目　次

前　沿

1 數(shù)字孿生驅(qū)動的水-能-糧-生耦合系統(tǒng)協(xié)同治理新范式

王浩，孟現(xiàn)勇，丁建麗等

特別關(guān)注

·“十五五”水安全保障規(guī)劃

12 廣東省十五五水安全保障總體思路和主要舉措

黃志堅

專題研究

新形勢下城市水安全韌性提升專題

19 超大特大城市極端暴雨致澇過程高效模擬預(yù)測方法研究

侯精明，王添，李東來等

29 南方雨源型城市河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)與應(yīng)用

劉俊國，田展，周子俊等

工程建設(shè)運行

39 基于動態(tài)視覺測量的廊道沉降監(jiān)測方法

江，高攀，周燕等

44 調(diào)水工程運行期風(fēng)險評估實踐與完善路徑

江，朱清帥，李

51 “望、聞、問、切的調(diào)水必要性體系化判別

——南水北調(diào)工程總體規(guī)劃前期論證的啟示與借鑒

水生態(tài)

59 漢江流域植被覆蓋變化響應(yīng)閾值與調(diào)控對策

竹，張冠華，王一帆等

68 點型生產(chǎn)建設(shè)項目水土流失影響區(qū)域分析

——以某城市公園建設(shè)項目為例

靳新紅，王紹斌，楊蘇燕等

摘　要

前　沿

數(shù)字孿生驅(qū)動的水-能-糧-生耦合系統(tǒng)協(xié)同治理新范式

王浩

摘要：西北內(nèi)陸河流域承載我國35.9%的國土面積卻僅擁有5.7%的水資源總量，在全球氣候變化和高質(zhì)量發(fā)展雙重驅(qū)動下，傳統(tǒng)“就水論水”的單要素治理模式已無法破解流域系統(tǒng)的復(fù)雜巨系統(tǒng)難題。基于“自然-社會”二元水循環(huán)理論和系統(tǒng)工程理念，提出數(shù)字孿生驅(qū)動的水-能-糧-生（WEFE）耦合系統(tǒng)協(xié)同治理理論體系。該體系創(chuàng)新構(gòu)建了“技術(shù)-管理-機(jī)制”三重治理范式，通過物理流域與虛擬流域深度融合的數(shù)字孿生體，建立“感知-計算-服務(wù)-應(yīng)用”四層架構(gòu)和“感知-認(rèn)知-決策-行動”閉環(huán)調(diào)控機(jī)制，實現(xiàn)從“看得見”到“看得清”、從“事后分析”到“事前預(yù)判”、從“被動應(yīng)對”到“主動調(diào)控”的根本性變革。理論內(nèi)涵覆蓋WEFE四要素非線性耦合機(jī)理、多元主體協(xié)同治理機(jī)制和動態(tài)適應(yīng)性調(diào)節(jié)機(jī)制三個核心維度。協(xié)同治理機(jī)制突破傳統(tǒng)部門分割，構(gòu)建政府-市場-社會多元共治、利益協(xié)調(diào)和動態(tài)調(diào)節(jié)的現(xiàn)代化治理體系。技術(shù)體系突破多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合、多尺度模型耦合、智能優(yōu)化算法和實時仿真計算等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。通過分階段實施路徑和全方位政策保障，以塔里木河流域2000年以來生態(tài)輸水實踐為例驗證了該理論框架的科學(xué)性和有效性。指出該體系可為破解西北內(nèi)陸河流域資源環(huán)境約束提供系統(tǒng)性解決方案，為支撐西部大開發(fā)與“一帶一路”水安全戰(zhàn)略提供科技支撐。

特別關(guān)注

廣東省“十五五”水安全保障總體思路和主要舉措

黃志堅

摘要：廣東是我國經(jīng)濟(jì)強(qiáng)省和人口大省，全面提升水安全保障能力對支撐全省經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展至關(guān)重要。系統(tǒng)分析廣東水利發(fā)展現(xiàn)狀、面臨的形勢與挑戰(zhàn)，瞄準(zhǔn)制約廣東水安全保障能力的根本性、全局性、長遠(yuǎn)性問題，提出“十五五”時期水安全保障工作“1234”總體思路錨定“走在前列”發(fā)展目標(biāo)，以“改革創(chuàng)新與依法治水”雙輪驅(qū)動，重點圍繞“防洪安全、供水安全、生態(tài)安全”三大保障，寫好“建、管、防、護(hù)”四篇治水文章。通過著力構(gòu)建現(xiàn)代化水利基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)、打造水利治理現(xiàn)代化樣板、防范化解水旱災(zāi)害重大風(fēng)險、繪就水美南粵新畫卷、激發(fā)水利發(fā)展活力與動力、完善現(xiàn)代化水治理體制機(jī)制等舉措，加快推動水利高質(zhì)量發(fā)展，筑牢水安全屏障，助力廣東在推進(jìn)中國式現(xiàn)代化建設(shè)中走在前列

專題研究

超大特大城市極端暴雨致澇過程高效模擬預(yù)測方法研究

侯精明，王添，李東來，潘鑫鑫，楊永平，張世杰，陳光照，馬利平，呂佳豪，官保君

摘要：全球氣候變化背景下，城市極端暴雨致澇風(fēng)險日益加劇，如何在超大特大城市中實現(xiàn)極端暴雨致澇過程的高效精準(zhǔn)預(yù)測，已成為防災(zāi)減災(zāi)與提升城市韌性的核心科學(xué)問題和工程需求。為解決傳統(tǒng)水動力模型計算效率低、實時性差的問題，提出一種融合物理機(jī)理模型與人工智能（AI）算法的雙驅(qū)動高效模擬預(yù)測方法。集成產(chǎn)流計算、二維水動力匯流及管網(wǎng)-地表耦合機(jī)制，構(gòu)建高精度雨洪過程數(shù)值模型；通過非均勻網(wǎng)格優(yōu)化和多GPU并行計算融合，實現(xiàn)超大特大城市極端暴雨致澇過程高效高精度模擬；以物理模型生成訓(xùn)練數(shù)據(jù)驅(qū)動AI預(yù)測模型的模式，實現(xiàn)超大特大城市極端暴雨致澇過程的快速預(yù)測。以陜西省西安市為例，基于融合物理機(jī)理與AI算法的雙驅(qū)動預(yù)測模型較傳統(tǒng)水動力模型提速約287倍，相對誤差低于10%，實現(xiàn)了極端暴雨主城區(qū)積水風(fēng)險分級快速預(yù)測。該方法為超大特大城市暴雨內(nèi)澇快速預(yù)警與科學(xué)應(yīng)對提供了高效技術(shù)支撐。

南方雨源型城市河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)與應(yīng)用

劉俊國，田展，周子俊，丁一桐，唐穎棟，吳時強(qiáng)

摘要：系統(tǒng)推進(jìn)城市河流生態(tài)修復(fù)與流域協(xié)同治理，是實現(xiàn)水利高質(zhì)量發(fā)展和美麗中國建設(shè)目標(biāo)的關(guān)鍵路徑。我國南方雨源型城市河流普遍面臨生態(tài)水量不足、水質(zhì)污染和生態(tài)功能退化等復(fù)合型環(huán)境問題，已成為制約區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展的突出短板。針對這一復(fù)雜難題，構(gòu)建了南方雨源型城市河流生態(tài)修復(fù)理論與技術(shù)體系：理論層面，突破國際上“恢復(fù)至未退化狀態(tài)”的靜態(tài)理念，建立了基于“生態(tài)退化強(qiáng)度-生態(tài)恢復(fù)能力”雙軸識別的動態(tài)漸進(jìn)式修復(fù)理論框架；技術(shù)層面，系統(tǒng)研發(fā)了“流域-岸坡-水體-河底”四位一體的立體生態(tài)修復(fù)技術(shù)，并集成創(chuàng)新了融合污染識別、水資源建模與調(diào)控優(yōu)化的全過程智慧修復(fù)系統(tǒng)，形成污染控制、水質(zhì)保障與生態(tài)補(bǔ)水多目標(biāo)協(xié)同的綜合治理方案。該成果已在茅洲河等南方典型河流治理中得到成功應(yīng)用，生態(tài)修復(fù)效果顯著。

工程建設(shè)運行

基于動態(tài)視覺測量的廊道沉降監(jiān)測方法

李江，高攀，周燕，朱松，董濤

摘要：為實現(xiàn)水庫大壩廊道內(nèi)部沉降高精度實時監(jiān)測，提升其安全保障能力，研究提出一種基于動態(tài)視覺測量的沉降監(jiān)測方法，并應(yīng)用于新疆下坂地水利樞紐工程。該方法創(chuàng)新融合非接觸式視覺測量技術(shù)與動態(tài)測量位姿感知技術(shù)，通過相機(jī)的視覺測量單元采集廊道被測點靶標(biāo)實時圖像，利用圖像處理算法精確識別并提取幾何中心像素坐標(biāo)，同時結(jié)合動態(tài)測量單元實時同步采集相機(jī)自身位置和姿態(tài)變化數(shù)據(jù)，計算相機(jī)的俯仰角變化。此外構(gòu)建了一套融合像素位移信息和相機(jī)位姿動態(tài)變化信息的沉降解算公式，在此基礎(chǔ)上利用沉降解算公式將被測點像素級位移精準(zhǔn)解算為工程尺度上的實際沉降量，有效解決了傳統(tǒng)手段如全站儀、靜力水準(zhǔn)儀等在封閉廊道環(huán)境中存在的數(shù)據(jù)采集頻率低、時效性差、惡劣環(huán)境適應(yīng)性不足等局限。該方法通過在新疆下坂地水利樞紐工程實證應(yīng)用，展現(xiàn)出毫米級監(jiān)測精度，具備高實時性及對極端氣候條件的優(yōu)異適應(yīng)性，為復(fù)雜環(huán)境下水利工程安全監(jiān)測提供了可靠的技術(shù)解決方案。

調(diào)水工程運行期風(fēng)險評估實踐與完善路徑

胡江，朱清帥，李星

摘要：重大調(diào)水工程是國家水網(wǎng)的主骨架與大動脈，其安全穩(wěn)定運行對保障水資源供給及經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展具有戰(zhàn)略意義，安全風(fēng)險評估是支撐工程與供水安全的重要技術(shù)手段。針對調(diào)水工程規(guī)模龐大、系統(tǒng)復(fù)雜、環(huán)境動態(tài)多變的特征，系統(tǒng)構(gòu)建了“識別—評價—管控—更新”動態(tài)閉環(huán)技術(shù)路線，提出融合資料分析、現(xiàn)場調(diào)研與模型輔助的風(fēng)險識別方法體系，建立涵蓋自然環(huán)境、工程設(shè)施、運行管理、社會經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境的評價指標(biāo)體系。通過對比分析，闡明風(fēng)險評估在動態(tài)性、系統(tǒng)性與前瞻性方面相較于安全評價的優(yōu)勢，適配于國家水網(wǎng)復(fù)雜系統(tǒng)風(fēng)險防控需求。結(jié)合重大工程實踐，揭示當(dāng)前在制度標(biāo)準(zhǔn)體系、技術(shù)支撐能力、跨體系協(xié)同及生態(tài)社會風(fēng)險評估等方面存在的不足，并從制度體系、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、智能監(jiān)測、管控協(xié)同、成果應(yīng)用五個方面提出系統(tǒng)化完善路徑。提出深度融合數(shù)字孿生、多模態(tài)大模型等新技術(shù)推動風(fēng)險評估向智能化、系統(tǒng)化、精細(xì)化發(fā)展的建議，為提升調(diào)水工程風(fēng)險防控能力提供理論與實踐支撐。

“望、聞、問、切”的調(diào)水必要性體系化判別

——南水北調(diào)工程總體規(guī)劃前期論證的啟示與借鑒

彭祥

摘要：我國獨特的資源地理稟賦，使得調(diào)水工程在國家水網(wǎng)體系建設(shè)中長期扮演戰(zhàn)略支撐角色?？茖W(xué)合理的調(diào)水必要性論證及其調(diào)水規(guī)模確定，對調(diào)水工程良性運行產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。在對南水北調(diào)工程總體規(guī)劃相關(guān)成果進(jìn)行總結(jié)分析基礎(chǔ)上，從空間、時間、用水合理性與未來發(fā)展等多維視角，以及水資源稟賦靜態(tài)比較、用水過程動態(tài)分析、用水合理性評判和水資源供需預(yù)測等相應(yīng)手段，凝練提出“望、聞、問、切”的調(diào)水必要性體系化判別方式。并基于調(diào)水規(guī)模確定的復(fù)雜性，仍以南水北調(diào)為例開展了水資源供需預(yù)測相關(guān)重大制約影響因素分析，以期為其他調(diào)水工程前期論證乃至國家水網(wǎng)體系建設(shè)提供規(guī)劃參考。

水生態(tài)

漢江流域植被覆蓋變化響應(yīng)閾值與調(diào)控對策

王竹，張冠華，王一帆，楊文俊

摘要：漢江不僅是南水北調(diào)中線工程核心水源地，也是長江流域生態(tài)安全的關(guān)鍵節(jié)點，其植被變化直接關(guān)系到國家重大戰(zhàn)略的實施和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展?；跐h江流域2000—2023年植被NDVI時序數(shù)據(jù)，結(jié)合地理探測器、隨機(jī)森林模型與部分依賴圖方法，從時空變化特征、驅(qū)動因子識別與響應(yīng)閾值解析三個方面系統(tǒng)揭示漢江流域植被變化驅(qū)動機(jī)制，同時提出分別針對上中下游植被的差異化調(diào)控對策。結(jié)果表明，2000年以來流域植被總體呈現(xiàn)改善趨勢，但空間分異明顯，表現(xiàn)出上游持續(xù)改善、中游波動變化、下游退化加劇的分布格局。上游植被變化主要受自然因素影響，海拔、年降水量和年均氣溫為關(guān)鍵驅(qū)動因子，中下游則受土地利用與地貌類型的綜合影響；關(guān)鍵驅(qū)動因子與NDVI之間存在非線性響應(yīng)關(guān)系，上游地區(qū)在年降水量1600～1800mm、海拔1500～2000m和年均氣溫7～10℃范圍內(nèi)植被狀況最佳，中下游則在海拔約100m與500m處呈現(xiàn)“雙拐點”現(xiàn)象，反映出植被生態(tài)系統(tǒng)對外部干擾的敏感區(qū)域與臨界特征?；谏鲜鼋Y(jié)果，提出“分區(qū)分類、統(tǒng)籌施策”的植被恢復(fù)路徑，構(gòu)建工程措施、生態(tài)修復(fù)與制度保障協(xié)同推進(jìn)的綜合治理體系，為流域生態(tài)安全提升與管理政策制定提供科學(xué)支撐。

點型生產(chǎn)建設(shè)項目水土流失影響區(qū)域分析

——以某城市公園建設(shè)項目為例

靳新紅，王紹斌，楊蘇燕，吳東敏，劉向陽，吳瓊

摘要：水土保持方案編制中，各水土保持分區(qū)水土流失預(yù)測量是確定水土流失防治重點、布置水土保持措施的重要依據(jù)。目前多數(shù)生產(chǎn)建設(shè)項目沒有進(jìn)行水土流失影響范圍及是否輸出項目區(qū)的研究分析，從而影響水土保持監(jiān)測工作的開展。水土流失影響區(qū)域分析工作缺失，在方案編制階段會導(dǎo)致水土保持措施布設(shè)不合理，在監(jiān)測階段則不利于落實水土保持監(jiān)測規(guī)程相關(guān)要求。通過分析對比不同文件對水土流失量預(yù)測、監(jiān)測的有關(guān)規(guī)定與差異，以某城市公園建設(shè)項目為例，提出點型生產(chǎn)建設(shè)項目水土流失影響區(qū)的分析路徑，通過分析項目區(qū)徑流泥沙去向判定水土流失的內(nèi)流區(qū)域和外流區(qū)域，明確不同區(qū)域水土流失的產(chǎn)生時段、危害結(jié)果和最終去向，進(jìn)而確定項目水土流失治理重點區(qū)域，達(dá)到因害設(shè)防、精準(zhǔn)施策目的。

責(zé)編 | 田靈燕

排版設(shè)計 | 王振航

校對 王慧

審核 | 楊軼

監(jiān)制 | 李坤

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