河網如織，湖泊棋布，嘉興市位于太湖流域下游杭嘉湖平原，古往今來因水而興、因水而美。然而，獨特的平原河網水系也決定了嘉興治水工作的復雜與艱巨。
乘著水利部開展數字孿生流域建設先行先試的東風，嘉興持續加強算據、算法、算力建設，打造“孿生一底板、智慧一平臺、調度多目標”的孿生水網綜合樣板，有效提升區域整體防洪排澇和水環境改善能力，為平原水網地區數字孿生水利建設提供先行示范。
分層級建設數據底板
走進嘉興市水利局防汛調度會商室，亞米級遙感影像和多視角影像融合形成的三維數字孿生底板躍入眼簾，降雨、水位、流量、工情等信息一目了然。隨著工作人員的點擊，一條條河流干道的實體空間身份碼及基本信息躍然屏上。
“這些數據，讓我們實現了對河道水位、進出水量的預報分析，成為防汛工作中各類決策的基礎。”嘉興市水利局黨委書記、局長岳玉良說。
數據底板是數字孿生水網的必備支撐，在建設過程中需要大量地理空間數據支撐模型平臺進行數據分析。
“嘉興市作為全國首批新型基礎測繪試點城市，相關測繪地理信息數據資源豐富、類型多樣，已建成全范圍覆蓋、實時動態更新、豐富全面的基礎測繪地理信息體系。”嘉興市水利局科技安全處處長陳杭介紹。
嘉興研發了基于多源、多策略深度學習的遙感智能解譯算法，能夠高效地對地表信息進行解讀和分類，每年還會對嘉興全域進行三次土地利用分類（水體、道路、建筑物、農田、綠地等）數據更新，不斷提高模型精度。
分層級建設數字孿生底板，打造高精度數字孿生水網。“數字孿生水網（杭嘉湖平原）對接水利部數字底板和遙感影像解譯，構建全域骨干水網L1級數字孿生底板；再構建以嘉興市中心城區、海鹽塘及兩岸圩區、南臺頭樞紐防洪排澇受益區為試點范圍的精細化的L2級底板；最后對南排杭州灣重要水利工程——南臺頭樞紐打造L3級孿生工程，有效支撐了水災害防御數字化場景、智慧化模擬、精準化決策。”陳杭介紹。
2023年，嘉興通過跨部門協同，建立了水利、氣象等部門和南湖實驗室等科研機構的信息數據共享機制，構建了物理水網的“空、天、地、水”多維在線監測體系，初步構建了雨水情監測預報“三道防線”，持續完善水網監測感知體系。
一體化打造數字孿生平臺
嘉興市地勢低平，南部沿杭州灣地區地勢相對高亢，且受潮汐頂托排水困難。若等到臺風“兵臨城下”再調度排水，就會錯失有利時機，極易遭受洪澇災害。構建“四預”功能強大的數字孿生水利體系尤為重要。
基于覆蓋杭嘉湖平原區域的水文水動力模型、嘉興市域的洪水預報模型和洪水淹沒分析模型等，嘉興市通過跨層級協同，與水利部太湖流域管理局共建了杭嘉湖平原水網水文水動力模型。目前，應用已概化杭嘉湖區域河道5391公里、圩外湖泊53個、閘泵工程74座、圩區782個等，實現江河湖庫一體化聯算。
嘉興有幾百處圩區，管理難度大。“2021年防御臺風‘煙花’期間，臺風還沒來，好多圩區拼命往外排水，導致河道水位很高，兩岸工程、堤防壓力很大。”嘉興市水利局工作人員說。
嘉興創新構建了平原水網智能調度模型集，在線滾動迭代率定，實現試點區域40座圩區預報調度分析，有效支撐了水網圩區對象的水位預測、風險研判、工程聯合防洪調度推演、調度預案推薦，將水網的觸角末梢延伸至“最后一公里”，全面提升流域防洪韌性。
此外，數字孿生水網（杭嘉湖平原）還搭建了自增長自演化知識平臺，利用大語言模型自然語言解析理解能力，將大語言模型集成于知識圖譜構建與應用的過程，進行常見流域信息、數據信息、閘站信息、水文信息等一站式自然語言檢索，提高涉水領域的工作效率和質量。
多目標統籌決策調度
自2023年試運行以來，數字孿生水網（杭嘉湖平原）已多次投入水災害防御實戰，取得明顯成效，在嘉興防汛中發揮了重要作用。
2023年6月23日上午，據預報未來24小時將有120毫米～150毫米的降雨。水利部門迅速反應，依托數字孿生水網（杭嘉湖平原）平臺，滾動預報市域內9個代表站水位信息，分析未來2小時、4小時、6小時全市防汛態勢。通過迅速啟動預演優化后的調度方案，利用南排工程和城市防洪工程、圩區進行有序預降，保障了區域水安全。
防洪調度爭分奪秒。數字孿生水網（杭嘉湖平原）目前已實現試點區域范圍內預報、預警、預演、預案等場景的數字孿生綜合應用，實現對流域洪水風險的統籌管控，以及市、區、縣水利工程的統籌調度——
在預報方面，預測嘉興市西部、北部來水，以及東排、南排等邊界水量交換情況，實現海鹽塘干流沿線水位的精準化預報，延長預報期；在預警方面，分析并生成城防大包圍和圩區的水位超警戒、淹沒區域，根據重點保護對象預估經濟損失，結合積水和易澇風險區，利用多元化信息發布機制，實現點對點風險預警發布；在預演方面，模擬超標準洪水情況下嘉興站、城防工程、海鹽塘、周邊圩區、南排工程，在多種組合運用下的骨干河道洪峰到達時間、水位變化及淹沒風險區域，對多種調度方案的效果進行對比分析；在預案方面，依據調度方案、知識平臺、模型計算對比分析成果，給出合理調度措施，指導市、縣工程統籌調度運行。
2023年汛期，數字孿生水網（杭嘉湖平原）訪問量近8萬次，發布調令81次、洪水預報預警8次。
數字孿生水網（杭嘉湖平原）的強大“四預”功能，不僅體現在防洪聯合調度應用，還體現在水環境預報預警和調度上——可對嘉興城區骨干河道水質進行實時模擬及預測預報，對突發污染物遷移擴散情況進行評估，及時發布預警；還可以聯動水利、水務部門開展群閘優化調度，形成調度方案比選、歷史調度方案比較，支撐嘉興市活水調度，實現河網有序流動。
數字孿生水網（杭嘉湖平原）從夯實算據、算力、算法基礎，打造智慧平臺等多方面入手，通過業務、數據、技術等融合，實現水信息可見、水數據可算、水事件可調、水監管可查，成為杭嘉湖平原的“智慧守衛”。
“我們將不斷細化數字孿生水網相關應用，進一步增強預報、預警、預演、預案功能，為全市水安全保障提供更加有力的決策支持。”岳玉良表示。
