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| 水利部办公厅关于加强重大水利工程数字孪生项目设计的通知 |
| 时间:2023-02-06 来源：水利部 |
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各省、自治区、直辖市水利（水务）厅（局），各计划单列市水利（水务）局，新疆生产建设兵团水利局：
为深入贯彻落实水利部党组关于推进新阶段水利高质量发展的重要部署，加强重大水利工程中的数字孪生项目设计工作，提高设计质量和水平，有关要求通知如下：
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01总体要求
（一）新建水利工程可行性研究、初步设计阶段工程应按照《水利水电工程可行性研究报告编制规程》《水利水电工程初步设计报告编制规程》《数字孪生流域建设技术大纲（试行）》《数字孪生水网建设技术导则（试行）》《数字孪生水利工程建设技术导则（试行）》的适用范围和技术要求，同步开展数字孪生工程设计。
具体项目包括：1.大型及重要中型水库枢纽工程应按照数字孪生技术路线建设工程信息系统。重要的中型水库枢纽工程主要包括承担防洪及供水任务的中型水库工程、在工程所在流域中发挥其他重要调控作用的中型水库。2.大型和重要中型引调水工程应按照数字孪生技术路线建设工程信息系统。重要的中型引调水工程主要包括承担城镇或工业供水任务的调水工程。3.大型水闸及其附属通航建筑物应按照数字孪生技术路线建设工程信息系统。参与河湖数字孪生流域或蓄滞洪区调度仿真分析的中型水闸，应纳入数字孪生流域建设。4.大型及重要中型泵站工程应按照数字孪生技术路线建设工程信息系统。重要的中型泵站工程主要包括长期运行的供水泵站、河湖沿岸重要的排涝泵站、蓄滞洪区主要的排涝泵站等。5.大型灌区的输配水工程部分参照调水工程的适用标准开展数字孪生工程建设。6、江河湖泊治理工程应以河湖流域为单元建设河流、湖泊综合信息管理系统。大江大河大湖及主要支流、重点流域已开展数字孪生流域建设的，流域内的河湖堤防治理工程应为所在流域的数字孪生平台提供数据支撑。河湖堤防治理工程范围涉及整个流域时，应按照数字孪生技术路线建设流域信息系统。7、蓄（滞）洪区建设工程应按照数字孪生技术路线建设工程信息系统，并与所在流域的数字孪生平台相衔接。（二）数字孪生水利工程设计应结合工程类型、任务和规模等，合理确定建设定位，紧密围绕防洪兴利、水资源调配、工程安全等核心业务开展。数字孪生水利工程设计应注重系统的安全性和易维护性，便于系统安全运维和应用功能的迭代升级。（三）数字孪生水利工程中涉及国家秘密的，应严格按照保密有关规定进行处理。
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02关于数字孪生平台设计
（四）数据底板设计。应充分接入工程各类监测数据、业务管理数据和工程必要的外部共享数据，在充分利用行业共享资源和工程勘测资料的基础上，合理确定用于工程三维仿真分析的地理空间模型、建筑信息模型和工程实景模型的建设范围和精度。1．建筑信息模型（BIM）。（1）工程区地质构造和地层结构、主体工程建筑物、安全监测设施设备、机电辅助设备及一般金属结构设施设备，BIM模型精细度等级不低于 LOD2.0。（2）影响主体工程安全的坝区地质构造和地层结构，威胁人员和建筑物安全的边坡或滑坡体，水库泄水建筑物主要结构，水轮发电机组、水泵电动机组、变压器、机组进水阀等主要机电设备，拦污栅、闸门等主要金属结构，BIM模型精细度等级不低于LOD3.0。（3）不参与空间分析及三维仿真分析的工程附属建筑物、建筑物附属结构、防护边坡、厂区、景观等，可以适当精度的三维实景模型替代BIM模型。2．三维地理空间模型。（1）对工程的管理范围和工程影响范围，应创建对应 L3 级的数字正射影像、数字高程模型和水下地形。枢纽工程影响范围一般指工程到防洪保护对象之间的河段；当下游紧邻水库工程时，下游影响范围为工程到下游水库库尾之间河段。大型枢纽工程下游影响范围特别大的，可在满足分析计算精度要求的前提下适当降低建模精度。（2）水下地形精度应满足水动力模型分析和泥沙淤积分析计算需求。蓄滞洪区内长期有水的湖泊、河道可不建设水下地形模型。（3）地下工程对应的地表三维空间模型可采用共享（免费）资源。3．三维实景模型。（1）地面建筑物、厂区等可通过倾斜摄影、激光点云等方式建立实景模型，与三维地理空间模型进行平滑拼接。（2）河道和湖泊的堤防、长距离渠道和管道等采用BIM建模，不宜建设三维实景模型。和技术要求，同步开展数字孪生工程设计。
（五）水利模型与仿真引擎设计1．围绕工程防洪兴利、水资源调配、工程安全、水环境保护等任务，建设支撑预报、预警、预演、预案和工程安全评价功能的水利专业模型、智能算法和孪生引擎，并在调度和运行控制中体现节水、降耗的绿色发展理念。2．围绕水利工程运行管理职能，合理建设水利工程知识库，知识计算应与水利专业模型和智能算法形成功能互补，全面、准确赋能水利工程业务应用。3．根据监测数据、计算成果和推理分析成果，对水库、河流、湖泊和主要输水建筑物的水体状态以及建筑物和设备状态进行仿真渲染 ，对作业人员 、可移动机械和无人驾驶设备位置进行跟踪定位。
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03信息化基础设施设计
（六）监测感知与数据共享。1．应运用成熟、先进、可靠、高效的监测感知手段，对雨水情、河湖水系、工程建筑物、机电及金属结构设备、信息设备以及关系工程运行安全的外部环境进行全面监测。强化水雨情监测、工程安全监测和机电设备在线监测的全面性，各类监测项目、监测频次和监测精度应满足数字孪生工程模拟仿真的技术要求。2．数据采集交换与共享设计应满足以下要求：（1）行业监管相关的各类监测设计报告中附共享数据清单、共享方式和更新频次等信息。数据，除涉及国家秘密和安全的，均应上传至上级业务管理系统。设计报告中附共享数据清单、共享方式和更新频次等信息。（2）应采用开放体系结构，便于系统或平台之间的数据交换和交互操作。所需数据宜优先采用与流域、区域等外部系统交换方式获取。（3）合理可利用传感、定位、视频、遥感等技术，提升对自然对象、水利工程对象以及水利工程管理活动的感知能力，设计中应明确监测项目、技术方案和技术指标、布设原则和具体点位等。（4）利用信息技术实现对工程关键建筑物、关键施工工法的质量控制和监督管理，施工过程数据应按照电子档案管理。（5）涉及地下洞室施工的工程，可采用物联网等技术提升对施工人员和施工设备的安全作业管控能力，实时对地下洞室施工环境进行视频监视和安全监测。（6）视工程建设管理需要，设置雨水情自动监测及预报预警功能，以及建筑物、重要堆渣场的安全自动监测预警功能。监测数据记录 应平顺衔接到工程运行维护阶段。（7）充分利用工程自动化监控系统，对设备运行状态进行全面、实时采集。（8）跨越省界或流域范围的工程，采集的水位、流量、雨量、气象、墒情、水质、含沙量等水利基础数据应通过工程信息系统同步交换到所属省、流域的水利云中心。
（七）通信与计算机网络设计。1．为数字孪生水利工程配置的计算、存储和通信网络等信息基础设施，在充分支撑工程仿真计算的前提下，可适度预留发展空间。2．工程信息系统应合理划分网络安全保护对象、确定对象的安全保护等级，严格落实工业控制系统网络安全防护要求。3．在现有标准规范要求的基础上，还应满足下列要求：（1）大容量、远距离的通信传输应充分利用公共通信资源。经技术经济比选采用长距离光缆时，宜设置光缆线路在线监测系统，实时监测光缆运行状态，快速准确定位故障。（2）水电站、船闸、调水工程、供水泵站、具有防洪功能的大型水闸工程，监控系统网络应采用分层分区结构，并按系统分区分域、设备安全可控、数据密码保护、网络可信准入的原则进行设计。其他类型的工程监控网络根据具体安全需求灵活设计。（3）通信网络应进行安全分区域，应尽可能将业务系统完整地置于一个安全分区内。当业务系统有跨安全分区通信要求时，应通过安全隔离设施通信。（4）水利工程的水情自动测报、短期水文预报、中长期水文预测、发电计划、优化调度、设备状态监测与分析、电能量计量等应用组 件应部署在控制分区，并与控制分区中的实时控制系统进行逻辑隔离。（5）水利工程的安全监测、工程运行评价、防汛抗旱决策支持、三维仿真推演、设备状态检修等相关应用组件应部署在管理信息分区。4．应推广采用自主、安全、可控的设施设备，宜采用密码技术保护，并通过商用密码应用安全性评估。5．涉及工程运行控制安全的实时监测控制信息应在工程自建的存储系统存储。
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04业务应用设计
（八）重点突出数字孪生技术在防洪兴利调度、工程安全管理、生产运营、巡查管护、综合决策支持等方面的应用，并将预报、预警、预演、预案功能有机融入各项业务系统中，为工程调度运用提供智能化服务，为流域以及水网工程的联合调度决策提供技术支撑。
（九）应用系统设计。1．水资源调度决策类应用应具备包含节水、降耗、生态流量保障等约束条件的优化计算功能。2．工程运行监测类应用宜具备工程运行状态在线安全评估和预警功能。3．工程视频监视系统宜与工程主要设备的操作、故障报警、火灾报警、安防系统等实现联动。4．经分析确有必要时，应对工程中旋转、振动的重要机电设备进行振动监测和振动模式识别，监测对象包括（但不限于）水轮机、发电机、水泵、电动机、大口径调流阀等。
（十）“四预”功能应用。1．工程建设期和运行期应用系统应根据实际需求，融入预报、预 警、预演、预案功能。2．应对影响工程建设质量、进度、安全、环境的关键变量进行预报和预警。可对关键施工方案进行优化仿真分析，优化约束条件宜包括施工质量最优、施工用时最短、施工费用最省、施工能耗最低等。3．对入库径流、河库关键断面水位、流量过程等进行预报，多泥沙河流宜对入库泥沙及淤积情况进行预报；有冰凌风险的水库工程宜结合危害程度开展凌汛预报。4．对工程主要建筑物、关键机电设备运行状态、威胁人员和工程安全的地质灾害等进行安全预警；河湖、水库工程应对水位、流量进行预警；承担城镇供水任务的工程还应对供水水质进行预警；承担防洪、行蓄洪任务的工程还应考虑对工程运用时淹没范围内的人员进行预警。5．宜根据工程管理需求，考虑对洪水过程、工程调度方案、淹没范围等进行三维数字空间下的全过程预演。6．宜通过多种工况下的预演，分析建立工程应急抢险、工程应急调度等预案，并具备预案关联推送等功能。
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05保障体系与共享设计
（十一）应强化信息化设施设备在运维阶段的技术和管理保障措施要求，配置运维工具，并协同工程管理设计，设置网络和信息化管理相关机构和岗位、配备相应人员、合理安排实体环境建设。
（十二）应与数字孪生流域、数字孪生水网充分协调，重点针对监测感知、数据底板、水利模型、水利知识开展共建共享，避免重复建设。
（十三）应满足行业监管的信息共享要求，同时结合水利工程建设任务和工程自身特点，为所在流域的数字孪生平台提供必要的数据和模型算法服务。
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06工作要求
各级水行政主管部门要严格重大水利工程数字孪生项目设计，强化编制单位资质和信用管理。技术审查单位要充实数字孪生技术力量，加强先进技术的学习和应用，严格按照相关技术标准和规范性文件，做好数字孪生项目技术审查工作。对于数字孪生内容不符合本通知要求的项目，不安排技术审查；对达不到设计深度和质量要求的项目，及时提出修改要求和完成时限。
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