第一部分阐述了数字孪生水网的顶层设计。智慧水利是水利高质量发展的标志和趋势，建设数字孪生水利是实现智慧水利的具体措施，通过统筹建设数字孪生流域、水网和水利工程，构建具有“四预”（预报、预警、预演、预案）功能的数字孪生水利体系。数字孪生水网是以物理水网为单元，利用时空数据、数学模型和水利知识，对水网全要素和治理管理活动进行数字映射、智能模拟和前瞻预演，实现与物理水网同步仿真运行、虚实交互、迭代优化，最终达到实时监控、联合调度、风险防范的目的。该体系是水利业务与信息技术融合的新型基础设施。
当前，党中央、国务院高度重视水利发展和数字中国建设，提出加快构建国家水网和以数字孪生流域为核心的智慧水利体系。水利现状和需求也决定了推进智慧水利建设的必要性。在“十四五”期间，将重点建设数字孪生国家骨干水网（率先建成南水北调中线工程、东线工程）、数字孪生省级水网（第一批省级先导区取得标志性成果），并推进重要引调水工程、灌区数字孪生建设。实施路径包括开展数字孪生水网关键技术攻关、出台系列文件明确路线图、发挥政府资金引导作用、推进水利工程数字化改造和智能化升级，并在国家骨干水网、省级水网开展先行先试。
第二部分以防御海河“23•7”特大洪水为例，介绍了数字孪生水网的应用实践。本次洪水特点是降水范围广、总量大，暴雨时空集中、强度大，洪水并发量级大，洪水涨势猛、演进快，径流总量大、地下水回补多。为应对洪水，采取了多源信息在线融合、数字孪生平台应用、强化信息化基础设施建设等措施。具体包括：
- 解决算据不足：利用气象卫星、测雨雷达、无人机航摄数据、视频监控等多源监测信息，加强天空地一体化监测预警；协调卫星数据资源单位，获取蓄滞洪区遥感影像；持续优化完善全国水利一张图，提升数据服务发布到会商系统调用多源信息、全流程的自动化、规范化水平。
- 解决算法不足：构建海河流域高精度数据底板，实时汇聚更新基础数据，完善蓄滞洪区一张图；搭建高性能计算集群；构建数字孪生模型平台，实现洪水演进过程模拟和淹没范围仿真；开发蓄滞洪区一张图，开发专题分析功能。
- 解决算力不足：构建高性能计算集群，持续优化完善会商调度环境，为洪水防御提供算力和会商支撑。
- 解决“四预”能力不足：
- 预报：加强降雨预报和洪水预报耦合，有效延长预见期，提高精准度。累计制作发布139条河流洪水预报2035站次，提前5天研判将启用6个蓄滞洪区，关键期洪水预报精准度达到80%。
- 预警：利用气象卫星、天气雷达和测雨雷达的监测信息，对未来3小时内可能发生强降雨地区进行自动风险预警。强降水过程期间通过蓝信累计发布各类预警2155次，信息直达防御一线人员。
- 预演：建立蓄滞洪区二维水动力学洪水演进模型，实时动态调整模型参数，实现洪水精准推演。提前3～4天准确预测东淀蓄滞洪区水头演进过程及最大可能淹没范围；提前4天准确研判“不启用清南分洪区”；提前9～10天准确预测永定河、兰沟洼等蓄滞洪区退水时间。
- 预案：根据预报预警预演结果，以水库、蓄滞洪区等水工程为对象，滚动制订和执行预案。依据预报，7月28日至8月4日洪水发生发展的关键时刻，水利部滚动会商，制订15个预案，发布6个调令。精准调度流域防洪工程体系，84座大中型水库拦蓄洪水28.5亿立方米，8处国家蓄滞洪区最大蓄洪25.3立方米；河北、天津、河南水利部门根据蓄滞洪区运用预案，指导地方提前转移蓄滞洪区内群众99.26万人。
最终，通过科学精细调度，没有出现群死群伤，各类水库无一垮坝，重要堤防无一决口，减淹城镇24个，减淹耕地751亩，避免了462.3万人转移，极大减轻了下游防洪压力，最大程度保障了人民群众生命财产安全。
