十五五幸福河湖建设的数字孪生解决方案
一、政策导向与核心逻辑：国标引领下的数字转型新要求
“加快建设现代化水网，增强洪涝灾害防御、水资源统筹调配、城乡供水保障能力”，已成为新时代水利高质量发展的战略方向。在此背景下，数字孪生技术被明确为推动水利现代化的核心引擎。
2025年10月，国家标准《幸福河湖评价导则 第1部分：流域面积3000km²以下(含)河流》(GB/T 446336.1—2025)正式发布。该标准首次将“幸福河湖”这一理念从抽象愿景转化为可量化、可评估、可落地的科学体系，构建起涵盖“安澜、健康、美丽、文化、发展”五大一级指标，以及“防洪达标率”“生态流量满足程度”等14项二级指标的“幸福标尺”。该标准将于2026年5月1日起正式实施。
作为人与自然和谐共生的水利现代化载体，幸福河湖建设必须严格对标国家标准。而数字孪生通过“物理河湖—数字镜像—智能决策”的虚实交互机制，正成为破解传统河湖治理中“信息孤岛、响应滞后、协同不足”等痛点的关键路径，全面支撑国标14项二级指标的精准落地。
水利部《河湖库一体化监测感知体系建设三年行动方案(2025—2027年)》进一步明确：到2027年，需建成覆盖全域、全要素、全链条的智能感知网络，为“十五五”期间数字孪生技术的规模化应用与国标体系的全面实施绘制清晰蓝图。
二、数字孪生赋能幸福河湖的核心技术架构(对标国标指标)
(一)全域感知层：实现国标核心指标全要素覆盖监测
数字孪生的基础在于数据采集与国标指标的精准匹配。依托“天空地水工”一体化立体监测网络，实现对14项二级指标的全覆盖感知：
安澜类指标：布设雨量站、水文监测站及堤防隐患监测设备，实时获取防洪达标率、排涝达标率等关键数据;
健康类指标：通过水质传感器、“智能石头”等新型感知终端，动态监测生态流量满足程度、水土保持率及水质状况，支撑Ⅱ类及以上水质目标达成;
美丽与文化类指标：利用视频级联平台，对岸线自然状态、亲水设施完好率进行可视化监管，并同步采集水利遗产保护状况、文化载体建设等影像资料;
发展类指标：整合取水口计量、污染物排放等数据，支撑用水总量与强度“双控”、主要污染物减排等评估需求。
(二)数字建模层：构建国标导向的高精度孪生体
国标适配型数字底板：融合60年历史水文数据与实时监测信息，构建跨时空、标准化的数据库，形成L1–L3级数据底板，支持防洪达标率、生态流量等指标的动态回溯与趋势分析;
指标量化评估模型：研发面向国标的专用耦合模型，包括防洪达标率推演模型、生态流量保障模型、水质改善趋势预测模型等，支撑“五星幸福河湖”(HRI≥0.78)达标路径的模拟与优化;
虚实交互引擎：基于“云河地球”三维仿真平台，实现物理河湖状态与国标指标达标情况的双向映射，支持岸线修复、亲水设施建设等工程方案的预演与效果评估。
(三)智能决策层：构建国标达标导向的“四预”闭环体系
以国标指标全面达标为核心目标，推动河湖治理从“经验驱动”向“数据驱动”转型：
精准预报：融合AI大模型与变结构算法，提升水文预报精度，为防洪、排涝达标提供3–7天预见期支持;
智能预警：基于国标设定动态阈值(如生态流量下限、水质超标临界值)，实现风险早识别、早干预;
高效预演：秒级完成多方案比选，例如在优化岸线自然状态的同时，同步模拟水土保持率提升效果与投资成本;
科学预案：自动生成符合国标要求的最优治理策略，形成“监测—评估—决策—反馈”闭环。
幸福河湖评价体系
四、“十五五”时期的关键发展方向(对标国标体系完善)
(一)技术融合深化：适配全域国标覆盖
研发适用于大江大河(流域面积3000km²以上)的国标专用模型，为后续《导则》第2、3部分的出台提供技术支撑;
拓展边缘计算终端应用，实现中小河流在“亲水指数”“文化载体建设”等指标上的低成本、高效率监测;
构建“指标—数据—模型”智能映射引擎，将国标达标率纳入数字孪生体的实时评估体系。
(二)业务协同拓展：推进国标全链条数字化管控
深化数字孪生与河湖长制融合，建立国标指标达标的责任追溯与绩效考核机制;
拓展水土保持率提升、水利遗产保护等专项应用场景，实现14项二级指标的全生命周期管理;
搭建公众参与平台，支持在线开展公众满意度测评(国标权重15分)，动态优化治理方案，增强群众获得感与幸福感。
(三)标准体系完善：构建“数字孪生 + 国标”协同机制
制定《数字孪生水利与幸福河湖评价国标对接规范》，统一数据采集格式、指标映射规则与接口标准;
建立跨省域国标协同机制，明确生态流量、跨界水质等共享指标的责任边界与协作流程;
编制《数字孪生支撑幸福河湖国标达标实施指南》，形成“技术—指标—成效”三位一体的闭环实施规范。
结语
幸福河湖，是安全之河、健康之河、生态之河、美丽之河、文化之河，更是人民心中的满意之河。在国家标准的引领下，数字孪生技术正成为实现这一愿景的核心支撑。面向“十五五”，唯有坚持标准先行、技术赋能、协同治理，方能真正绘就“江河安澜、人水和谐”的现代水美画卷。
相关阅读：
工信部增值电信业务经营许可 B1.B2-20211091