防治责任范围为物理实体， 模型基于防治责任范围变化主要因素的孪生数据，对防治责任范围有效性状态进行评估和预测。结果表明：模型对防治责任范围变化进行预测的正确率提升约 38%，具有良好的预测防治责任范围变化的性能，有助于进一步提升提高遥感监管成果的质量，在生产建设项目遥感监管应用领域有一定的借鉴意义。

摘要:为加强数字孪生演练场景真实化，助力决策精准化，依托数字孪生流域建设思路，搭建数字孪生业务应用平台。分析孪生平台整体架构与关键技术，构建具备预报、预警、预演、预案功能的防洪“四预”全景可视化平台。 以嫩江干流为例，分析数字孪生建设实际需求，以尼尔基水库防洪调度为预演场景，分析尼尔基水库上游与下游嫩江干流之间的淹没损失关系，得出最优调度防御安排及建议。结果表明：通过全景可视化平台进行场景演练，可呈现河道演进真实情况，保障河道行洪安全，避免淹没损失，为防洪安全决策提供科学支撑。

摘要:为解决数字孪生黄河建设过程中出现的算力基础设施能力不足，数据存储、处理、服务效率不高，资源服务模式不够灵活等问题，立足数字孪生黄河建设对算力基础设施的实际需求，结合水利部出台的相关技术规范，提出多算力融合黄河云重构搭建方案。开展对多元算力、多模态存储模式等关键技术的综合分析，提出多算力融合黄河云的总体框架、部署架构、资源池及资源管理设计。多算力融合黄河云针对模型计算、数据底板、智能应用、大数据处理与分析等不同场景，建设虚拟化、高性能、裸金属等算力资源，根据数据类型、特点，以及数据量匹配集中和分布式存储资源，提出适应黄河水利委员会组织架构的云管理模式，可为数字孪生黄河建设提供高效算力底座。

摘要:针对水务生产管理过程中存在的一数多源、标准不一、质量不高等数据问题，对标数字孪生水务建设目标，为提升水务数据对业务管理的支撑能力，结合深圳市水务管理实际及信息化建设现状，从目标制定、框架搭建、路径研究、治理成果 4 个方面探索水务数据治理的方法思路，通过制定数据标准规范、搭建一体化数据治理平台、融合城市数字底座、建立数据与业务双轮驱动机制的具体步骤，初步建成深圳市水务数字底座 1.0 版，服务各类水务业务场景，对外提供统一资源共享服务，形成一套水务行业数据治理方法论与实践案例，为同类数字政府数据治理实践提供借鉴。

摘要:针对大型河道三维可视化建模中采用激光雷达、声呐等传感器获取水下地形建模方式操作复杂且成本较高的缺陷，在利用基础测绘成果构建实景地形模型的基础上，采用多源三维模型融合方法对月塘水库小流域进行实景建模。首先采用倾斜摄影三维建模技术对重点水利工程进行实景建模，并利用专业建模软件对重要控制单元进行构件级建模；然后利用已有河道断面数据结合河流面状矢量数据，实现流域内胥浦河河道实景三维建模；最后通过人机交互方式对多源实景模型进行微调与相互印证，实现月塘水库小流域多源三维模型精准融合构建。研究成果可为河道型水库的预报调度与洪水风险分析提供可视化模型基础与决策支撑。

摘要:针对河北省河湖视频监控系统现状与问题，研究省级河湖智能视频监控体系的关键技术与具体实现。依托物联网、人工智能、云计算等先进技术，探讨河湖视频监控一张图、空间分析、多源数据融合、AI 视频智能分析、视频取流等关键技术，采用基础设施层、数据服务层、平台服务层、应用层 4 层架构构建省级河湖智能视频监控体系， 分析全省河湖视频资源传输专网、智能分析中心、视频监控一张图及河湖智能视频监控系统的具体实现成果。经过 1 年多的应用实践，证明该体系合理，能够有效推送疑似河湖违法事件，为视频监控在智慧水利中的应用提供思路框架和技术参考。

摘要:针对长距离引调水工程建设期线路长、现场监管难、参与方多、沟通难等问题，以滇中引水工程建设期为例，根据项目特点及管理要求，建立 BIM 标准体系，创建建设期 BIM 模型，实现 BIM 协同，进行施工模拟及可视化交底。应用 BIM 技术实现电子沙盘及虚拟漫游，并通过 BIM 模型将建设期数据整合挂接至“智慧滇中引水”建设管理信息系统，融合 GIS 技术，进行工程建设辅助管理及文明施工监管，从而对安全质量、投资控制、进度管控、施工形象、现场监控等工程建设期核心内容，进行协同监测及管控并实现可视化图表展示，落实工程建设期的标准化和规范化管理，为 BIM 技术在长距离引调水工程的应用提供参考。

摘要:针对无人机河湖巡检图像存在较高的域内异质性、域间同质性，使用单阶段的分割算法易形成不完整目标区域提取结果等问题，设计一种基于二叉划分树结点的区域合并算法。算法包含初始分割、区域合并 2 个阶段，采用分水岭算法进行初始分割形成误分割率较低的过分割区域集，对过分割区域集合中的区域对进行相似性度量， 根据过相似性度量结果构建 BPT 树，遍历 BPT 树确定过分割区域集合的合并次序。在河湖巡检数据集上，与自适应区域合并进行对比，结果表明：基于二叉划分树结点的区域合并算法的分割精度、时间效率均优于自适应区域合并算法，可以实现目标在图像中的精确提取。

摘要:为解决传统的黄河滩区违规牧羊行为人工现场巡检方式效率低、监管难度大的问题，介绍一种针对黄河滩区违规牧羊的智能检测方法。提出一种改进的 YOLOv5s 目标检测算法，通过减小模型尺寸和计算量，提高算法的实时性能，同时设计一种羊群目标定位算法，通过建立相机中心、二维图像像点、空间地面目标物点三者之间的几何关系模型，判断牧羊行为是否发生在违规区域内。结果表明：改进后的 YOLOv5s 目标检测算法在 CPU 上的实时性能提升 31.25%，训练自建黄河滩区牧羊数据集后模型大小仅为 3.8 MB，目标定位算法的精度可控制在 10 m 以内，能够更快速精准地识别羊群。基于无人机图像的黄河滩区违规牧羊智能检测方法可实现无人化、智能化的黄河河道巡查，大大提高效率和灵活性，减少人力和物力投入，具有重要的现实意义和应用前景。

摘要:为解决河道测量过程中因 GNSS 差分信号中断带来的不利影响，通过对 GNSS 单点定位精度、变化率的分析，采用单点定位后处理技术等方法对差分信号中断时采集的数据进行改正，并进行误差统计分析。结果表明：单点定位数据经后处理技术改正后，误差在相关规范容许范围内，数据成果满足质量要求，避免差分信号中断导致不必要返工影响结果质量的问题。GNSS 单点定位后处理技术在河道测量中能够起到很好的补充作用，对河道及近海水下地形测量，特别是小比例尺水下地形测图具有很好的借鉴意义。

摘要:为提高飞云江流域智慧管控风险能力，根据数字孪生流域知识平台建设要求，以知识图谱为技术框架，引入机器深度学习技术，融入流域预报调度业务规则、历史典型场景洪水模式和专家预报经验等知识，通过图模型可视化处理，将知识以图数据模式进行存储，建立流域业务规则库、历史场景库、专家经验库和知识图谱库。利用图计算引擎管理和驱动知识，对流域特点、水利对象关联关系、业务规则等水利知识，进行挖掘提炼、归类组合、智慧管理和集成应用，构建基于水利知识图谱的数字孪生流域知识平台。数字孪生飞云江流域水利知识平台具有智能匹配、智慧推荐、全景推演等特点，可支撑流域防洪“四预”业务，提升流域风险与调度决策全流程数字化、智慧化、 精准化水平，为其他水利知识平台建设提供经验借鉴。

摘要:针对生态流量监管公开、透明、多方参与、数据溯源等需求，分析区块链技术在生态流量监测应用中的优势，在水情监测系统常用框架基础上，考虑可插拔式区块链支撑组件，设计一种有利于多方协同参与的生态流量监测系统，在系统数据资源层采用区块结构进行数据链式存储，在网络层运用点对点传输和拜占庭容错共识机制进行数据通信，将生态流量监管所需的各类算法写入智能合约中，并根据计算结果在业务层进行可信应用或数据溯源。传统监测系统引入区块链技术后，可使监测数据具有真实透明、难以篡改、可追溯等特性，适合多主体、跨部门的监测数据共享与发布。研究成果可为生态流量泄放监管提供一种可靠的技术支撑，亦可为区块链技术在水利行业尤其是水资源管理领域的应用落地提供借鉴。

摘要:为促进湖南省水利管理智慧化，推进水利现代化，以湖南省水利工程大数据融合为基础，各类水利数字工程和专业分析数学等模型为支撑，智能决策和智慧应用服务为出发点，对现代水利信息技术平台进行探索，主要研究信息技术平台中的工程可视化系统。采用物联网、建筑信息模型、三维地理信息系统、BIM 轻量化引擎等技术方法，定制开发各项功能，分析典型堤垸及规划管理 2 个典型应用场景的建设，研究结果表明信息技术平台在不同场景下均可适用，可推动水利数字工程的实施和应用，提升水利信息化应用水平，促进水利工程管理现代化。

摘要:我国东南沿海地区受梅汛和台风暴雨影响，洪水灾害频发。水库作为重要的防洪工程措施，精准预报、有效调度对于防御洪水及降低洪水风险具有重要意义。针对东南沿海地区水库下游防洪风险问题，以温州市泽雅水库为研究对象，采用三水源新安江模型、马斯京根河道演算、水库调度模型、一/二维水动力串联耦合模型，构建水库预报-调度-演进一体化模型。建成的一体化模型集成接入泽雅智慧水库平台，推动水库防洪业务数字化转型。 历史洪水模拟结果表明：泽雅水库洪水预报、防洪调度及下游洪水演进模型能够满足水库保护下游城镇安全的要求，有助于提高水库洪水预报调度科学化、数字化、精细化水平。

摘要:针对黄河河道工程出险后短时间内有迅速扩大的危险，对重要险工、控导等水利工程进行信息化强监管， 开发、敷设及时可靠的黄河工情险情全天候监测感知预警系统，提升监测能力。黄河工情险情全天候监测感知预警系统是数字孪生黄河工程建设的重要内容之一，利用物联网、大数据、云存储等技术，借助黄河河道工程内部埋设的传感器，对根石和坦石的出险情况进行实时监测与监视，并以此为基础，通过现有黄河网和公网，实现工程的网格化分级管理，为指挥中心防汛抢险决策提供准确、及时、科学的数据信息支持，推动治黄信息化发展与治黄业务的深度融合，有效实现险情的“抢早、抢小、抢住”。