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1.构建黄河流域基础支撑能力
充分运用云计算、物联网等信息技术，在黄河流域升级新一代信息基础设施，在计算机上模拟黄河流域的水系、水网及各项水利治理管理活动，建立全要素真实感知的黄河流域及其影响区域数字化映射，构建多维多元高保真数字模型，强化物理流域与孪生流域的实时同步仿真运行，为“四预”功能运行提供支撑。
（1）建设新型信息基础设施
网络计算存储等基础设施高速发展为智慧黄河建设提供了高效的计算服务能力，为流域监管海量数据存储、处理提供保障。升级黄河信息网，改造网络核心设备和网信安全设备，打造高速、灵活、安全新一代信息骨干网络，构造全覆盖、全面支撑IPv6、下一代SDN架构黄河信息网；建设黄河云，充分整合利用已有计算、存储等基础设施资源打造新一代绿色节能安全稳定的黄河云数据中心。
（2）建立黄河流域数字底座
以黄河流域各类基础设施等为基础，以全流域数字地形为基石、干支流水系为骨干、水利工程为重要节点，构建以水利数据模型、水利空间网格模型、水工程BIM模型、监测感知数据等基准融合的多维多时空尺度数据模型，对物理流域及其影响区域进行全要素数字化映射，形成黄河流域的数字化场景，构建黄河流域的数字底座。
（3）构建黄河流域数字孪生平台
在黄河流域数字底座基础上，利用虚拟现实、增强现实等信息技术和专业模型方法，以黄河流域管理范围为边界、各项业务活动为主线、预报预警为关键环节，构建黄河流域数字孪生平台，在数据空间对黄河流域水利治理活动进行全息智慧化模拟，对可视化仿真模型和数字模拟仿真引擎进行渲染呈现，实现数字流域精准化模拟，支撑水安全要素预报、预警、预演、预案的模拟分析。
2.建设黄河大脑
（1）构建以知识图谱为核心的黄河流域大数据知识库
以监测数据、业务数据、跨行业数据和空间数据为基础，以水旱灾害防御、水资源优化配置为主线，利用图谱分析展示水利数据与业务的整体知识架构，描述真实世界中的江河水系、水利工程和人类活动等实体、概念及其关系。构建大数据存储管理智能服务能力，应用知识图谱技术串起业务数据、调度预案、业务规则、专家经验、历史场景等，实现黄河流域各类水利知识的共建共享与便捷查询。
（2）构建新一代数学模型体系
数学模型是智慧水利的核心和灵魂，要加快推进新一代模型研发，突破水利智慧化模拟“卡脖子”难题，为加快构建具有预报、预警、预演、预案功能的智慧黄河体系提供模型支撑。
在流域洪水（径流）预报方面，研发具有强物理基础、遥感大数据和高性能并行计算的新型分布式水文模型，提升精细化模拟和预报能力，研究多源信息融合的网格化数值预报技术，延长水文预报预见期。在泥沙预测方面，研究模型高速化、智慧化、精准化建模方案，推动传统模型升级换代。在水工程调度方面，研究流域水工程防灾联合调度模型、流域水工程综合调度模型等，提升流域水工程调度能力。在水资源管理应用方面，围绕水资源刚性约束制度落实，构建流域尺度的水资源动态监管与精细化调配模型，提升对流域水资源供需情势变化的动态评估能力，提高水资源动态监管能力。在数字化场景建设方面，研发具有仿真模拟和实时渲染的可视化模型，为物理流域提供高保真数字化映射，提供虚实融合的可视化场景。
（3）构建智慧化水利模拟引擎
智慧化模拟仿真是针对流域特定模拟仿真应用场景，根据数学模型仿真计算需要，调用实时数据、历史数据和其他特定数据，基于数字孪生流域，对水 利业务活动进行推演模拟、风险评估和可视化仿真，生成可行调度方案集，为制定预案提供支撑。智慧化模拟仿真包括水利业务场景信息要素提取、模拟仿真计算、调度实例管理。
①水利业务场景信息要素提取。针对特定模型仿真场景需求，形成以水系、行政区、水工程等节点信息为主的网络拓扑图，直观显示节点联系及水力联系，同时快速提取业务场景所需的河流、河段、水工程以及行政区社会经济等各类要素的基础信息、特征指标等信息，为特定场景下的仿真模拟提供数据支撑。
②模拟仿真计算。针对水利业务场景调度要求，灵活配置水利专业模型，也可通过模型组装形成新的模型，根据模型计算需求自动提取计算参数以及实时数据、历史数据和其他特定数据，基于可视化模型进行模型仿真计算，对仿真过程进行动态、实时的全要素分析、决策和优化，推动预报、预警、预演、预案全流程的仿真测试验证，并随时反馈到物理流域的相应对象、对应环节，指导物理流域的控制与运行，为调度方案的制定和执行提供智慧化决策支持。
③调度实例管理。将水利业务场景下的模型仿真计算成果形成调度实例库，对仿真计算实例从调度目标确定、业务场景构建、模型加载、模型启动条件以及参数选择、仿真过程监管等实际调度反馈进行全方位、全过程管理，能够对调度实例进行查询、分析和可视化管理。
（4）构建以黄河模拟器为核心的智慧流域
以黄河流域数字孪生平台为基础，以黄河大数据库、智能算法和水利引擎为核心，利用人工智能、大数据分析、人机交互等信息技术，以预演为反馈、知识为驱动，实现黄河流域各类治理管理行为实时同步运行、全面精准预警、超前仿真推演和动态数字预案，支撑黄河流域智慧化决策。
