收稿日期：2023-02-20；接受日期：2023-06-23

基金項目：國家重點研發(fā)計劃項目“水工程多目標融合智能協(xié)同調(diào)控技術(shù)及示范”（2021YFC3200305）

作者簡介：唐海華，男，高級工程師，碩士，主要從事流域預報調(diào)度及智慧水利研發(fā)工作。E-mail：tanghaihua@cjwsjy.com.cn

Editorial Office of Yangtze River. This is an open access article under the CC BY-NC-ND 4.0 license.

文章編號：1001-4179（2024） 03-0001-05

引用本文：唐海華，黃瓅瑤，張振東，等.面向數(shù)字孿生的水利專業(yè)模型構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)［J］.人民長江，2024，55（3）：1-5，20.

摘要：

水利專業(yè)模型是在數(shù)字孿生平臺中用于準確刻畫各類業(yè)務(wù)孿生過程的關(guān)鍵手段，但現(xiàn)有模型大多針對局部技術(shù)點提出，技術(shù)路線較為分散，缺乏一套水利專業(yè)模型的完整技術(shù)體系。立足水利數(shù)字孿生建設(shè)對水利專業(yè)模型的構(gòu)建、開發(fā)與應(yīng)用需求，提出了水利專業(yè)模型的細粒度分解、嵌套復用、組裝編排等分層構(gòu)建技術(shù)，基于微服務(wù)的封裝發(fā)布技術(shù)，以及面向?qū)\生場景的業(yè)務(wù)支撐技術(shù)。研究成果可為水利數(shù)字孿生平臺的模型庫建設(shè)、應(yīng)用及全生命周期管理提供可行途徑和經(jīng)驗借鑒。

關(guān)鍵詞：水利專業(yè)模型； 數(shù)字孿生； 業(yè)務(wù)孿生； 封裝發(fā)布； 智慧水利

中圖法分類號： TP399

文獻標志碼： A" " " " " " " nbsp; " " " " DOI：10.16232j.cnki.1001-4179.2024.03.001

0引 言

面向流域、水利工程、水網(wǎng)、灌區(qū)等開展數(shù)字孿生建設(shè)，是水利信息化從“數(shù)字化”走向“智慧化”的重要發(fā)展階段［1］，是智慧水利從誕生到發(fā)展，再到逐步走向成熟的核心基礎(chǔ)。國家“十四五”規(guī)劃綱要提出了“構(gòu)建智慧水利體系，以流域為單元提升水情測報和智能調(diào)度能力”的明確要求［2］。2021 年 12 月，水利部召開了推進數(shù)字孿生流域建設(shè)工作會議。隨后，各流域管理機構(gòu)、地方水行政主管部門和有關(guān)水利工程管理單位陸續(xù)開展了數(shù)字孿生流域和數(shù)字孿生工程先行先試項目建設(shè)，水利行業(yè)數(shù)字孿生建設(shè)大幕自此拉開。

為了在虛擬環(huán)境下盡可能真實地對水利物理場景進行數(shù)字孿生復刻［3］，水利數(shù)字孿生從形式上總體可分兩大類：① 以可視化為核心的場景孿生［4］；② 以水利專業(yè)為核心的業(yè)務(wù)孿生。前者強調(diào)外在渲染效果，后者強調(diào)內(nèi)在邏輯支撐。水利專業(yè)模型是水利業(yè)務(wù)孿生的靈魂，更是數(shù)字孿生平臺的智慧中樞。

數(shù)字孿生的核心是以多維虛擬模型和融合數(shù)據(jù)雙驅(qū)動，通過虛實閉環(huán)交互來實現(xiàn)監(jiān)控、仿真、預測和優(yōu)化，在此過程中，模型構(gòu)建是實現(xiàn)整個數(shù)字孿生落地應(yīng)用的前提和關(guān)鍵［5］。目前，在水利專業(yè)模型的建設(shè)模式方面有各種各樣的探索：按照通用化方式進行各類水利專業(yè)模型的構(gòu)建與耦合［6-7］；通過數(shù)據(jù)和程序方式，實現(xiàn)不同水利專業(yè)模型的集成和應(yīng)用［8-9］；采用面向服務(wù)架構(gòu)，以云服務(wù)方式實現(xiàn)水利專業(yè)模型的計算接口規(guī)范化調(diào)用［10］；以微服務(wù)方式對水利專業(yè)模型進行封裝和發(fā)布，并通過統(tǒng)一平臺方式實現(xiàn)各類模型資源的集中管理［11-13］。但現(xiàn)有成果大多是針對局部技術(shù)點提出，技術(shù)路線較為分散，且部分成果還處于探索嘗試階段。在以水利行業(yè)為背景的數(shù)字孿生應(yīng)用場景下，尚缺乏一套可用于構(gòu)建水利專業(yè)模型的完整技術(shù)體系。本文立足水利數(shù)字孿生場景對模型在構(gòu)建、開發(fā)與應(yīng)用方面的需求，研究提出水利專業(yè)模型的分層構(gòu)建技術(shù)，為水利數(shù)字孿生平臺中的模型庫及模擬仿真引擎建設(shè)提供技術(shù)思路與解決途徑。

1數(shù)字孿生對水利專業(yè)模型的構(gòu)建需求

過去幾十年來，隨著中國各流域、省/市的防汛抗旱指揮系統(tǒng)、水資源監(jiān)控能力建設(shè)等項目逐步建成并投運，以及眾多高校、科研院所、規(guī)劃設(shè)計單位、科技產(chǎn)業(yè)公司等在水利信息化行業(yè)的大力投入，水利專業(yè)模型的研究、開發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)取得了顯著成效［14-15］。但現(xiàn)有水利專業(yè)模型的開發(fā)方式大多以定制化為主，且水利專業(yè)人員大多習慣把模型算法與具體的業(yè)務(wù)對象、特征數(shù)據(jù)、模型參數(shù)等進行不同程度綁定，使之能為業(yè)務(wù)需求直接提供計算支撐。因此，目前水利行業(yè)內(nèi)所理解和認知的水利專業(yè)模型，大部分是指融合了對象、參數(shù)、特征數(shù)據(jù)、機理和算法等多種要素在一起，經(jīng)過一定串聯(lián)操作后最終生成的“耦合模型”。這類模型整體上較為封閉，可供交互的接口較少，模型應(yīng)用的普適性、模型調(diào)用的靈活性、模型接口的開放性都存在不足。

根據(jù)水利部“十四五”期間的智慧水利建設(shè)實施方案要求，在水利專業(yè)模型方面，需搭建水文、水力學等通用模型方法庫，接入調(diào)用泥沙動力學模型，開發(fā)水資源、水環(huán)境、水土保持、水利工程安全等相關(guān)專業(yè)模型；根據(jù)數(shù)字孿生流域建設(shè)技術(shù)大綱要求，水利專業(yè)模型組件開發(fā)應(yīng)按照計算過程劃分成多個模塊，每個模塊能獨立進行運算，運用微服務(wù)、面向服務(wù)架構(gòu)等技術(shù)進行封裝。綜上，面向數(shù)字孿生場景構(gòu)建水利專業(yè)模型［16］，需重點考慮以下幾個方面的關(guān)鍵需求。

（1） 通用性。不同水利專業(yè)模型的核心原理是基本固定的，這是水利專業(yè)模型具備通用性的內(nèi)在基礎(chǔ)。在模型構(gòu)建時，重點應(yīng)聚焦將這些具有通用性的原理、算法、步驟及處理過程等進行程序化開發(fā)實現(xiàn)，此過程中涉及的各類水利對象和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)盡可能以抽象的類對象、參數(shù)等方式進行定義和應(yīng)用，不在程序代碼中植入任何有可能會隨著不同應(yīng)用場景不斷變化的對象和數(shù)據(jù)，從而充分保障模型的原生性和純粹性。

（2） 顆粒度。不同水利專業(yè)模型的原理復雜度存在較大差異，有的原理簡單，有的原理復雜，有的復雜原理中又會包含多個簡單原理，甚至一些簡單原理會在復雜原理中被反復多次調(diào)用。因此，水利專業(yè)模型在原理維度上是存在顆粒度的，任何具有一定獨立性和邏輯性的原理都可封裝為一個模型，每個模型都可視為一個“顆?！?，不同模型顆粒之間又可以根據(jù)應(yīng)用需要進行相互調(diào)用和組合，從而組裝生成新的模型顆粒。

（3） 層級化。對于具有相同原理的水利專業(yè)模型，如果應(yīng)用到不同的業(yè)務(wù)對象上，也會存在較大的規(guī)模差異。如單一水庫與梯級水庫群、單一預報區(qū)間與多級預報區(qū)間、單一河流與干支流河網(wǎng)等。因此，不同水利專業(yè)模型在規(guī)模維度上具有明顯的層級化特征，需考慮好不同層級之間的調(diào)用和耦合關(guān)系，處理好不同層級之間的業(yè)務(wù)流和數(shù)據(jù)流。

（4） 微服務(wù)。微服務(wù)具有單一職責、高度自治、可擴展、靈活組合、技術(shù)異構(gòu)等特征。不同水利專業(yè)模型承擔的計算任務(wù)是各不相同的，在數(shù)字孿生建設(shè)中，非常適合采用微服務(wù)方式對水利專業(yè)模型進行封裝發(fā)布，最大程度保障各模型實例的獨立性，并實現(xiàn)對所有模型資源在統(tǒng)一框架下的注冊管理和調(diào)用授權(quán)。此外，采用微服務(wù)方式還能降低不同模型之間的關(guān)聯(lián)影響，并可根據(jù)算力需求，在服務(wù)端靈活配置不同數(shù)量的節(jié)點資源，實現(xiàn)分布式、差異化部署［17］。

2水利專業(yè)模型的分層構(gòu)建技術(shù)

2.1水利專業(yè)模型的層級劃分

綜合考慮上述水利專業(yè)模型的構(gòu)建需求，以及水利從業(yè)人員對模型的理解與定位，本文將水利專業(yè)模型劃分為基礎(chǔ)模型、業(yè)務(wù)模型、場景模型3個層級（見圖1）。

基礎(chǔ)模型泛指考慮單一任務(wù)、單一目標和單一對象的水利專業(yè)模型，是對某項獨立專業(yè)過程的機理、邏輯、流程和算法的抽象描述和編程實現(xiàn)，可視為最小單元的水利專業(yè)模型，如流域產(chǎn)流、坡面匯流、河網(wǎng)匯流、河道演進、水庫防洪調(diào)度、水電站出力計算等；業(yè)務(wù)模型是針對單一任務(wù)，融合與其相關(guān)的所有目標和對象的水利專業(yè)模型，它對某項具體業(yè)務(wù)的所有專業(yè)過程，通過嵌套復用多個基礎(chǔ)模型并進行邏輯組織實現(xiàn)，是用于直接支撐業(yè)務(wù)應(yīng)用的主要實體模型，如流域洪水模擬、一二維水動力耦合、水工程聯(lián)合防洪調(diào)度等模型；場景模型的核心定位是在復雜應(yīng)用場景下同時滿足多個任務(wù)計算需求，通過對基礎(chǔ)模型和業(yè)務(wù)模型進行靈活地編排與組裝，構(gòu)建出能同時支撐多項具體業(yè)務(wù)的矩陣式計算流，并支撐與具體的對象和數(shù)據(jù)進行耦合關(guān)聯(lián)，如流域預報與水工程調(diào)度一體化、水工程調(diào)度與河道演進及水動力模擬一體化等。

2.2基礎(chǔ)模型的細粒度分解技術(shù)

細粒度分解主要針對具有固定邏輯的基礎(chǔ)模型，應(yīng)根據(jù)其核心原理，對主體算法按不同類別、層級進行分解，既能細化和明晰模型的邏輯結(jié)構(gòu)，又能充分保障算法的復用度，降低代碼量，提升開發(fā)效率。

首先，水利專業(yè)模型應(yīng)盡可能按其核心功能分解為計算任務(wù)單一、應(yīng)用對象單一的多個基礎(chǔ)模型，并與具體的水利對象、模型參數(shù)和邊界數(shù)據(jù)進行解耦，剝離所有定制化要素。模型內(nèi)不固化任何會跟隨應(yīng)用場景而變化的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，讓模型定位回歸到通過普適性算法來單純地反映業(yè)務(wù)邏輯，并實現(xiàn)反饋式計算響應(yīng)的本質(zhì)。

其次，對于基礎(chǔ)模型中具有獨立邏輯的算法模塊，應(yīng)盡可能按通用化方式進行封裝，并提供開放式輸入、輸出接口，從而將一個復雜的模型分解成多個相對獨立又相互聯(lián)系的算法模塊集合。

最后，算法模塊的顆粒度要盡可能小，只要存在被重復調(diào)用的可能性，無論是該模型內(nèi)部調(diào)用，還是其他模型調(diào)用，原則上均應(yīng)獨立封裝。理論上，模型算法的顆粒度分解得越小，其通用性、復用性和可組態(tài)性就越強。

以水庫防洪優(yōu)化調(diào)度模型為例，可將其分解為曲線插值計算、水庫水量平衡計算、決策目標計算、優(yōu)化求解算法等模塊。其中，曲線插值可繼續(xù)分解為二維曲線插值、三維曲線插值；水庫水量平衡可繼續(xù)分解為根據(jù)時段初水位、時段末水位、入庫流量、出庫流量中的任意3個量求解第4個量;決策目標可分解為最大出庫最小、最高水位最低、防洪庫容動用最小等;優(yōu)化求解可分解為動態(tài)規(guī)劃、逐次逼近、逐步優(yōu)化、粒子群、遺傳算法等多種算法（見圖2）。以此類推，任何水利

專業(yè)基礎(chǔ)模型最終都可分解為多種類型、多個層級的算法顆粒。模型的開發(fā)過程，本質(zhì)上就是按照不同的邏輯需求進行各種算法顆粒的組織和調(diào)用，并在此過程中不斷產(chǎn)生新的算法顆粒，從而大幅提升模型開發(fā)的效率和靈活性，并積累越來越豐富的通用算法和基礎(chǔ)模型資產(chǎn)。

2.3業(yè)務(wù)模型的嵌套復用技術(shù)

為滿足通用性需求，前述基礎(chǔ)模型都是高度抽象的，并與具體的水利對象和數(shù)據(jù)實現(xiàn)了完全解耦，具有對象單一性、目標單一性、任務(wù)單一性等特征。然而，在真實的業(yè)務(wù)化運行場景中，業(yè)務(wù)目標往往并不單一；同時，為滿足具體業(yè)務(wù)需求，還需要統(tǒng)籌多種類型的多個水利對象共同參與才能最終實現(xiàn)。因此，在面向?qū)嶋H應(yīng)用時，單純的基礎(chǔ)模型還不足以應(yīng)對具體業(yè)務(wù)的專業(yè)計算要求，需要對各類基礎(chǔ)模型按照業(yè)務(wù)邏輯進行嵌套復用和重新組織，構(gòu)建出滿足某類具體需求的業(yè)務(wù)模型。首先，在對象層面，需要從單一類型和數(shù)量的水利對象擴展到多種類型的多個水利對象，并處理好不同水利對象之間的水力銜接關(guān)系；其次，在目標層面，需要從單一目標擴展到多個目標，并靈活適配不同業(yè)務(wù)目標之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。需要強調(diào)的是，在業(yè)務(wù)模型的嵌套復用過程中，通用性需求仍然存在，并盡可能與水利對象和數(shù)據(jù)解耦。例如，流域洪水模擬需要嵌套復用產(chǎn)流計算、坡面匯流、河網(wǎng)匯流和河道演進等基礎(chǔ)模型；一二維水動力耦合需要嵌套復用一維水動力和二維水動力等基礎(chǔ)模型；水工程聯(lián)合防洪調(diào)度需要嵌套復用水庫防洪調(diào)度、水閘計算、泵站計算、蓄滯洪區(qū)分洪計算等基礎(chǔ)模型；梯級水電站群發(fā)電調(diào)度需要嵌套復用水庫徑流調(diào)節(jié)、水電站出力計算等基礎(chǔ)模型。

2.4場景模型的組裝編排技術(shù)

在復雜水利應(yīng)用場景下，通常需要同時應(yīng)對多種任務(wù)，且業(yè)務(wù)需求還會隨著實際場景動態(tài)變化。因此，必須進一步對基礎(chǔ)模型和業(yè)務(wù)模型進行組裝和編排，才能有效支撐場景業(yè)務(wù)。若采用人工編程方式，開發(fā)工作量會非常大，且計算邏輯會被完全固化，執(zhí)行效率也較低。同時，多個基礎(chǔ)模型、業(yè)務(wù)模型與不同水利對象之間往往存在不同程度、不同類型的關(guān)聯(lián)關(guān)系，邏輯過程較為復雜，人工操作容易出錯。綜上，有必要依托基礎(chǔ)模型和業(yè)務(wù)模型成果，針對流域、江河、湖泊、水庫、堤防、蓄滯洪區(qū)、洲灘民垸、水閘、泵站、調(diào)水工程等多種類型組成的復雜水利對象體系，以不同應(yīng)用場景的變化需求為導向，通過動態(tài)搭建、智能耦合、自動適配等技術(shù)，實現(xiàn)場景模型的自定義組裝編排。從而在任務(wù)層面將傳統(tǒng)意義上的水利專業(yè)模型支撐能力從單一任務(wù)下的邏輯算法，拓展到多種任務(wù)下的矩陣式計算流，并智能銜接不同任務(wù)之間、不同對象之間的數(shù)據(jù)關(guān)系（見圖3）。該技術(shù)主要包括3個方面：

（1） 可視化構(gòu)建。定義一套標準化的模型架構(gòu)、計算流結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)流規(guī)則，將水利業(yè)務(wù)體系的內(nèi)在機理、邏輯關(guān)聯(lián)、運行規(guī)律等從物理世界映射到虛擬世界，開發(fā)可視化構(gòu)建工具，對復雜水利應(yīng)用場景下多類型水利對象的物理拓撲和邏輯結(jié)構(gòu)，按應(yīng)用需求進行靈活編排，實現(xiàn)“所繪即所見、所見即所得”的業(yè)務(wù)場景快速構(gòu)建。

（2） 任務(wù)編排。以縱向方式通過物理拓撲承載水利對象，以橫向方式通過邏輯結(jié)構(gòu)組織任務(wù)單元，然后依托前述開發(fā)的業(yè)務(wù)構(gòu)建工具，將應(yīng)用場景下的所有任務(wù)需求編排為矩陣式計算流。

（3） 模型組裝。將基礎(chǔ)模型和業(yè)務(wù)模型作為“組件”，組裝到應(yīng)用場景水利對象體系的每個物理拓撲節(jié)點和每個邏輯結(jié)構(gòu)單元，為每個矩陣單元賦予具體的執(zhí)行方法，實現(xiàn)支撐所有任務(wù)目標和業(yè)務(wù)流程的“邏輯建?！?。

3基于微服務(wù)的封裝發(fā)布技術(shù)

針對水利專業(yè)模型的構(gòu)建成果，需要從3個方面研發(fā)其標準化封裝與發(fā)布關(guān)鍵技術(shù)。

（1） 規(guī)范化定義。針對數(shù)字孿生對水利專業(yè)模型的關(guān)鍵需求，以及本文提出的3層模型構(gòu)建技術(shù)特征，必須約定一套水利專業(yè)模型的規(guī)范化結(jié)構(gòu)及接口聲明形式，包括調(diào)用方式、接口格式、輸入信息、模型實現(xiàn)、輸出信息、狀態(tài)反饋等。模型調(diào)用采用POST方式，模型接口遵守SOAP、REST或流媒體傳輸協(xié)議相關(guān)規(guī)范并以JSON格式進行組織，模型輸入包含模型實現(xiàn)需要的所有數(shù)據(jù)項和數(shù)據(jù)格式定義，模型實現(xiàn)包含除具體數(shù)據(jù)之外的所有核心算法和執(zhí)行邏輯，模型輸出包括模型計算后得到的結(jié)果，狀態(tài)反饋包括計算進度和是否正常結(jié)束運行。將上述規(guī)范化定義開發(fā)為所有水利專業(yè)模型的基類框架，所有水利專業(yè)模型的開發(fā)及封裝都繼承該基類框架實現(xiàn)，從而統(tǒng)一所有模型的組織結(jié)構(gòu)和接口形式。

（2） 微服務(wù)封裝。水利專業(yè)模型涉及的研發(fā)人員較多，開發(fā)語言多樣化，如Fortran、VB、C、C++、C#、R、Java、Python等。這些開發(fā)語言有的便于處理過程計算，有的側(cè)重面向?qū)ο蠼M織，有的擅長開發(fā)應(yīng)用服務(wù)。為實現(xiàn)模型開發(fā)成果的標準化發(fā)布，應(yīng)以微服務(wù)方式，按上述規(guī)范化定義對所有模型進行封裝，將其轉(zhuǎn)化為具有單實例特征的計算服務(wù)。因此，原則上，應(yīng)盡可能選擇面向服務(wù)的編程語言進行模型開發(fā)實現(xiàn)，否則還還需要跨語言進行二次調(diào)用和集成（如通過JAVA調(diào)用Fortran動態(tài)庫、C++動態(tài)庫等），存在嚴重的環(huán)境兼容性和運行穩(wěn)定性風險。

（3） 鏡像化發(fā)布與容器化部署。模型發(fā)布應(yīng)提供容器化部署方式，并統(tǒng)籌考慮模型運行的所有基礎(chǔ)環(huán)境。在實際應(yīng)用中，根據(jù)項目需要選擇多個模型微服務(wù)實例，將其可執(zhí)行程序、服務(wù)接口、依賴庫、中間件及其運行環(huán)境等，統(tǒng)一以Docker鏡像方式打包導出，實現(xiàn)所有模型的實例化發(fā)布及鏡像資源提交，并支持按需配置。該方式具有靈活裁剪、熱插拔、接口集豐富等特征；同時，還可利用容器化部署環(huán)境的動態(tài)擴展功能，按需分配不同模型實例運行的軟硬件資源，最大限度提升水利專業(yè)模型的計算服務(wù)性能。

4面向?qū)\生場景的業(yè)務(wù)支撐技術(shù)

按上述方式構(gòu)建的水利專業(yè)模型，所有模型參數(shù)都以“形參”方式進行了高度的抽象化和概化處理，未與水利對象直接關(guān)聯(lián)，不具備任何物理內(nèi)涵。此時的水利專業(yè)模型只具有“邏輯算法”屬性，尚缺乏面向?qū)\生場景的業(yè)務(wù)支撐能力。在數(shù)字孿生場景下，構(gòu)建水利專業(yè)模型的核心目的就是要實現(xiàn)對各類業(yè)務(wù)場景蘊含的內(nèi)在機理和演變過程進行精準模擬，并隨著時間推移不斷迭代優(yōu)化。因此，前述構(gòu)建的水利專業(yè)模型還需要能夠便捷地銜接數(shù)據(jù)底板和知識平臺中與之相關(guān)的各類信息資源，對所有模型參數(shù)進行實例化后，才能為各類上層業(yè)務(wù)應(yīng)用提供精準的計算服務(wù)支撐?？紤]不同模型參數(shù)特性，該實例化過程一般可分以下幾種：

（1） 率定驗證類。對于產(chǎn)匯流機理、河道糙率等需要率定驗證的模型參數(shù)，應(yīng)從數(shù)據(jù)底板中提取盡可能多的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，將其劃分為率定樣本和檢驗樣本。首先按率定樣本對模型參數(shù)進行計算擬合，確定初始率定成果；然后將率定成果代入檢驗樣本進行驗證；依此重復，直到滿足率定精度和檢驗精度。此類參數(shù)對樣本具有高度依賴性，并非一成不變，因此，需根據(jù)數(shù)據(jù)底板積累，定期重復率定與檢驗過程，對參數(shù)不斷進行迭代優(yōu)化，提升精度，并通過知識平臺進行存儲和更新。模型計算前，直接從知識平臺提取參數(shù)完成實例化。

（2） 靜態(tài)資料類。對于設(shè)計指標、特征曲線、斷面地形等靜態(tài)資料參數(shù)，由于它們基本不隨時間發(fā)生變化，可在首次實例化時從數(shù)據(jù)底板獲取，隨即進行高性能緩存處理，后續(xù)應(yīng)用直接從緩存中提取參數(shù)完成實例化。

（3） 動態(tài)邊界類。對于雨量、流量、水位等各類與時間相關(guān)的動態(tài)參數(shù)，需在計算前從數(shù)據(jù)底板中按時間對應(yīng)關(guān)系提取數(shù)據(jù)完成實例化。

5結(jié)語與展望

水利專業(yè)模型是數(shù)字孿生平臺建設(shè)的核心任務(wù)之一，是孿生場景下各類水利業(yè)務(wù)邏輯能否實現(xiàn)高效、精準、穩(wěn)定模擬的關(guān)鍵。本文以通用化、可移植、易應(yīng)用為出發(fā)點，統(tǒng)籌兼顧水利部正在制定的《數(shù)字孿生流域模型平臺封裝注冊技術(shù)要求》，提出了一套水利專業(yè)模型的分層思路、構(gòu)建技術(shù)、封裝方法、發(fā)布模式及實例化運用方式，有利于將水利專業(yè)模型的建設(shè)方式從傳統(tǒng)以信息化單體項目為中心的“煙囪式”開發(fā)，轉(zhuǎn)化為以省、市、縣各級水利行業(yè)主管單位或流域開發(fā)管理機構(gòu)為中心的“集中式”開發(fā)，并按數(shù)據(jù)、模型和知識進行分類管理，從而實現(xiàn)“一次建設(shè)、永久應(yīng)用、持續(xù)積累、降本增效”，從根本上變“縱向條塊化無序擴展”為“橫向扁平式固本強基”，從而促進水利專業(yè)模型建設(shè)成果持續(xù)走向規(guī)范化和資產(chǎn)化。隨著未來水利數(shù)字孿生的建設(shè)面越來越廣，數(shù)字孿生流域、水網(wǎng)、工程、灌區(qū)等不同孿生對象之間，以及不同管理層級、不同業(yè)主單位之間的水利專業(yè)模型如何進行共享復用，如何把握好共建邊界，如何保障運行效率和調(diào)用安全性，以及如何滿足一定程度的差異化應(yīng)用需求等，還有待依托具體項目的實踐經(jīng)驗不斷進行探索和分析。

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（編輯：鄭 毅）