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图 15 随着洪水情势变化的长江中下游平原洪水灾害风险态势评估展示

撑，结合流域水工程联合调度的数据特点，开发了可视化模型的处理、集成、发布与管理工具，为
建立多尺度、多维度可视化模型提供工具支撑。以该工具为基础，针对水工程联合调度各要素在地
理分布规律和发展过程中的时空特征，快速建立可视化模型，为模拟仿真洪水变化态势提供实时渲
染和可视化呈现，为物理空间提供从流域—区域—工程宏微观一体化、多维度、多时空尺度的高保
真数字化映射（如图 15 所示）。
数字孪生流域的展示不仅仅是物理要素的直观展示，还需要将这些物理要素与管理目标相关
联，实现基于流域三维（3D）空间网格、融合水利工程设施 BIM 模型，动态展示流域防洪工程体系的
运用及其防洪效果、风险分布等综合信息，为流域管理和工程调度运行、防洪应急响应等提供多元
丰富、直观可视的数字化管理决策支持。

3 数字孪生长江的初步应用

3.1 长江流域水工程防洪联合调度系统 采用上述数字孪生流域构建技术，在收集、采集和汇集长

江流域水文气象、水环境、水生态、水工程、空间地理、社会经济等多源信息和数据基础上，融合
多源数据，构建了长江流域数字底座；构建了基于物理机理的专业数学模型（水文、水力、水质、水
生态、工程调度、灾害评估等），以实现对水灾害、水资源、水环境、水生态以及其他相关业务信息
的实时镜像；构建了长江水工程联合调度规则库及其调度引擎，以实现长江流域多维度、若干目标
集、巨型复杂工程系统智能调度；利用云计算、大数据、AI、移动互联、GIS、BIM、3R 等信息技术
分析和挖掘数据关系，形成了防洪调度知识库和知识图谱，构建了流域各自然要素与流域管理业务
之间的有机关联和响应。基于上述技术和功能，建立了以长江防洪减灾应用为主的数字孪生长江示
范系统（图 16），包含了实时感知多源数据融合、流域模拟预报预测、防洪形势分析、工程联合智能
优化调度、防洪风险评估、防洪避险转移辅助等防洪调度管理全过程的业务功能和应用，其主要功
能简述如下：
（1）流域模拟：流域模拟是数字孪生长江的基础模拟功能，可依据实时及预报的降雨水情以及工
情信息，完成自动预报调度计算，同时对预报调度结果进行分析、综合等功能，采用多模型专家交
互分析、智能校正等技术，实现流域水系自动预报、交互预报、模拟试算预报以及河道洪水演进计
算等功能。

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