海委水利信息化工作回顧與發(fā)展

李建新，王 妍，張 洋，喬 偼

（海河水利委員會信息中心，天津 300170）

海河流域是中華民族的發(fā)祥地之一，但因其特殊的地理和自然環(huán)境，洪澇災(zāi)害頻繁，流域人民飽受水患之苦。1963 年，海河流域發(fā)生特大洪水，毛澤東主席題詞“一定要根治海河”，吹響了戰(zhàn)海河、除水患的號角。海河人民團(tuán)結(jié)一致，建水庫、疏河道、筑堤壩、修渠道，掀起了“男女老少齊上陣，百萬民工戰(zhàn)海河”的治理高潮[1]。

如今，海河水利面貌發(fā)生了翻天覆地的變化。海河流域位居京畿要地，已形成“分流入海、分區(qū)防守”的防洪減災(zāi)格局，正在完善“二縱六橫”的水資源配置格局、“六河五湖”的水生態(tài)綠色發(fā)展格局[2]。依據(jù)《海河流域“十四五”水安全保障規(guī)劃》，為了解決流域相關(guān)治理水安全問題，已把智慧水利建設(shè)作為著力點(diǎn)和突破口，不斷推進(jìn)流域治理體系和治理能力現(xiàn)代化。

1 水利部海河水利委員會（以下簡稱海委）水利信息化發(fā)展歷程

海委水利信息化起步較早，特別是1999 年建立水信息網(wǎng)后，海委緊跟水利部工作部署和發(fā)展思路，秉承“規(guī)劃引領(lǐng)、協(xié)同推進(jìn)、需求驅(qū)動、資源共享、建管并重、確保安全”的基本原則，全面推進(jìn)水利業(yè)務(wù)與信息技術(shù)深度融合，建設(shè)了電子政務(wù)系統(tǒng)（一期）、防汛抗旱指揮系統(tǒng)、水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目、官廳密云水庫上游水質(zhì)水量自動監(jiān)測系統(tǒng)、水政監(jiān)察基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目等一批重大水利信息化項(xiàng)目，形成由水利信息化基礎(chǔ)設(shè)施、水利業(yè)務(wù)應(yīng)用和水利網(wǎng)絡(luò)安全保障組成的水利信息化綜合體系，在改造傳統(tǒng)水利、發(fā)展民生水利、提高水利管理服務(wù)水平等方面提供了技術(shù)支撐[3]。

1.1 信息化管理

2000 年以來，海委先后成立海委信息化工作領(lǐng)導(dǎo)小組、網(wǎng)絡(luò)與信息安全工作領(lǐng)導(dǎo)小組、網(wǎng)絡(luò)安全與信息化領(lǐng)導(dǎo)小組，推動海委信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)安全、基礎(chǔ)服務(wù)、運(yùn)行維護(hù)和管理，完善信息化制度體系，提升信息化水平。2001年2月，海委水利信息化規(guī)劃建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組成立，下設(shè)辦公室。同年8月，海委信息化工作領(lǐng)導(dǎo)小組成立，下設(shè)辦公室。2004、2007、2013 年，分別對其進(jìn)行了人員變動調(diào)整。2013 年4 月，海委網(wǎng)絡(luò)與信息安全工作領(lǐng)導(dǎo)小組成立，下設(shè)辦公室。2018年2月，海委網(wǎng)絡(luò)安全與信息化領(lǐng)導(dǎo)小組成立，下設(shè)辦公室，設(shè)在海委辦公室，同時(shí)撤銷海委信息化工作領(lǐng)導(dǎo)小組及其辦公室、海委網(wǎng)絡(luò)與信息安全工作領(lǐng)導(dǎo)小組及其辦公室[4]。

1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

1980 年以來，海委不斷加強(qiáng)通信傳輸設(shè)施、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)房運(yùn)行環(huán)境、基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、異地會商系統(tǒng)建設(shè)，海委信息化基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模逐漸壯大，運(yùn)行維護(hù)工作更加規(guī)范，技術(shù)不斷迭代革新。

1983 年，海委安裝美國DEC 公司的PDP—11 系列11/23 型號計(jì)算機(jī)1 臺。1988 年，海委引進(jìn)美國DEC 公司的VAX—8350 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，經(jīng)安裝調(diào)試投入運(yùn)行。本系統(tǒng)用于水情信息處理、科研計(jì)算、水土保持、衛(wèi)星照片解譯等工作。

1993 年，全國雨水情計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)開始建設(shè)，水利部利用電信運(yùn)營商提供的X.25 分組交換系統(tǒng)組成雨水情傳輸?shù)膹V域網(wǎng)，海委是其中的重要節(jié)點(diǎn)。1998 年，海委首次完成較為規(guī)范的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)綜合布線，綜合布線系統(tǒng)覆蓋整個(gè)防汛調(diào)度樓，聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)30余臺，用于雨水情信息共享查詢。

1999年10月，海委機(jī)關(guān)局域網(wǎng)首次通過聯(lián)通公司接入國際互聯(lián)網(wǎng)（Internet），接入帶寬512 kbps。2000 年4 月，海委機(jī)關(guān)互聯(lián)網(wǎng)接入電路帶寬升級到2 Mbps。2004 年3 月，海委機(jī)關(guān)互聯(lián)網(wǎng)電路帶寬升級到10 Mbps。2009年3月，海委機(jī)關(guān)互聯(lián)網(wǎng)電路帶寬升級到100 Mbps。2014 年1 月，海委機(jī)關(guān)互聯(lián)網(wǎng)接入升級為雙路接入、互為備份的運(yùn)行方式。2017年1月，海委機(jī)關(guān)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了雙百兆接入。

1.3 運(yùn)行環(huán)境演變

1989 年，海委機(jī)關(guān)機(jī)房位于水質(zhì)樓一樓，建筑面積210 m2，分為主機(jī)房及終端室2 個(gè)功能區(qū)，用于1989引進(jìn)的VAX—8350計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行。

1993 年，海委防汛調(diào)度樓竣工并投入使用。其中，一樓東側(cè)半層參照標(biāo)準(zhǔn)機(jī)房建設(shè)，作為VAX 小型機(jī)的專用機(jī)房，總面積150 m2，分為維修室、微機(jī)室、主控室、VAX 主機(jī)房、終端室、更衣室、值班室等功能區(qū)，建成后VAX 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從水質(zhì)樓一樓機(jī)房搬遷至防汛調(diào)度樓一樓機(jī)房。2006 年，海委對防汛調(diào)度樓一樓機(jī)房進(jìn)行改擴(kuò)建，建成符合C 級機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)的海委數(shù)據(jù)中心機(jī)房，機(jī)房及配套房間占地約266 m2，分為網(wǎng)管值班室、監(jiān)控室、機(jī)房中心區(qū)域（含服務(wù)器區(qū)、UPS區(qū)、配電區(qū)、空調(diào)區(qū)等）、電池間、備品備件間、鋼瓶間六大功能區(qū)，并建設(shè)了環(huán)境動力監(jiān)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、電器系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、弱點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)、集中監(jiān)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了海委所有服務(wù)器設(shè)備集中管理。

2011 年，根據(jù)涉密管理要求，在原先機(jī)房基礎(chǔ)上劃分出50 m2建設(shè)涉密機(jī)房，同期對38 m2機(jī)房監(jiān)控室進(jìn)行改造，屏蔽室通過國家認(rèn)證單位的屏蔽效能檢測，滿足C級屏蔽要求。

1.4 網(wǎng)絡(luò)安全保障

1999 年，海委部署了網(wǎng)絡(luò)防火墻作為網(wǎng)絡(luò)的安全保障系統(tǒng)。2003 年，海委部署第一套統(tǒng)一管控的防病毒軟件——賽門鐵克（Symantec Corporation）企業(yè)版，在機(jī)關(guān)局域網(wǎng)范圍內(nèi)統(tǒng)一提供惡意代碼防范功能。2004 年，海委防汛抗旱指揮系統(tǒng)項(xiàng)目啟動建設(shè)系統(tǒng)安全防御體系，升級核心防火墻，部署入侵檢測系統(tǒng)、安全漏洞掃描系統(tǒng)、身份認(rèn)證RA 系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)等，海委網(wǎng)絡(luò)安全防御體系初見規(guī)模。2012 年，建設(shè)外網(wǎng)身份認(rèn)證CA 系統(tǒng)，基本形成覆蓋海委各級單位的統(tǒng)一身份認(rèn)證體系。

2015 年，海委重要信息系統(tǒng)安全等級保護(hù)項(xiàng)目建設(shè)完成，項(xiàng)目從物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、主機(jī)安全、應(yīng)用安全、數(shù)據(jù)安全、安全管理各個(gè)方面進(jìn)行提升，使其達(dá)到等級保護(hù)三級系統(tǒng)防護(hù)要求。其主要建設(shè)內(nèi)容為：對海河流域雨水情信息查詢系統(tǒng)、委直屬各管理局的綜合辦公系統(tǒng)等8個(gè)三級應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行身份認(rèn)證功能改造，在漳衛(wèi)南局和海河下游局新建統(tǒng)一用戶管理系統(tǒng)；對海委機(jī)關(guān)中心機(jī)房UPS系統(tǒng)、委直屬各管理局機(jī)關(guān)機(jī)房進(jìn)行提升改造，使其達(dá)到等級保護(hù)三級系統(tǒng)物理環(huán)境要求；優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，更新部署入侵防護(hù)系統(tǒng)、防火墻、抗拒絕服務(wù)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全審計(jì)系統(tǒng)、惡意代碼防范系統(tǒng)、行為監(jiān)控管理系統(tǒng)、負(fù)載均衡系統(tǒng)、漏洞掃描系統(tǒng)、網(wǎng)頁防篡改系統(tǒng)、在線存儲系統(tǒng)和離線備份系統(tǒng)等。2016 年，根據(jù)國家和水利部信息系統(tǒng)等級保護(hù)的相關(guān)要求，更新、配置部分網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備，包括防火墻、VPN、安全審計(jì)、流量控制等系統(tǒng)，提升流域骨干網(wǎng)安全防護(hù)級別，增強(qiáng)應(yīng)用系統(tǒng)安全防護(hù)能力。同時(shí)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全建設(shè)，部署安全管理平臺SOC，強(qiáng)化安全認(rèn)證體系。

1.5 信息化項(xiàng)目建設(shè)

1999年5月，為進(jìn)一步做好國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)前期工作，成立海河流域防汛抗旱指揮系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)小組。為推動海委信息化項(xiàng)目的建設(shè)與管理，2002年以來，先后成立了海委GEF項(xiàng)目辦公室、海委信息化項(xiàng)目建設(shè)辦公室、海委GEF 項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)小組、海河流域水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目辦公室、海委水政監(jiān)察基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目辦公室等臨時(shí)管理機(jī)構(gòu)。

1.5.1 海委門戶網(wǎng)站

1999 年11 月19 日，中國第一家水利行業(yè)網(wǎng)站——中國水利網(wǎng)正式開通運(yùn)行。該網(wǎng)站開通后，積極宣傳中央水利方針政策，廣泛傳播水利信息，及時(shí)報(bào)道全國水利發(fā)展現(xiàn)狀，在社會上引起了強(qiáng)烈反響，作為水利行業(yè)綜合信息服務(wù)網(wǎng)站在行業(yè)內(nèi)具有較大的影響力。2000年2月28日—3月1日，全國水利廳局長會議在北京召開，中國水利網(wǎng)第一次在網(wǎng)上滾動報(bào)道全國水利廳局長會議。2000 年5 月8 日，中國水利網(wǎng)對在天津召開的21 世紀(jì)初期大城市可持續(xù)發(fā)展的水資源保障國際研討會進(jìn)行網(wǎng)上直播，此次直播在天津和水利行業(yè)均屬首次，引起了新聞媒體的廣泛關(guān)注。

2000 年6 月21 日，中國水利網(wǎng)更名為“水信息網(wǎng)”。2001 年1 月13 日，水利部部長汪恕誠在全國水利廳局長會上將水信息網(wǎng)站定位為水利行業(yè)骨干網(wǎng)站。水利部部長汪恕誠、副部長張基堯、陳雷、紀(jì)檢組組長劉光和先后視察了水信息網(wǎng)網(wǎng)站，并給予充分肯定。2001 年3 月，該網(wǎng)站獲得互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)經(jīng)營許可證，網(wǎng)站名稱通過北京工商行政管理局的核準(zhǔn)注冊；5 月，通過技術(shù)創(chuàng)新，首次實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上多媒體直播，使海委辦公自動化水平上了一個(gè)臺階。2002 年4 月，由于水信息網(wǎng)的開通和發(fā)展積極推進(jìn)了水利信息化和現(xiàn)代化建設(shè)，水信息網(wǎng)被列入《中國水利年鑒》（2001年版）20世紀(jì)中國水利大事年表。

2001—2005 年期間，水信息網(wǎng)進(jìn)行了多次改版，并先后與人民網(wǎng)合作推出《關(guān)注美國水環(huán)境》專欄；聯(lián)合水利行業(yè)17 家網(wǎng)站共同發(fā)起“第十二屆世界水周和第十七屆中國水周”紀(jì)念宣傳活動；與搜狐公司合作水利旅游專題，并參加了騰訊的大河之旅，支持環(huán)保活動；每年舉辦的水利行業(yè)網(wǎng)絡(luò)人才招聘會吸引全國各大水利院校、水利企事業(yè)單位前來參加，取得良好效果。2005 年11 月，海委行政許可網(wǎng)上辦公系統(tǒng)開通；2007 年1 月，水信息網(wǎng)增加了“海委要聞”和“海委動態(tài)”2 個(gè)板塊，標(biāo)志著水信息網(wǎng)的定位開始由全國性的綜合網(wǎng)站向面向海河水利、面向海委系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，網(wǎng)站的改造提升了海委信息在網(wǎng)站上的曝光幾率，加大了海委工作的宣傳力度。

2009年10月開始，水信息網(wǎng)開始啟用TRS公司的網(wǎng)站后臺發(fā)布系統(tǒng)WCM，該系統(tǒng)可以將網(wǎng)站中的相關(guān)信息自動生成靜態(tài)頁面，使網(wǎng)站的訪問由原來的直接調(diào)取數(shù)據(jù)庫信息改為更加安全的單一靜態(tài)頁面讀取方式，大大提升了網(wǎng)站的安全性能和運(yùn)行速度。2011 年，水信息網(wǎng)進(jìn)行了第七次改版，新版水信息網(wǎng)定位為海委門戶網(wǎng)站，保持了綠色清新的風(fēng)格，突出體現(xiàn)了海委工作板塊，保留了水事、技術(shù)、國際等點(diǎn)擊率高的欄目，新增設(shè)了流域水利、水利訪談等板塊，以滿足各方面的需求。

2015 年，按照國務(wù)院辦公廳《關(guān)于開展第一次全國政府網(wǎng)站普查的通知》精神和水利部的整體部署，結(jié)合自身工作實(shí)際，海委針對水信息網(wǎng)和所屬4家事業(yè)單位網(wǎng)站進(jìn)行了全面整改，將水信息網(wǎng)全面改版并更名為“海河水利網(wǎng)”，將漳衛(wèi)南運(yùn)河網(wǎng)、海河下游局網(wǎng)、漳河上游局網(wǎng)遷移至海河水利網(wǎng)進(jìn)行集約化建設(shè)。海河水利網(wǎng)定位進(jìn)一步明確，各部門單位的工作職責(zé)進(jìn)一步清晰，有關(guān)人員服務(wù)公眾的意識也明顯增強(qiáng)，為促進(jìn)海委和海河水利事業(yè)的發(fā)展發(fā)揮了重要作用。

2017 年，海委政務(wù)微信公眾號正式開通。海委微信公眾號是海委門戶網(wǎng)站在移動互聯(lián)端的有益延伸，是新媒體環(huán)境下創(chuàng)新宣傳方式的積極探索。

2018 年11 月，海河水利網(wǎng)進(jìn)行了第9 次改版，改版后的網(wǎng)站更加突出了海河水利的定位，將委直屬各管理局信息放在顯著位置，同時(shí)加大了政務(wù)應(yīng)用的板塊，使網(wǎng)站頁面風(fēng)格更莊重、顏色更沉穩(wěn)、應(yīng)用更便捷、信息更直觀。

1.5.2 海委綜合辦公系統(tǒng)

1999年10月，海委辦公系統(tǒng)首次接入國際互聯(lián)網(wǎng)后即提供了互聯(lián)網(wǎng)訪問服務(wù)；同期，海委主辦的水信息網(wǎng)正式上線運(yùn)行，提供Web 服務(wù)、域名解析服務(wù)（DNS）。自1999 年起，海委辦公系統(tǒng)開始面向海委職工提供郵件服務(wù)。2000 年7 月，海委辦公自動化系統(tǒng)正式開通。2004 年，依托國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)一期工程建設(shè)，海委辦公自動化系統(tǒng)正式建立了電子郵件服務(wù)系統(tǒng)（E-mail）。2007 年建成即時(shí)通信系統(tǒng)，2011 年進(jìn)行用戶數(shù)量擴(kuò)充，2018 年推出移動端即時(shí)通信系統(tǒng)。2018 年8 月，海委外網(wǎng)綜合辦公系統(tǒng)上線運(yùn)行，并推出手機(jī)端移動辦公。

1.5.3 海委電子政務(wù)系統(tǒng)（一期）工程

海委電子政務(wù)系統(tǒng)（一期）工程采取“1+4”的建設(shè)方式，包括海委機(jī)關(guān)（天津）、漳衛(wèi)南局機(jī)關(guān)（山東德州）、引灤局機(jī)關(guān)（河北遷西）、漳河上游局機(jī)關(guān)（河北邯鄲）、海河下游局機(jī)關(guān)（天津）。該工程在海委機(jī)關(guān)的政務(wù)內(nèi)網(wǎng)和政務(wù)外網(wǎng)均有部署，而在委直屬各管理局部署范圍僅為政務(wù)外網(wǎng)。項(xiàng)目投資1 390 萬元。水利部于2003年11月批復(fù)《海委電子政務(wù)系統(tǒng)（一期）項(xiàng)目建議書》，于2005 年1 月批復(fù)《海委電子政務(wù)系統(tǒng)（一期）工程初步設(shè)計(jì)》。海委于2007 年3月批復(fù)同意《海委電子政務(wù)系統(tǒng)（一期）工程技施（階段）設(shè)計(jì)方案》。該工程于2005 年5 月開始建設(shè)，2011 年5 月通過海委竣工驗(yàn)收，主要建設(shè)內(nèi)容包括網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、政務(wù)協(xié)同基礎(chǔ)平臺、政務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、政務(wù)信息門戶和安全保障體系五部分。

1.5.4 國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目（海委部分）

為貫徹落實(shí)2011年《中共中央國務(wù)院關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定》精神和積極推進(jìn)水資源監(jiān)控能力建設(shè)，水利部、財(cái)政部決定開展國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目。作為該項(xiàng)目的重要組成部分，海委組織編制并實(shí)施了《國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目海河流域技術(shù)方案》。國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目（海委部分）于2012 年啟動，2015 年9 月通過項(xiàng)目驗(yàn)收，共完成投資4 253 萬元，主要建設(shè)內(nèi)容包括取用水監(jiān)控體系、水功能區(qū)監(jiān)控體系、大江大河省界斷面監(jiān)控體系、水資源監(jiān)控管理信息平臺等。

1.5.5 海委重要信息系統(tǒng)安全等級保護(hù)建設(shè)項(xiàng)目

海委于2013 年開始實(shí)施海委重要信息系統(tǒng)安全等級保護(hù)建設(shè)項(xiàng)目。2012年11月，水利部同意項(xiàng)目立項(xiàng)，項(xiàng)目總投資1 400 萬元。2013 年1 月，海委轉(zhuǎn)發(fā)批復(fù)文件。2013 年4 月，海委對項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)進(jìn)行批復(fù)。2016 年11 月，完成項(xiàng)目竣工驗(yàn)收，主要建設(shè)內(nèi)容包括對物理安全措施、政務(wù)外網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全、政務(wù)外網(wǎng)主機(jī)安全、三級業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用安全、數(shù)據(jù)安全等進(jìn)行完善。

1.5.6 海委水政監(jiān)察基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目

為加強(qiáng)流域管理機(jī)構(gòu)水政監(jiān)察基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，全面提升水政監(jiān)察隊(duì)伍執(zhí)法能力，2013年4月，水利部發(fā)展研究中心會同七大流域管理機(jī)構(gòu)編制完成《全國水政監(jiān)察隊(duì)伍執(zhí)法能力建設(shè)規(guī)劃2013—2020年》。由于2013 年的水政基建項(xiàng)目投資已于當(dāng)年初由水利部先行批準(zhǔn)，因此該規(guī)劃確定流域管理機(jī)構(gòu)水政監(jiān)察基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目于2014—2020年分2期建設(shè)，其中一期為2014—2017 年、二期為2018—2020年。2014年5月，水利部批復(fù)《海河水利委員會水政監(jiān)察基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告（一期）》，項(xiàng)目總投資1 710萬元。2017年12月，完成項(xiàng)目竣工驗(yàn)收，主要建設(shè)內(nèi)容包括水上執(zhí)法設(shè)備設(shè)施建設(shè)工程、衛(wèi)星遙感遙測監(jiān)控工程、水政執(zhí)法巡查監(jiān)控工程和重點(diǎn)區(qū)域?qū)崟r(shí)監(jiān)控工程三部分。

2 開展數(shù)字孿生海河流域建設(shè)，提升流域治理管理水平

近年來，海委堅(jiān)持以習(xí)近平新時(shí)代中國特色社會主義思想為指導(dǎo)，深入貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記關(guān)于網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國的重要思想和關(guān)于治水的重要論述精神，按照“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力”總要求，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為主線，以數(shù)字化場景、智慧化模擬、精準(zhǔn)化決策為路徑，全面推進(jìn)算據(jù)、算法、算力建設(shè)，全面構(gòu)建物理流域全要素及流域水利治理管理全過程數(shù)字化映射、智能化模擬、前瞻性預(yù)演的數(shù)字孿生海河流域，加快建成具有預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案功能的流域智慧水利體系，為新階段海河流域水利高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐和強(qiáng)力驅(qū)動[5]。

2.1 總體目標(biāo)

根據(jù)《“十四五”數(shù)字孿生海河建設(shè)方案》，按照“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力”要求，遵循“突出重點(diǎn)、急用先建”原則，以業(yè)務(wù)需求為牽引，堅(jiān)持實(shí)用至上，充分借鑒數(shù)字孿生永定河的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，搭建數(shù)字孿生海河流域平臺，優(yōu)先在漳衛(wèi)河、灤河、大清河重點(diǎn)河系實(shí)現(xiàn)防洪、水資源管理與調(diào)配“四預(yù)”，著力提高流域重要直管工程管理能力，提升N項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用水平，初步建成數(shù)字孿生海河1.0。

2.2 建設(shè)規(guī)模及內(nèi)容

數(shù)字孿生海河流域建設(shè)空間上覆蓋海河流域七大河系及重要直管水利工程，業(yè)務(wù)上包括流域防洪、水資源管理與調(diào)配等重點(diǎn)業(yè)務(wù)，以及水利工程建設(shè)和運(yùn)行管理、河湖管理、農(nóng)村水利水電管理、節(jié)水管理與服務(wù)、水行政執(zhí)法、水利監(jiān)督、水文管理、水利行政等N 項(xiàng)業(yè)務(wù)。其建設(shè)內(nèi)容包括數(shù)據(jù)底板、模型平臺、知識平臺、智能業(yè)務(wù)應(yīng)用、信息化基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)安全6個(gè)部分[4]。

2.2.1 數(shù)據(jù)底板

在水利部統(tǒng)一的數(shù)據(jù)引擎框架和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)下，構(gòu)建1 套海河流域數(shù)據(jù)引擎，建設(shè)覆蓋海河流域七大河系和重點(diǎn)區(qū)域的L2級（流域中尺度、中高精度）數(shù)據(jù)底板和重點(diǎn)工程L3級地理空間數(shù)據(jù)，同步建設(shè)流域基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、跨行業(yè)共享數(shù)據(jù)資源池，基本滿足流域防洪、水資源管理與調(diào)配以及N 項(xiàng)業(yè)務(wù)管理和精細(xì)模擬仿真需求，為數(shù)字孿生流域模型計(jì)算和業(yè)務(wù)應(yīng)用提供“算據(jù)”支撐。

2.2.2 模型平臺

在水利部統(tǒng)一的模型平臺框架和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)下，構(gòu)建1套海河流域模型平臺。水利部提出模型平臺中的標(biāo)準(zhǔn)化體系規(guī)范和模型前處理、場景配置、后處理等工具建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，流域管理機(jī)構(gòu)參照相關(guān)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建“1+7”協(xié)同的模型平臺。按照數(shù)字孿生海河流域業(yè)務(wù)需求，在流域現(xiàn)有模型基礎(chǔ)上，新建和改建服務(wù)流域防汛、水資源、工程安全等11 個(gè)水利專業(yè)模型，接入水利部建設(shè)的遙感識別、視頻識別、語音識別3類智能識別模型以及自然背景、流場動態(tài)、水利工程、機(jī)電設(shè)備4類可視化模型，形成流域?qū)用娴哪Ｐ腕w系，為流域“2+N”水利業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)“四預(yù)”提供“算法”支撐。

2.2.3 知識平臺

在水利部統(tǒng)一的水利知識引擎框架和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)下，構(gòu)建1套海河流域水利知識引擎。水利部建設(shè)統(tǒng)一的水利行業(yè)大語言模型，流域管理機(jī)構(gòu)建成定制化組合應(yīng)用，水利部和流域管理機(jī)構(gòu)共同構(gòu)建水利知識庫供大模型應(yīng)用，形成協(xié)同的知識平臺。數(shù)字孿生海河流域建設(shè)8 項(xiàng)業(yè)務(wù)規(guī)則庫、2 項(xiàng)歷史場景庫、10項(xiàng)方案預(yù)案庫，為智能業(yè)務(wù)應(yīng)用提供決策支撐。

2.2.4 智能業(yè)務(wù)應(yīng)用

針對流域防洪、水資源管理與調(diào)配2 項(xiàng)業(yè)務(wù)，在模型平臺和知識平臺基礎(chǔ)上建設(shè)1套服務(wù)于流域管理機(jī)構(gòu)的流域防洪系統(tǒng)和水資源管理與調(diào)配系統(tǒng)，優(yōu)先在漳衛(wèi)河、灤河、大清河等重點(diǎn)河系實(shí)現(xiàn)防洪、水資源管理與調(diào)配業(yè)務(wù)的“四預(yù)”。同時(shí)，建設(shè)水利工程建設(shè)和運(yùn)行管理、河湖管理、農(nóng)村水利水電管理、節(jié)水管理與服務(wù)、水行政執(zhí)法、水利監(jiān)督、水文管理、水利行政業(yè)務(wù)應(yīng)用，提升N 項(xiàng)業(yè)務(wù)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平，搭建形成流域綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

2.2.5 信息化基礎(chǔ)設(shè)施

新型感知網(wǎng)方面，整合流域已建視頻點(diǎn)，升級視頻平臺，搭建遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)管理平臺，在漳衛(wèi)河流域、灤河流域、大清河流域開展衛(wèi)星遙感監(jiān)測，采集7類遙感監(jiān)測成果，加強(qiáng)遙感監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用。

信息網(wǎng)方面，升級完善通信網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)容海委機(jī)關(guān)至直屬各管理局業(yè)務(wù)網(wǎng)專線帶寬到200 Mbps 以上，升級改造業(yè)務(wù)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，建設(shè)、完善水利通信設(shè)施，支撐各類信息高效及時(shí)傳輸。

水利云方面，建設(shè)一級水利云流域節(jié)點(diǎn)，配置基礎(chǔ)計(jì)算與存儲、高性能計(jì)算、人工智能計(jì)算等算力資源。其中，基礎(chǔ)計(jì)算與存儲包括14臺基礎(chǔ)計(jì)算服務(wù)器、2臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、2臺管理節(jié)點(diǎn)和4臺存儲資源器（存儲總量2.64 PB）；高性能計(jì)算包括12 臺高性能計(jì)算服務(wù)器、3 臺高性能管理/登陸/發(fā)布節(jié)點(diǎn)服務(wù)器；人工智能計(jì)算包括2 臺人工智能并行計(jì)算服務(wù)器。完善海委機(jī)關(guān)及直屬各管理局視頻會商系統(tǒng)，為數(shù)字孿生海河流域調(diào)度會商展示提供環(huán)境支撐。

2.2.6 網(wǎng)絡(luò)安全

定制開發(fā)流域安全平臺，開展本地安全域邊界防護(hù)和終端安全防護(hù)。強(qiáng)化水利關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施保護(hù)和重要數(shù)據(jù)安全防護(hù)，為數(shù)字孿生海河流域建設(shè)提供網(wǎng)絡(luò)安全保障能力。

2.3 建設(shè)原則

推進(jìn)智慧水利是推動新階段水利高質(zhì)量發(fā)展的顯著標(biāo)志，數(shù)字孿生水利建設(shè)是智慧水利的實(shí)施措施，數(shù)字孿生流域是數(shù)字孿生水利建設(shè)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，遵循“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力”的要求，實(shí)現(xiàn)“四預(yù)”（預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案），在遵循“數(shù)字化場景、智慧化模擬、精準(zhǔn)化決策”建設(shè)思路下，堅(jiān)持以下5項(xiàng)原則。

（1）需求牽引，應(yīng)用至上。從推動新階段水利高質(zhì)量發(fā)展出發(fā)，深入分析水利業(yè)務(wù)的目標(biāo)、流程、功能、數(shù)據(jù)等需求，將需求作為數(shù)字孿生流域建設(shè)的基本依據(jù)；強(qiáng)化應(yīng)用思維，數(shù)字孿生流域建設(shè)應(yīng)為水利治理管理和決策提供有力支撐。

（2）頂層設(shè)計(jì)，分步建設(shè)。按照《智慧水利建設(shè)頂層設(shè)計(jì)》，科學(xué)構(gòu)建干支流、上下游、左右岸以及重要部位、重點(diǎn)工程、重要斷面組成的數(shù)字孿生流域架構(gòu)，根據(jù)需求迫切性、技術(shù)可行性、條件成熟性，科學(xué)編制分步驟分階段建設(shè)方案。

（3）統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，有序集成。在水利部印發(fā)的管理和技術(shù)文件及有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)底板、模型平臺、知識平臺等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，圍繞開展水利治理管理活動和建設(shè)數(shù)字孿生流域的實(shí)際需要，推進(jìn)數(shù)字孿生流域建設(shè)成果有序共享，確保各方建設(shè)成果能夠集成為有機(jī)整體。

（4）整合資源，集約共享。按照“整合已建、統(tǒng)籌在建、規(guī)范新建”要求，充分利用現(xiàn)有的信息采集、網(wǎng)絡(luò)通信、計(jì)算存儲等基礎(chǔ)設(shè)施及國家新型基礎(chǔ)設(shè)施，有針對性地補(bǔ)充完善升級，實(shí)現(xiàn)各類資源集約節(jié)約利用。

（5）更新迭代，安全可控。數(shù)據(jù)、模型、知識等內(nèi)容應(yīng)明確現(xiàn)勢性要求，不斷進(jìn)行升級迭代，保持?jǐn)?shù)字化場景、智慧化模擬與物理流域的同步性、孿生性；根據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全有關(guān)要求，強(qiáng)化國產(chǎn)軟硬件應(yīng)用，不斷提升網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)能力。

2.4 總體架構(gòu)

數(shù)字孿生海河流域建設(shè)以水利感知網(wǎng)、水利信息網(wǎng)、水利云等為基礎(chǔ)，通過運(yùn)用大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬仿真等技術(shù)，以物理流域?yàn)閱卧?、多維時(shí)空數(shù)據(jù)為底板、水利模型為核心、水利知識為驅(qū)動，對物理流域全要素和水利治理管理活動全過程進(jìn)行數(shù)字化映射、智能化模擬，支撐實(shí)現(xiàn)流域防洪、水資源管理與調(diào)配“四預(yù)”以及N項(xiàng)水利智能業(yè)務(wù)應(yīng)用。其總體架構(gòu)，如圖1所示。

智能業(yè)務(wù)應(yīng)用方面，圍繞海委直管河道及重要工程，初步構(gòu)建流域防洪、水資源管理與調(diào)配“四預(yù)”以及N 項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用體系。數(shù)字孿生平臺方面，初步實(shí)現(xiàn)重要流域、區(qū)域和直管工程數(shù)字化映射，構(gòu)建數(shù)據(jù)底板，為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供“算據(jù)”支撐；基于水利部通用模型，定制開發(fā)海河流域?qū)Ｓ媚Ｐ?，支撐?shí)現(xiàn)流域防洪、水資源管理與調(diào)配“四預(yù)”功能；建設(shè)適用于海河流域?qū)嶋H情況的知識平臺，滿足數(shù)據(jù)分析、專業(yè)模型、機(jī)器視覺、學(xué)習(xí)算法等不同應(yīng)用場景需求，為數(shù)字孿生流域提供智能內(nèi)核。信息化基礎(chǔ)設(shè)施方面，補(bǔ)充完善重點(diǎn)流域新型水利感知網(wǎng)，初步實(shí)現(xiàn)流域各級水利業(yè)務(wù)骨干網(wǎng)貫通以及計(jì)算存儲能力提升。

3 結(jié)語

數(shù)字孿生流域是智慧水利體系的核心，推進(jìn)數(shù)字孿生流域建設(shè)是貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記重要講話指示批示精神和黨中央、國務(wù)院重大決策部署的明確要求，是適應(yīng)現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展形勢的必然要求，是強(qiáng)化流域治理管理的迫切要求。海委根據(jù)水利部工作安排部署，編制了《“十四五”數(shù)字孿生海河建設(shè)方案》，明確數(shù)字孿生海河流域建設(shè)按照“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力”的原則，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為主線，以數(shù)字化場景、智慧化模擬、精準(zhǔn)化決策為路徑，全面推進(jìn)算據(jù)、算法、算力建設(shè)，加快構(gòu)建具有預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案功能的智慧水利體系。據(jù)此，積極開展數(shù)字孿生流域建設(shè)和數(shù)字孿生工程建設(shè)先行先試工作，率先以數(shù)字孿生永定河、漳衛(wèi)河及岳城水庫項(xiàng)目為試點(diǎn)，對流域自然地理、干支流水系、河道流場、經(jīng)濟(jì)社會信息和水利工程等進(jìn)行全要素?cái)?shù)字化映射，實(shí)現(xiàn)與物理流域同步仿真運(yùn)行、虛實(shí)交互、迭代優(yōu)化。“十四五”期間，計(jì)劃用3 a 左右時(shí)間建成流域統(tǒng)一、及時(shí)更新的數(shù)據(jù)底板，具備與水利部協(xié)同功能的模型平臺和知識平臺，迭代提升的信息化基礎(chǔ)設(shè)施，數(shù)據(jù)共享和網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)能力得到明顯增強(qiáng)。同時(shí)，初步建成數(shù)字孿生海河并在漳衛(wèi)河、灤河、大清河重點(diǎn)河系實(shí)現(xiàn)防洪、水資源管理與調(diào)配“四預(yù)”，大幅提高流域水旱災(zāi)害防御能力，進(jìn)一步增強(qiáng)重大水安全事件風(fēng)險(xiǎn)防范化解能力和水資源精細(xì)化調(diào)度能力，同步大幅提升其他業(yè)務(wù)應(yīng)用的智能分析、輔助決策水平。