DB34∕T 4698-2024 数字孪生灌区建设技术导则(安徽省).pdf

ICS 35.240.99 CCS P 57 34 安徽省地方标准 DB34/T 46982024 数字孪生灌区建设技术导则 Technical guidelines for the construction of digital twin irrigation districts 2024-01-11 发布 2024-02-11 实施安徽省市场监督管理局 发 布DB34/T 46982024 I 目次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.2 4 基本要求.2 5 建设内容.2 总体框架.2 感知体系.3 控制体系.5 支撑体系.5 数字孪生平台.6 业务应用平台.9 6 安全要求.10 附录 A（资料性）不同类型水闸的控制运用.11 附录 B（资料性）工程基础数据分类.12 附录 C（资料性）灌区专题模型参考.13 参考文献.17 DB34/T 46982024 II 前言 本文件按照 GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由安徽省水利厅提出并归口。本文件起草单位：中国水利水电科学研究院、安徽省（水利部淮河水利委员会）水利科学研究院、中国灌溉排水发展中心、安徽省淠史杭灌区管理总局、安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司。本文件主要起草人：张宝忠、杜丽娟、杨开静、魏征、戴玮、陈皓锐、姚彬、顾涛、雷波、白美健、陈根发、谢崇宝、刘怀利、史源、陈来宝、徐海、李杨、仰名球、赵智。DB34/T 46982024 1 数字孪生灌区建设技术导则 1 范围 本文件规定了数字孪生灌区建设的基本要求、建设内容和安全要求等。本文件适用于数字孪生灌区的建设。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 3838 地表水环境质量标准 GB 5084 农田灌溉水质标准 GB/T 20203 管道输水灌溉工程技术规范 GB/T 21303 灌溉渠道系统量水规范 GB/T 22239 信息安全技术 网络安全等级保护基本要求 GB/T 28418 土壤水分（墒情）监测仪器基本技术条件 GB/T 28570 水轮发电机组状态在线监测系统技术导则 GB/T 30950 闸位计 GB/T 33113 水资源管理信息对象代码编制规范 GB/T 37391 可编程序控制器的成套控制设备规范 GB 51171 通信线路工程验收规范 JB/T 8735.2 额定电压450/750 V及以下橡皮绝缘软线和软电缆 第2部分：通用橡套软电缆 SL 75 水闸技术管理规程 SL/T 213 水利对象分类与编码总则 SL 323 实时雨水情数据库表结构与标识符 SL/T 324 水文数据库表结构及标识符 SL 330 水情信息编码 SL 364 土壤墒情监测规范 SL 380 水资源监控管理数据库表结构及标识符标准 SL 385 水文数据GIS分类编码标准 SL 515 水利视频监视系统技术规范 SL 551 土石坝安全检测技术规范 SL 566 水利水电工程水文自动测报系统设计规范 SL 601 混凝土坝安全监测技术规范 SL 577 实时工情数据库表结构及标识符 SL 725 水利水电工程安全监测设计规范 SL 766 大坝安全监测系统鉴定技术规范 SL 768 水闸安全监测技术规范 DB34/T 46982024 2 SL/T 783 水利数据交换规约 SL/T 803 水利网络安全保护技术规范 SL/T 809 水利对象基础数据库表结构及标识符 SL/T 812.1 水利监测数据传输规约 第1部分：总则 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。数字孪生灌区 Digital twin for irrigation district 以物理灌区为单元、时空数据为底座、数学模型为核心、水利知识为驱动，对物理灌区全要素和建设运行全过程进行数字映射、智能模拟、前瞻预演，与物理灌区同步仿真运行、虚实交互、迭代优化，实现对物理灌区的实时监控、发现问题、优化调度的新型基础设施。数字孪生平台 Digital twin platform 以基础数据、监测数据、业务管理数据、地理空间数据和外部共享数据等数据底板为算据，联结各种智能终端，借助 AI（Artificial Intelligence，人工智能）实现数据驱动，通过以水利专业模型、智能识别模型、可视化模型组成的模型库和以多年运行管理经验凝练成的专家经验和业务规则等知识库提供算法，融合大数据、物联网、视频、地理信息等多种ICT（Information and Communications Technology，信息与通信技术）技术，为灌区运行监测和预报、预警、预演、预案提供孪生数据服务、孪生应用服务和孪生集成服务的平台。4 基本要求 数字孪生灌区建设应因地制宜开展基础设施和平台体系建设，强化业务应用。数字孪生灌区建设应调研灌区管理现状，明确建设目标和建设内容，急用先建、分步实施。数字孪生灌区建设应整合已建、统筹在建、规范新建，避免重复建设，充分共享共用。数字孪生灌区建设应围绕灌区业务和功能需求与新一代信息技术融合创新，赋能灌区水资源配置、供用水调度、水旱灾害防御等主要业务。5 建设内容 总体框架 数字孪生灌区建设内容主要包括感知体系、控制体系、支撑体系、数字孪生平台、业务应用平台等。数字孪生灌区总体框架见图1。DB34/T 46982024 3 图1 数字孪生灌区建设总体框架 感知体系 5.2.1 水情感知 5.2.1.1 应在主要取（引）水口、配水口、分水口、排（退）水口、用水管理分界点等用水计量断面设置量水监测站。5.2.1.2 水位监测应满足以下规定：a)采用地下水灌溉的，宜对机井水位进行监测；b)灌区水位应采用相同的基面，水位测量点应选在渠道顺直、断面稳固的渠段，选址方法参考相关水文测验规范，当采用水尺（或电子水尺）进行水位测量时，水尺刻度应清晰易读，水面波动较大渠道宜在渠旁设置静水井测量水位，仪表测量水位应具有消除波浪影响的功能。c)水位感知位置和仪器的选取应符合 GB/T 21303 的规定。5.2.1.3 流量监测应满足以下规定：a)对超宽断面（20m 以上）渠道，应根据技术经济比较，可使用缆道式测流、桁架式测流、轨道式测流、走航式 ADCP（Acoustic Doppler Current Profilers，声学多普勒流速剖面仪）测流等；b)机电井测流，宜采用带有远传功能的电子水表、电磁流量计和超声波流量计；c)测流断面的测流渠段应平直、水流均匀；测流渠段纵横断面应比较规则稳定；测流断面与水流方向应垂直；测流断面附近不应有影响水流的建筑物树木或杂草等，测流断面在建筑物下游时，不能受建筑物泄流紊动的影响；在不规则的土渠测流时，应将测流渠段衬砌成规则的测流断面；d)采用流速仪测流时，应选用适宜的设备；测流断面水位平稳，一次测流的起止时间内水位涨落差不大于平均水深的 2；水中漂浮物应不影响流速仪正常运转。e)流量监测应符合 GB/T 21303 的规定。5.2.1.4 水质感知应满足以下规定：网 络 安 全网 络 安 全运 行 维 护运 行 维 护物理灌区物理灌区水源工程灌溉排水工程体系灌溉区域作物种植结构主要用水户用户用户灌区管理单位农业、工业、城乡供水用水户水行政主管部门其他授权用户业务应用平台业务应用平台用水计量工程管理配水调度水费管理灌区一张图水旱灾害防御数字孪生平台数字孪生平台模 型 库灌区专题模型智能识别模型可视化模型知 识 库预报方案水利对象关联关系业务规则历史场景调度方案感知体系控制体系支撑体系感知体系控制体系支撑体系水情工情农情气象取（引）水输配水排（退）水田间灌溉应用支撑平台通信网络计算存储调度中心视频基础数据监测数据地理空间数据业务管理数据行政管理数据数据底板DB34/T 46982024 4 a)灌区可在取（引）水口、地下水取水口、排（退）水口、用水管理分界点等开展水质监测，有生活供水的，宜在生活用水取水口监测水质。b)灌溉水质应符合 GB 5084 的规定，生活水质应符合 GB 3838 的规定。5.2.2 工情感知 5.2.2.1 工情监测宜覆盖水源工程、取（引）水工程、泵站工程、输配水渠（管）道、田间灌溉渠系、圩区的堤防、排（退）水沟（渠）及其建筑物、机电设备、金属结构设备、管理设施等。5.2.2.2 工程运行信息应监测闸（阀）门开度、荷载、过流量、启闭时间，泵站运行工况、流量、实时负荷、启停时间，管道压力等。如下：a)闸门开度采集设备选择应符合 GB/T 30950 的规定；b)泵站运行工况应对机组的振动、摆度、轴向位移、压力脉动、空气间隙、磁通密度、局部放电等运行状态进行实时监测，测点布置、传感器选择和数据采集等应符合 GB/T 28570 的规定；c)管道水流压力可采用压力传感器监测，压力值应符合 GB/T 20203 的规定。5.2.2.3 工程安全信息应监测水库大坝、渠道及渠系建筑物（重点监测高边坡、高填方段）、堤防工程等的变形、渗流、应力应变等。大坝的监测点位、布置、频次应符合 SL 551、SL 601 和 SL 766 的规定，水闸安全监测应符合 SL 768 的规定，其他水利工程应符合 SL 725 的规定。5.2.2.4 可采用仪器设备监测、视频监视、水下探伤仪检测、无人航空器巡航、人工巡查等方式进行工程安全数据采集。5.2.3 农情感知 5.2.3.1 农情信息宜包括种植结构、播种日期、物候期、作物需耗水、灌溉面积、土壤墒情或田间水层等。在充分共享相关部门农情信息的基础上，可补充布设农情信息监测点。5.2.3.2 土壤墒情监测仪器应符合 GB/T 28418 的规定。5.2.3.3 土壤墒情监测站配置应符合 SL 364 的规定。5.2.3.4 稻田宜配备水位传感器监测水层深度。5.2.3.5 根据灌区实际需求，可采用遥感等方式开展作物种植面积等信息监测。5.2.4 气象感知 5.2.4.1 根据灌区管理需要，在充分共享相关部门气象信息的基础上，可布设气象站或雨量站。5.2.4.2 气象站或雨量站布设的位置、密度宜符合 SL 566 的规定。5.2.5 视频感知 5.2.5.1 视频感知宜监测内容可参考表 1。表1 视频感知宜监测对象 序号 水利工程类别 宜监测内容 1 水库 大坝、溢（泄)洪道、泄洪闸、泄洪洞、水位尺等 2 闸站 闸门、上(下)游水域及堤防、水位尺、闸机房等 3 泵站 拦污栅、水位尺、进水闸、进水池、主厂房、副厂房、出口防洪闸和出水池以及输变电设施等4 堤防 堤顶、路面及附近水域等 5 护坡 水位自记井（或其他水利建筑)、水位尺等 6 渠道 渠道建筑物、渠堤、水位自记井、水位尺等 7 重要监测点 水域、水位尺等 DB34/T 46982024 5 控制体系 5.3.1 一般要求 5.3.1.1 灌区控制体系宜涵盖取（引）水、输配水、排（退）水控制系统和田间灌溉控制系统。5.3.1.2 控制系统宜配置 RTU（Remote Terminal Unit，远程终端单元）和 PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器），具备远程控制、现地控制、备份信息、数据自动上报等功能。5.3.1.3 应加强安全体系建设，配备安全网关、VPN（Virtual Private Network，虚拟专用网络）设备，采用专线/互联网接入灌区调度中心。应采用安全可靠的网络传输方式，具备故障报警功能。5.3.1.4 新建设节点宜采用具有边缘计算功能的控制节点。5.3.2 闸门控制 5.3.2.1 闸门控制宜包括闸门开度、闸前/后水位、闸门上/下限位、动力电压/电流、视频等监测设备。5.3.2.2 对启闭机老化或无自动启闭设备的闸门，宜更新启闭设备和闸门，并配置自动控制系统，安装水位、闸门开度、限位、视频等监测设备。5.3.2.3 对已配置 PLC 控制系统、具备现地自动启闭功能的闸门，宜配备安全网关、VPN 设备。5.3.2.4 各类水闸的控制运用要求可参照附录 A，同时技术管理应符合 SL 75 的规定。5.3.3 其他控制 5.3.3.1 泵站控制系统应安装压力、温度、流量及泵站进、出水池水位和电气设备运行参数等监测设备。5.3.3.2 机井控制系统应配置井电双控系统，通过有线/无线方式，自动上报流量等监测数据，支持本地 IC 卡控制机井水泵启停等功能。5.3.3.3 阀门控制系统宜包括电动/电磁阀门、流量计、阀门控制器等，可采用有线/无线方式接入灌区调度中心，支持远程/现地控制阀门启闭。5.3.3.4 田间灌溉和排水的水泵、水闸、阀门等设备宜采用自动控制，控制系统布置应符合 GB/T 37391的规定。5.3.3.5 可建设全渠道智能联调联控，开发全渠道控制模型算法，可自动生成调度指令，实时调控运行范围内各级闸门。支撑体系 5.4.1 支撑体系宜建设 应用支撑平台、通信网络、计算存储、调度中心等。5.4.2 应用支撑平台 5.4.2.1 应用支撑平台宜采用微服务架构，支撑水旱灾害防御、水资源调配、工程管理等业务应用。5.4.2.2 应用支撑平台应配置物联网平台、GIS 平台、数据库、中间件等基础软件，应具备统一认证、统一权限、统一数据服务、运维监控、数据采集、空间信息分析和交换等能力。5.4.2.3 应建设支持多网络、多协议接入的物联网平台，包括连接管理、设备管理、数据管理、业务支撑以及系统管理，提供从设备接入到数据推送全流程能力。5.4.2.4 应统一身份认证，对用户资料应统一管理、存储；使用统一的登录页面进行登录；对登录后的用户身份真实性和有效性进行统一鉴定。5.4.2.5 统一权限应定义系统用户其操作权限，平台功能设置访问权限。DB34/T 46982024 6 5.4.2.6 统一数据服务应提供通用的数据访问技术框架，应支持数据运算与格式转换，应对可用连接、数据源等系统资源根据预设规则进行动态分配管理，提供引擎状态监听接口。5.4.3 通信网络 5.4.3.1 应建设测站与分中心（或中心）、分中心与中心之间的通信网络，应充分考虑信息的分级存储、分层管理、传输的负载均衡等技术措施。5.4.3.2 宜构建覆盖全灌域取水口、分水口、排水口的闸、阀、泵监控站点的通信网络，自动传输传感信息和控制指令。5.4.3.3 实施自动控制的取水闸、涉及群众生命财产安全的泄洪闸、关键的节制闸与分水闸宜采用控制专网，应与业务网和监控网实现物理隔离。5.4.3.4 信息传输通信设备及其附属设施宜包括微波通信设备、卫星通信设备、光纤传输设备、程控交换设备等。如下：a)网络连接设备及数据传输线路宜包括网络安全设备、网络路由设备、网络交换设备、数据传输设备、流量管理设备、综合布线系统等；b)数据传输应符合 SL/T 812.1 的规定，应保证数据安全，根据采用的数据传输信道类型及其特性和项目需求，确定适合于信道传输的长度，采用同一种编码结构，不应交叉使用。5.4.3.5 光缆施工应符合 GB 51171 的规定，线缆施工应符合 JB/T 8735.2 的规定。5.4.3.6 涉及重大安全的信息通信宜同步建设应急通信网络。5.4.4 计算存储 5.4.4.1 应建立统一编码、高效属性识别的数据库，数据库内分类与编码应符合 SL/T 213 的规定，表结构及标识符应符合 SL/T 809 相关规定。5.4.4.2 计算存储应根据应用场景需求选配建设基础计算与存储、人工智能计算和边缘计算。5.4.4.3 基础计算与存储应包含服务器、存储、网络、操作系统、数据库等软硬件，并预留冗余和发展空间。5.4.4.4 宜根据数字孪生灌区的智能识别模型训练、知识学习推理等计算需求，配备人工智能计算资源。5.4.4.5 宜根据灌区分中心、管理站的需求，配备边缘计算节点，为视频监控、AI 智能分析提供边缘计算环境。5.4.4.6 宜建立备份系统或灾备中心。5.4.5 调度指挥中心 5.4.5.1 调度指挥中心可包括会商中心、通信机房、安全设施等，宜具备集中控制、调度、决策、预演、预警等功能。5.4.5.2 通信机房应考虑温度、湿度、通风、电磁场干扰、防水、防静电、消防等的适应性要求和可扩展性，加强网络安全和容灾备份能力建设。5.4.5.3 在保证安全的前提下，宜利用专业云平台，减少灌区的硬件实施投入、后期维护成本。数字孪生平台 5.5.1 数据底板 5.5.1.1 一般要求 如下：DB34/T 46982024 7 a)数据底板应包括基础数据、监测数据、地理空间数据、业务管理数据、行政管理数据以及其他数据；b)数据分类、数据存储、数据表示应遵循完整性、一致性、准确性、实用性原则；c)灌区水情信息对象编码、数据库表结构及标识符应符合 SL 323 和 SL 330 的规定，水资源管理信息应符合 GB/T 33113 和 SL 380 的规定，水文信息应符合 SL/T 324 和 SL 385 的规定，实时工情信息符合 SL 577 的规定。5.5.1.2 数据分类 如下：a)基础数据应包括灌区名称、编码、经纬度、位置、跨界类型、灌区范围、水源工程、灌排工程、设计灌溉面积等。水源工程应区分水库、塘坝、取水井等类型，灌排工程应区分渠（沟）道工程、各类建筑物、引调水工程等类型。各类工程基础数据内容可参考附录 B。b)监测数据应包括水情、工情、农情、气象、水质、视频监控等感知数据。c)地理空间数据应包括基础地图类数据、空间数据体等。基础地图类数据宜包括灌区基础电子地图、各类专题地图、遥感图等。空间数据体宜包括地理场景和地理实体，地理场景宜包括 DEM（Digital Elevation Model，数字高程模型）、DSM（Digital Surface Model，数字表面模型）、DOM（Digital Orthophoto Map，数字正射影像）、TDOM（True Digital Ortho Map，真正射影像）、倾斜摄影三维模型、激光点云等；地理实体宜包括基础地理实体、部件三维模型以及其他实体等。低精度面上建模、重点区域精细建模和重要实体场景建模宜分别建成 L1、L2 和 L3 级数据底板。d)业务管理数据应包括供用水计量、用水总量、可利用水量、灌区需水量、水量分配管理、水资源调度管理等数据。e)行政管理数据应包括综合办公、政策与法规、财务与审计、人事与教育、科技管理、监督、纪检与监察、机关管理、信息系统运行和安全数据、个人信息等。f)其他数据可包括共享其他部门或行业数据等。5.5.1.3 数据汇聚与治理 如下：a)数据汇聚应支持 Webservice、数据库、控件集成、接口协议集成等方式接入灌区已有数据，应采用统一的数据格式；b)数据治理应对各类数据进行清洗、标准化和融合加工，宜设计建库原则、数据模型、入库方案、融合处理方案，宜建设灌区分类主题数据库。5.5.1.4 数据存储 如下：a)灌区基础数据、监测数据、地理空间等数据宜长期存储；b)视频监视系统应对实时视频信息进行连续存储，一般实时视频信息存储时间不小于 7 天，重点实时视频信息存储时间不小于 15 天，且具有历史图像调用回放功能。c)数据存储应符合 SL 515 的规定。5.5.1.5 数据共享 如下：a)灌区数据底板应满足灌区管理单位部门之间、灌区与上级主管部门之间的数据共享和交换；DB34/T 46982024 8 b)同构数据库之间宜采用数据库访问交换方式，异构数据库之间宜采用数据交换服务系统交换方式；c)数据交换与共享应符合 SL/T 783 的规定。5.5.2 模型库 5.5.2.1 一般要求 如下：a)应充分共享数字孪生流域和数字孪生水利工程专业模型；b)宜针对性的开发灌区专题模型，可补充构建智能识别模型、可视化模型。5.5.2.2 灌区专题模型 如下：a)灌区专题模型宜包括来水预报、需水预测、水资源配置、输配水联合调度、田间灌排及水旱灾害防御等模型；b)来水预报模型宜包括蓄水工程汇水区降雨预报、产汇流预报、塘库蓄水动态变化等模型；c)需水预测模型宜包括农业需水、城乡需水、工业需水、生态需水等预测模型；d)水资源配置模型宜包括水源可供水量分析模型，灌溉、城乡供水、工业、生态用水多目标配置等模型；e)输配水联合调度模型宜包括输配水渠/管（沟）道水流过程模拟仿真、供水调度预案自动生成、闸（泵、阀）群联合调度等模型；f)田间灌排模型宜包括作物生长、水分运移等模型；g)水旱灾害防御模型宜包括灌区范围内暴雨预报、洪水预报、干旱预报等模型，水污染、旱涝等应急调度模型；h)灌区专题模型及适用范围可参考附录 C。5.5.2.3 智能识别模型 如下：a)智能识别模型宜包括遥感识别、视频识别、音频识别等模型；b)遥感识别模型构建对象宜包括作物种植结构、耕地、灌溉面积、作物长势和产量、水体、墒情等；c)视频识别模型构建对象宜包括危险漂浮物、物体入侵、渠道沿线施工识别、水尺水位、险工险段崩塌、滑坡等；d)语音识别模型构建对象宜包括公众查询服务、举报投诉服务、意见反馈服务等。5.5.2.4 可视化模型 如下：a)可视化模型构建对象宜包括自然背景、流场动态、水利工程等，应满足仿真模拟、综合展示、业务管理等需要，可建立多细节层次模型；b)自然背景可视化模型构建对象宜包括地理场景（DEM、DOM 等）、地物实体（水系、植被、建筑、道路等）、天气环境（晴、阴、雨、雪等）；c)水利工程可视化模型构建对象宜包括蓄水工程、取（引）水工程、灌区输配水、排水工程等；d)流场动态可视化模型构建对象宜包括水流运动、泥沙运动等。DB34/T 46982024 9 5.5.3 知识库 5.5.3.1 宜构建涵盖灌区预报方案、业务规则、水利对象关联关系、历史场景和调度方案等的知识库。5.5.3.2 预报方案知识库宜包括来水预报、需水预测、暴雨预报、洪水预报、干旱预报等模型优选及参数集。5.5.3.3 业务规则知识库宜包括水资源调配、灌溉制度拟定、水旱灾害防御、安全运行监控等业务的风险预警研判和调度规则。5.5.3.4 水利对象关联关系宜包括空间关系、管理关系、水流关系等。5.5.3.5 历史场景知识库宜包括水资源配置与供用水调度、水旱灾害防御、应急事件等历史场景特征、处置过程及效果、处置经验等内容。5.5.3.6 调度方案知识库宜包括灌区多业务联合的调度处置预案、方案。业务应用平台 5.6.1 一般要求 5.6.1.1 业务应用平台宜包括用水计量、水费管理、工程管理、配水调度、水旱灾害防御，以及灌区一张图等。5.6.1.2 可结合灌区专题模型，融合气象及来水预报、流域及工程实时雨水情、工程运行、工程管理等信息，开展智能配水与调度、水旱灾害防御等关键业务的智能化应用。5.6.2 业务应用 5.6.2.1 用水计量管理系统宜具有按量测点、渠道、配水单元、行政区划、灌区等多维度计算、汇总、统计、对比日/旬/月/年水量、自动生成报表等功能。5.6.2.2 水费管理系统，宜具有用水户管理、用水协会管理、用水量公示、水价设置、水费计算、水费征收等功能。宜支持在线充值、手机 APP 充值、银行服务业务融合等功能。5.6.2.3 工程管理系统，宜包括工程档案管理、工情监测、巡查管理、维修养护等功能。如下：a)工程规划计划管理宜包括工程规划、工程计划、工程统计等功能；b)工程建设管理宜包括招标管理、合同管理、质量管理、资金管理、进度管理、验收管理、人员管理（主要参建人员在岗及考勤等）等功能；c)工程运行维护管理宜包括监测资料分析、巡视巡检管理、维护维修管理等功能；d)档案管理宜具有档案资料的整理、查询、统计、分析等功能。5.6.2.4 配水调度系统，宜具有需水分析（需水计划上报）、可供水分析、水资源平衡分析、配水计划生成、调度计划生成、调度指令管理等功能。有条件的灌区宜开发智能应用，宜具备以下功能：a)根据作物需耗水预测和土壤含水量或田间水层深度预报，利用灌区专题模型演算，精准预报和预测适宜的灌水时间和灌水量；b)根据预测的灌水时间、灌水量以及来水预报，结合用水计划或工程调度规则，利用决策模型确定水资源配置方案；c)根据水资源配置方案自动生成闸/阀等调度节点的调度预案，开展调度预案下输配水过程仿真推演，计算各级渠道用水和灌溉进度等信息，优化制定供用水调度方案；d)将灌区实际输配水、田间灌溉实时数据过程与模型模拟过程实时匹配修正。5.6.2.5 水旱灾害防御系统宜开发智能应用，宜具备下列功能：a)利用水文气象耦合、概率预报、大数据、人工智能等技术，实现汛、旱情精准预报预警；DB34/T 46982024 10 b)统筹防洪、供水、发电、生态用水等调度目标，根据调度方案，调用来水预报、洪水演进或旱情态势分析研判等水利专业模型及调度规程、历史洪水或干旱等相关知识，对洪水淹没影响、工程泄流应用或应急抗旱、水量调度等场景进行模拟预演；c)根据多方案推演结果，优化生成水旱灾害防御预案；5.6.2.6 灌区一张图管理系统，应具有基于二、三维电子地图对工程基本信息、监测信息、巡检信息、配水调度、水量计量、水费计收、水旱灾害防御等信息管理功能。6 安全要求 软硬件日常安全管理应符合 GB/T 22239 规定的要求，水利关键信息基础设施和信息系统的安全保护应符合 SL/T 803 的规定。灌区网络安全等级保护应符合 GB/T 22239 的基本要求，宜采用第二级安全保护能力等级，重要信息系统可采用第三级安全保护能力等级。DB34/T 46982024 11 A A 附录A （资料性）不同类型水闸的控制运用 不同类型水闸的控制运用应符合表A.1 给出的要求。表A.1 不同类型水闸的控制运用要求 序号 水闸分类 控制运用要求 1 引水闸 多泥河道上的水闸，如闸上最高水位因河床淤积抬高，超过规定运用参数时，应停止使用，并采取必要的安全度汛措施 利用浑水灌溉的引水闸，充分利用沙峰时机，有计划地进行淤灌，如泥沙粒径较大，含沙量过高，易造成灌溉渠系淤积，应先及时关闭闸门，待含沙量适合时再行引水 当来水水质不能满足用水单位要求时，按上级部门指令减少引水流量直至停止引水 设有冲砂闸时，根据来水情况适时冲砂 2 节制闸 根据来水情况和用水需要，适时调节上游水位和下泄流量 出现洪水时及时泄洪 汛末适时拦蓄尾洪，增加蓄水量 多泥沙河道取水枢纽中的节制闸，兼顾取水和排沙要求 3 排水闸 控制适宜于生活、工农业和生态需求的闸上水位 多雨季节有暴雨天气预报时，适时预降内河水位 汛期充分利用外河水位回落时机排水 双向运用的排水闸，根据用水需要，适时引水 渠段或者渠系建筑物枢纽的退水闸、排冰闸，按工程设计设定的运行调度原则和水情、冰情等实施退水、排冰 DB34/T 46982024 12 B B 附录B （资料性）工程基础数据分类 不同类型工程基础数据分类的相关信息见表B.1。表B.1 不同类型工程基础数据分类 工程类别 数据类别 数据内容 水源工程 水库 水库名称、编码、经纬度、位置、类型、工程等别、工程规模、坝址控制流域面积、水位、水面面积、库容、工程建设情况等 塘坝 塘坝名称、编码、经纬度、位置、工程规模、坝址控制流域面积、正常蓄水位、总容积、工程建设情况等 取水井 取水井名称、编码、经纬度、位置、井深、井口井管内径、井壁管材料、成井年份、水源类型等 灌排工程 渠（沟）道 渠（沟）道名称、代码、经纬度、位置、类别、长度、设计流量等 水闸 水闸名称、编码、经纬度、位置、类型、用途、工程等别、工程规模、主要建筑物级别、设计最大过闸流量、闸孔数量、闸孔总净宽、工程建设情况等 泵站 泵站名称、编码、经纬度、位置、类型、流量、功率扬程，工程任务、等别、规模、开工及建成时间等 渡槽 渡槽名称、编码、经纬度、位置、过水能力、形式、跨河长度、支承形式及孔数、工程建设情况等 倒虹吸 倒虹吸名称、编码、经纬度、位置、类型、管道宽高及孔数、过水能力、基础结构型式、工程建设情况等 涵洞 涵洞名称、编码、经纬度、位置、管道断面形状、内径、孔数、涵洞过水能力、工程建设情况等 引调水工程 引调水工程名称、编码、经纬度、位置、工程等别、工程规模、工程任务、工程范围输水线路区、工程范围受水区、输水干线总长度、输水支线总长度、设计年引水量、引调水方式、工程建设情况等 DB34/T 46982024 13 C C 附录C （资料性）灌区专题模型参考 不同类型灌区专题模型构建的相关信息见表C.1。表C.1 不同类型灌区专题模型 序号 模型名称 模型简介 主要性能指标 适用范围1 基于框架式流速仪的明渠测流水力仿真数学模型 该模型基于框架式流速仪测流原理，以点流速、边壁流速、单宽流量、断面流量等数学模型为基础，拟合目标渠道垂向流速分布公式，通过对目标渠道不同渠道糙率、不同坡降情况下断面流量进行计算，并基于数值模拟计算结果拟合相应的函数公式。利用MATLAB、CAD、3Dmax、FLUENT等建模工具，开发了明渠测流计算机分析系统。运用大数据云计算技术，绘制不同渠道断面的流量与水位曲线，实现灌区测流模拟与实测的实时耦合，并对渠道流量进行精确计算（1）流速仪主要技术指标：流速仪主要技术指标有旋转回转直径、起动流速、测速范围、最小工作水深及触点容量等，常用流速仪规格型号和主要技术指标；（2）流速仪的检定/校准误差技术指标：针对比对项目的重要程度不同，框架式流速仪法应选用不同精度等级的流速仪，检定/校准误差需与精度等级相对应 适用于灌区供 需 水 预测、灌区渠道流量计量2 泵站实时在线优化运行模型 该模型可实现泵站实时在线优化运行。首先，基于泵组特性曲线及实际运行工况构建了泵组的数学模型；其次，根据优化目标构建了可自定义解空间的目标函数，能自动规避不利工况（如机组振动偏大）；最后，开发了可快速求解的离散型并行遗传算法，求解速度快，求解结果可直接与泵站SCADA系统对接执行。此外，针对变扬程泵站，还提供预测扬程的LSTM、GRU等时间序列预测模型（1）示范案例降低能耗约 1，24h扬程预测均方差小于 0.2 m，运算耗时小于 30 s；（2）模型已形成标准框架，开发快速。提供API接口，可与第三方系统便捷交互；（3）支持跨网络安全分区、跨平台部署，支持Linux、Windows以及国产操作系统，支持国产数据库 模型适用于叶片角度可调、不可调的 轴 流/混流泵站，也适 用 于 工频、变频离心泵站，还适用于变扬程泵站的优化运行 3 灌区输配水网实时交互式仿真模型 该模型采用自研的水动力多过程统一表征方法，以相同的数学形式描述一维/二维、有压/无压水动力学过程，实现渠道/管道水动力学仿真、实时交互式仿真(人工/控制算法)、洪水淹没推演、调度预案的推演与仿真优化。模型采用 C+语言开发并提供 API接口，示范案例10 d 的渠道/管道运行控制过程和地表水运动推演过程的计算耗时约 4 min。模型适用于水库-渠系/沟网-农田/排水区混合的灌区渠道/管道系统供水及防汛调度预演、泄露风险辨识以及洪水淹没风险评估。（1）模型模拟仿真 1 d 供水或防汛过程，耗时小于 30 s；（2）模型已形成标准框架，开发快速。提供 API接口，可与第三方系统便捷交互；（3）支持跨网络安全分区、跨平台部署，支持Linux、Windows以及国产操作系统，支持国产数据库 模型适用于灌排两用渠系或单灌单排 渠 系/沟网，供水和防汛调度预案预演 DB34/T 46982024 14 序号 模型名称 模型简介 主要性能指标 适用范围模型在安徽淠史杭灌区、黑龙江锦西灌区、湖北漳河灌区等 7个灌区进行了应用，满足了用户供水和防汛调度过程推演及预演的需求 4 基于短期与中长期集合天气预报的实时灌溉决策预报模型 该模型旨在为灌区提供个短期（15天内）和中长期（3个月内）灌溉预报决策。根据田间实时水位数据以及短期逐日气象预报，计算由间水量变化分量预测值，推演预测项目区未来的田间水位/墒情动态变化，进而预测田间排水与指导项目区科学灌溉；中长期能够预测未来田间水位/墒情的变化趋势，做出干旱预警。模型在上塘河灌区应用的一年中，通过多个典型预报发布日田间水位预测趋势、时段内灌溉总量预测、灌溉事件偏离等几个方面评价了模型的可靠性。与当地常规灌溉管理相比，提高了降雨的利用效率，减少了灌水次数与排水的产生，进而减少灌溉用水量与管理成本（1）预见期与更新频率：短期预报预见期为 1-15 d，更新频率为每天一次，中长期预见期为 15-210 d，更新频率为一个月一次；（2）模型交互：通过API形式进行访问，返回 JSON格式数据，相应时间8；（2）节劳：节省人力成本50；（3）精准：即时流量与目标流量偏差在控制在 0.02 m/s以内，或 5范围内；（4）高效：联合控制闸门，30-60 min 达成目标，并稳定运行 适合我国大中型灌区，干状、树状结构，梯形、梯弧形等多种断面形状的引水渠道10 灌区渠系/沟网闸/泵群优化调度模型 该模型包含产汇流模块、渠系/沟网闸/泵群联合调度模块和调度评价模型，实现雨洪资源的预报、各类供水调度方案的编制及运行效果预评估。模型采用C+语言开发并提供API接口，示范案例 10天的产汇流预报和供水调度计算耗时约为 1 min。模型适用于有侧向洪水入渠的灌区渠道供水调度管理，以及单灌单排和灌排两用渠道供水和排水调度管理。（1）模型计算 10 天调度方案，耗时小于 1 min；（2）模型已形成标准框架，开发快速。提供 API接口，可与第三方系统便捷交互；（3）支持跨网络安全分区、跨平台部署，支持 Linux、Windows以模型适用于灌排两用水网，以及单灌单排渠系沟网闸群和泵站群联合调度预案编制 DB34/T 46982024 16 序号 模型名称 模型简介 主要性能指标 适用范围该模型在安徽淠史杭灌区、黑龙江锦西灌区、湖北漳河灌区等 7个灌区进行了应用，满足了用户渠系/沟网供水和排水调度决策的需求 及国产操作系统，支持国产数据库 11 基于多源数据融合的灌区水稻需水预测及灌溉决策模型 该模型耦合机器学习算法、植被指数与田间水分转换关系、能量平衡模型，通过作物需耗水原理和田间水量平衡分析，实现灌区作物种植结构的提取、作物需水预报及灌溉水量的预报和决策。模型解决了传统灌溉中作物种植结构提取精度低、灌溉面积掌握程度弱、作物需水预测缺少数据支撑、灌溉决策主观性强的问题。本成果可为灌区的灌溉面积识别、灌溉决策判断提供方案，更好支撑数字孪生灌区先行先试建设，推动大中型灌区现代化改造（1）作物种植结构提取精度大于90，农田灌溉面积识别误差小于 8；（2）作物需水预报精度在 80 适用于灌区种植结构提取、灌溉面积识别、需水预测和灌溉决策 12 数字孪生灌区AI视频识别模型 该模型基于人工智能模型与几何引擎，融合灌区地理信息、水源、供排水设施、水利工程等数据，实现灌区数字孪生可视化实时管理。模型通过自研或认证的摄像头及物联设备，采集灌区渠系/沟网等水域、建筑物、入侵人员等实时状态视频数据，运用自主研发的视频识别算法进行视频识别分析，实现灌区多场景、多元素实时自动监测；运用AIGC和三维重建技术实现灌区大场景快速建模。模型采用C+/Python/Java等语言进行开发，可提供标准化API接口。智能识别响应时间为秒级，三维重建响应时间为min级。模型已在江苏南通市海门区常乐灌区、江西赣抚平原灌区等灌区水环境综合治理、区域防汛排涝、设施智能监管等场景进行落地应用，实现灌区运行监测、洪涝灾害预警、设备运行监测、人员入侵监测等功能（1）AI识别响应时间为秒级；（2）三维重建响应时间为 min级；（3）对象检测和识别的准确率 95；（4）文字识别准确率 98；（5）三维重建精细度：厘米级 灌区运行监测、洪涝灾害预警、设备 运 行 监测、人员安全监测、灌区三维模型自动建模 13 数字孪生灌区可视化场景模型 该模型集成 DEM、D