目　次

前　沿

1 數(shù)字孿生驅(qū)動(dòng)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(jiān)

專題研究

新形勢(shì)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(cè)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(yùn)行

39 基于動(dòng)態(tài)視覺測(cè)量的廊道沉降監(jiān)測(cè)方法

江，高攀，周燕等

44 調(diào)水工程運(yùn)行期風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)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(duì)策

竹，張冠華，王一帆等

68 點(diǎn)型生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失影響區(qū)域分析

——以某城市公園建設(shè)項(xiàng)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(dòng)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(dòng)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?；凇白匀?社會(huì)”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(dòng)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(jì)算-服務(wù)-應(yīng)用”四層架構(gòu)和“感知-認(rèn)知-決策-行動(dòng)”閉環(huán)調(diào)控機(jī)制，實(shí)現(xiàn)從“看得見”到“看得清”、從“事后分析”到“事前預(yù)判”、從“被動(dòng)應(yīng)對(duì)”到“主動(dòng)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(dòng)態(tài)適應(yīng)性調(diào)節(jié)機(jī)制三個(gè)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(chǎng)-社會(huì)多元共治、利益協(xié)調(diào)和動(dòng)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(shí)時(shí)仿真計(jì)算等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。通過分階段實(shí)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(shí)踐為例驗(yàn)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(jiān)

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(duì)支撐全省經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(shì)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(zhǎng)遠(yuǎn)性問題，提出“十五五”時(shí)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(dòng)，重點(diǎn)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(xiǎn)、繪就水美南粵新畫卷、激發(fā)水利發(fā)展活力與動(dòng)力、完善現(xiàn)代化水治理體制機(jī)制等舉措，加快推動(dòng)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(cè)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(xiǎn)日益加劇，如何在超大特大城市中實(shí)現(xiàn)極端暴雨致澇過程的高效精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，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(dòng)力模型計(jì)算效率低、實(shí)時(shí)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(dòng)高效模擬預(yù)測(cè)方法。集成產(chǎn)流計(jì)算、二維水動(dòng)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(jì)算融合，實(shí)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(dòng)AI預(yù)測(cè)模型的模式，實(shí)現(xiàn)超大特大城市極端暴雨致澇過程的快速預(yù)測(cè)。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(dòng)預(yù)測(cè)模型較傳統(tǒng)水動(dòng)力模型提速約287倍，相對(duì)誤差低于10%，實(shí)現(xiàn)了極端暴雨主城區(qū)積水風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)快速預(yù)測(cè)。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(duì)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(shí)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(shí)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(duì)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(shí)別的動(dòng)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(shí)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(yùn)行

基于動(dòng)態(tài)視覺測(cè)量的廊道沉降監(jiān)測(cè)方法

李江，高攀，周燕，朱松，董濤

摘要：為實(shí)現(xiàn)水庫大壩廊道內(nèi)部沉降高精度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提升其安全保障能力，研究提出一種基于動(dòng)態(tài)視覺測(cè)量的沉降監(jiān)測(cè)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(cè)量技術(shù)與動(dòng)態(tài)測(cè)量位姿感知技術(shù)，通過相機(jī)的視覺測(cè)量單元采集廊道被測(cè)點(diǎn)靶標(biāo)實(shí)時(shí)圖像，利用圖像處理算法精確識(shí)別并提取幾何中心像素坐標(biāo)，同時(shí)結(jié)合動(dòng)態(tài)測(cè)量單元實(shí)時(shí)同步采集相機(jī)自身位置和姿態(tài)變化數(shù)據(jù)，計(jì)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(dòng)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(cè)點(diǎn)像素級(jí)位移精準(zhǔn)解算為工程尺度上的實(shí)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(shí)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(shí)證應(yīng)用，展現(xiàn)出毫米級(jí)監(jiān)測(cè)精度，具備高實(shí)時(shí)性及對(duì)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(cè)提供了可靠的技術(shù)解決方案。

調(diào)水工程運(yùn)行期風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)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(dòng)脈，其安全穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)保障水資源供給及經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有戰(zhàn)略意義，安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是支撐工程與供水安全的重要技術(shù)手段。針對(duì)調(diào)水工程規(guī)模龐大、系統(tǒng)復(fù)雜、環(huán)境動(dòng)態(tài)多變的特征，系統(tǒng)構(gòu)建了“識(shí)別—評(píng)價(jià)—管控—更新”動(dòng)態(tài)閉環(huán)技術(shù)路線，提出融合資料分析、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研與模型輔助的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法體系，建立涵蓋自然環(huán)境、工程設(shè)施、運(yùn)行管理、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。通過對(duì)比分析，闡明風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估在動(dòng)態(tài)性、系統(tǒng)性與前瞻性方面相較于安全評(píng)價(jià)的優(yōu)勢(shì)，適配于國家水網(wǎng)復(fù)雜系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)防控需求。結(jié)合重大工程實(shí)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(huì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)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(cè)、管控協(xié)同、成果應(yīng)用五個(gè)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(dòng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)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(xiǎn)防控能力提供理論與實(shí)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(dú)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(zhǎng)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(duì)調(diào)水工程良性運(yùn)行產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。在對(duì)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(shí)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(dòng)態(tài)分析、用水合理性評(píng)判和水資源供需預(yù)測(cè)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(cè)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(duì)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(zhǎng)江流域生態(tài)安全的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，其植被變化直接關(guān)系到國家重大戰(zhàn)略的實(shí)施和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展?；跐h江流域2000—2023年植被NDVI時(shí)序數(shù)據(jù)，結(jié)合地理探測(cè)器、隨機(jī)森林模型與部分依賴圖方法，從時(shí)空變化特征、驅(qū)動(dòng)因子識(shí)別與響應(yīng)閾值解析三個(gè)方面系統(tǒng)揭示漢江流域植被變化驅(qū)動(dòng)機(jī)制，同時(shí)提出分別針對(duì)上中下游植被的差異化調(diào)控對(duì)策。結(jié)果表明，2000年以來流域植被總體呈現(xiàn)改善趨勢(shì)，但空間分異明顯，表現(xiàn)出上游持續(xù)改善、中游波動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(diǎn)”現(xiàn)象，反映出植被生態(tài)系統(tǒng)對(duì)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(diǎn)型生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失影響區(qū)域分析

——以某城市公園建設(shè)項(xiàng)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(cè)量是確定水土流失防治重點(diǎn)、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(xiàng)目沒有進(jìn)行水土流失影響范圍及是否輸出項(xiàng)目區(qū)的研究分析，從而影響水土保持監(jiān)測(cè)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(huì)導(dǎo)致水土保持措施布設(shè)不合理，在監(jiān)測(cè)階段則不利于落實(shí)水土保持監(jiān)測(cè)規(guī)程相關(guān)要求。通過分析對(duì)比不同文件對(duì)水土流失量預(yù)測(cè)、監(jiān)測(cè)的有關(guān)規(guī)定與差異，以某城市公園建設(shè)項(xiàng)目為例，提出點(diǎn)型生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失影響區(qū)的分析路徑，通過分析項(xiàng)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(shí)段、危害結(jié)果和最終去向，進(jìn)而確定項(xiàng)目水土流失治理重點(diǎn)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(jì) | 王振航

校對(duì) 王慧

審核 | 楊軼

監(jiān)制 | 李坤

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