T/CI 257-2023 数字孪生水利工程质量评价

ICS93.160

CCSP55

T/CI257—2023

数字孪生水利工程质量评价

Qualityevaluationfordigitaltwinofhydraulicengineering

2023-12-28发布2023-12-28实施

中国国际科技促进会发布

中国标准出版社出版

T/CI257—2023

目次

前言……………………………Ⅲ

引言……………………………Ⅳ

1范围…………………………1

2规范性引用文件……………1

3术语和定义…………………1

4基本规定……………………2

5评价方法……………………3

6信息化基础设施……………4

7数字孪生平台………………6

8业务应用……………………9

9网络安全体系………………11

10保障体系…………………12

附录A（资料性）数字孪生水利工程质量评价工作表……………………13

参考文献………………………20

Ⅰ

T/CI257—2023

前言

本文件按照GB/T1.1─2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由中国水利水电科学研究院、水发规划设计有限公司提出。

本文件由中国国际科技促进会归口。

本文件起草单位：中国水利水电科学研究院、水发规划设计有限公司、广东粤港供水有限公司、浙江

滴石信息技术有限公司、水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院、博纳斯威阀门股份有限公

司、河北省水利科学研究院、安丘市水利建筑安装公司、贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司、河南

省水务规划设计研究有限公司、北京五一视界数字孪生科技股份有限公司、中水三立数据技术股份有限

公司、上海市水务规划设计研究院（上海市海洋规划设计研究院）、太极计算机股份有限公司、山东智洋上

水信息技术有限公司、佛山市玉凰生态环境科技有限公司、内蒙古自治区水利科学研究院、长江信达软件

技术（武汉）有限责任公司、海丝埃睿迪数字科技有限公司、山东金至工程咨询有限公司、杭州华辰电力控

制工程有限公司、汇杰设计集团股份有限公司、康立时代建设集团有限公司、天台智能制造研究院、华北

水利水电大学、河北工程大学、新疆北方建设集团有限公司、天宇利水信息技术成都有限公司、中亿丰建

设集团股份有限公司、中安云智（北京）安防技术研究院有限公司、北京洁水清源生态环境科技有限公司。

本文件主要起草人：付意成、王超、潘志权、徐贵泉、王海军、马素英、付银环、申献平、刘文锴、张奇伟、

汪皓、王东福、刘彩霞、张海兰、韩甦、胡芳华、罗心暖、傅清松、王帅、邱建贺、鲍春飞、胡志坤、张永平、

崔德新、巴图、王潇潇、王延昌、佘凯、沈欣、曾勇、牛一鸣、朱自辉、李志峰、杨开智、张伏祥、付长文、杨运、

陈兴涛、于子铖、马以宏、荣钦彪、刘艳丽。

Ⅲ

T/CI257—2023

引言

为贯彻落实国家网络强国、推动水利高质量发展、加快构建智慧水利体系整体部署，推进数智治水体

系建设进程至关重要。本文件按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”的智慧水利建设工作要

求，在充分调研学习水利部《关于大力推进智慧水利建设的指导意见》《智慧水利建设顶层设计》《“十四

五”智慧水利建设规划》《“十四五”期间推进智慧水利建设实施方案》等系列文件并总结国内先进实践经

验基础上，立足数字孪生水利工程建设内容和特点，以问题和需求为导向，制定《数字孪生水利工程质量

评价》团体标准。

本文件依托水利部《数字孪生水利工程建设技术导则》中提出的基础版和提高版要求，通过对国内先

进实践经验进行总结，从便捷性和实用性的角度出发，提出了“等级认定+评定得分”的质量评价方法，为

数字孪生水利工程质量评价提供技术支撑。

Ⅳ

T/CI257—2023

数字孪生水利工程质量评价

1范围

本文件规定了数字孪生水利工程质量评价的方法、指标要求和等级划分。

本文件适用于大中型水利枢纽工程数字孪生建设的质量评价；也适用于大中型引（调）水工程及河湖

治理工程中涵闸、泵站等重要节点数字孪生建设的质量评价。其他水利工程数字孪生建设的质量评价可

参照执行。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件的必不可少的条款。其中，注日期的引用文

件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T22239信息安全技术网络安全等级保护基本要求

GB/T22240信息安全技术网络安全等级保护定级指南

GB/T50138水位观测标准

GB50174数据中心设计规范

GB50179河流流量测验规范

SL219水环境监测规范

SL612水利水电工程自动化设计规范

SL714水利水电工程施工安全防护设施技术规范

SL/T782水利水电工程安全监测系统运行管理规范

SL/T797水利空间数据交换协议

SL/T803水利网络安全保护技术规范

SL/T812.1—2021水利监测数据传输规约第1部分：总则

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

数字孪生水利工程digitaltwinofhydraulicengineering

以物理水利工程为单元、时空数据为底座、数学模型为核心、水利知识为驱动，对物理水利工程全要

素和建设运行全过程进行数字映射、智能模拟、前瞻预演，与物理水利工程同步仿真运行、虚实交互、迭代

优化，实现对物理水利工程的实时监控、优化调度的新型基础设施。

3.2

信息化基础设施informationinfrastructure

为水利信息化提供基本信息的采集、传输和存储的各种软件和硬件的总称。

注：信息化基础设施主要包括水利信息采集设施、水利专网和水利数据中心等设施。

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3.3

数字孪生平台platformofdigitaltwin

由数据、模型、知识等资源及管理、表达、驱动等资源引擎组成的服务平台，提供在网络空间虚拟再现

真实水利工程管控能力，为工程安全智能分析预警、防洪兴利及智能调度等业务应用提供支撑。

3.4

数据底板database

由地理空间数据、基础数据、监测数据、业务管理数据、外部共享数据等构成的数字孪生水利工程数

据基础。

注：地理空间数据按照数据精度和建设范围分为L1、L2、L3三级。

3.5

水利专业模型hydraulicprofessionalmodel

包括机理分析模型、数理统计模型、混合模型等三类。

3.5.1

机理分析模型mechanismanalysismodel

基于水循环规律，用数学的语言和方法描述物理流域的要素变化、活动规律和相互关系的数学模型。

3.5.2

数理统计模型mathematicalstatisticsmodel

基于数理统计方法，从海量数据中发现物理流域要素之间的关系并进行分析预测的数学模型。

3.5.3

混合模型hybridmodel

将机理分析与数理统计进行相互嵌入、系统融合的数学模型。

4基本规定

4.1一般要求

4.1.1数字孪生水利工程质量评价应以工程项目的建设内容及应用情况为对象进行评价。

4.1.2评价工作应通过建立评价指标体系，科学、量化地对数字孪生水利工程质量及应用进行评价，突出

数字孪生水利工程建设管理的前瞻性，强化全过程管理的重要性。

4.2评价与等级划分

4.2.1数字孪生水利工程质量评价应采用“等级认定+评定得分”的形式。

4.2.2应用项数据资料、应用情况应真实有效。

4.2.3应用项评价应包括信息化基础设施、数字孪生平台、业务应用、网络安全体系共4大类，64项应

用项。

4.2.4应用项由“基础项”与“提高项”构成。原则上“基础项”为该应用项应达到的基本要求，“提高项”为

该应用项的提高版标准。

4.2.5数字孪生水利工程等级认定分为一星级、二星级、三星级。

4.3评价程序及原则

4.3.1数字孪生水利工程质量评价应由申报单位申请，在自评合格、确定拟参评等级并提交相关材料后，

由主管部门组织评价。数字孪生水利工程报评申请表见附录A表A.1（参考SL/T812.1—2021）。

4.3.2主管部门组织专家进行现场评价，评价时建设、设计、施工、运行管理等相关单位均应参加。

2

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4.3.3评价程序按图1进行。

图1评价程序

4.3.4评价过程应遵循如下原则。

a）预测性原则。应对数字孪生水利工程建设的历史和现状进行评价，评价结果应能反映数字孪生

水利工程质量未来走势。

b）导向性原则。数字孪生水利工程质量状况应对主管部门的管理决策下达和措施实施具有导

向性。

c）综合性原则。数字孪生水利工程质量管理工作范围应综合化，满足社会和人民群众对数字孪生

水利工程建设的要求。

d）客观性原则。数字孪生水利工程质量评价的数据和资料应全面可靠，评价人员和评价标准应客

观公正。

e）系统性原则。评价指标及标准在层次和时序上应形成一个有机体系，正确反映数字孪生水利工

程质量评价的系统性结果。

f）规范性原则。数字孪生水利工程质量评价应依据已有的标准和方法，根据设定的方案或程序进

行，评价结果的表达应符合固定的格式要求。

g）动态发展原则。数字孪生水利工程质量评价标准应着眼于未来的发展和变化预测。

4.4评价阶段

4.4.1主管部门应在报评单位提交报评材料后30日内进行第一次过程评价，评价方式应采用系统平台

检查与现场抽查相结合的形式。

4.4.2应主要评价数字孪生水利工程建设方案与现场建设实效的一致性。

4.4.3应采用动态评价的方式，动态评价宜以3个月为周期进行，主要对前一次过程评价项进行复核，对

新增项进行评价。

4.4.4动态评价过程中，信息化基础设施及系统平台均应运转正常，评价专家对运行不正常的信息化基

础设施及系统平台提出整改意见和整改完成时间，相关单位在整改期内完成整改，该项仍视为合格项，否

则视为不合格项。

4.4.5报评单位在评价阶段需更改参评等级的应重新提交报评材料。

5评价方法

5.1一般要求

5.1.1一星级数字孪生水利工程：64项“基础项”原则上全部符合要求。

5.1.2二星级数字孪生水利工程：在一星级数字孪生水利工程基础上，“信息化基础设施”“业务应用”方

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面增加不少于16项“提高项”，所有应用项的“基础项”“提高项”全部满足要求。

5.1.3三星级数字孪生水利工程：在二星级数字孪生水利工程基础上，“数字孪生平台”“网络安全体系”

方面增加不少于13项“提高项”，所有应用项的“基础项”“提高项”全部满足要求。

5.1.4基础项评价方法应符合表1的规定。

表1基础项评价方法

评分要求结论说明

满足指标要求合格—

不满足指标要求不合格该项一票否决

5.2分数排名

5.2.1在等级认定（一星级、二星级、三星级）的基础上，同一星级内报评工程应按所有“提高项”进行评

分，实际得分应为所有应用项“提高项”得分之和。

5.2.2数字孪生水利工程“提高项”应用情况应按表2评价。

表2数字孪生水利工程“提高项”评分标准

评分要求评分

运行优良，数据完整，全部满足指标要求6~10

运行正常，数据基本完整，部分满足指标要求1~5

未实质运行，数据缺失严重，不满足指标要求0

5.3评价资料

5.3.1数字孪生水利工程质量评价资料应按规定收集、记录、整理、分析、总结、存档。

5.3.2数字孪生水利工程质量评价表包括但不限于表A.2、表A.3的内容。

6信息化基础设施

6.1监测感知设施

6.1.1一般要求

应采用共享、自建（新建或改造）等方式，扩展监测项目，加大监测密度，提高监测频次，为数据底

板提供全要素实时感知数据。

宜建设统一的监测汇集平台，集中接收、管理各类监测感知数据。

应采用专业传感器采集、视频监控、巡视巡查等监测感知方式，宜采用卫星遥感、高清视频、无人

机、无人船、地面和水下机器人等新型监测手段与传统监测手段结合使用。

应加强应急监测能力建设，配备相应人员队伍、技术装备，定期开展应急监测演练。

监测感知设施的设置应遵守GB/T50138、GB50179、SL219、SL/T782等国家及行业主管部

门相关文件的规定。

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6.1.2水文监测

水文监测应因地制宜建设配套水文设施，监测项目应包括但不限于雨量监测、水位监测、流量监测、

泥沙监测、水质监测等。

6.1.3工程安全监测

工程安全监测应覆盖工程建（构）筑物、金属结构、机电设备等，大型和重要中型水利工程监测项目应

包括但不限于变形监测、渗流监测、应力应变及温度监测、环境质量监测、运行状态监测、险情监测、工程

专项监测、巡视检查及工程安全预警等。

6.1.4其他监测

应对工程重要部位、主要建（构）筑物和核心生产区进行安防监控。

应对信息基础环境、通信网络、监测设备、工程机电设备的运行状态进行实时在线监控。

应根据需要开展取水监测计量，水质、水生态、土壤墒情、水土保持、岸线变化和利用、地质、通航

状况等监测。水质监测可共享生态环境部门的监测数据，也可根据需要，依据SL219—2013在入库、出

库等重要断面布设监测断面。土壤墒情监测可共享国家墒情站、地方墒情站的监测数据。

6.2通信网络设施

6.2.1数字孪生水利工程网络按功能分为业务网、工控网等不同网络。

6.2.2工控网应分为实时控制区和过程监控区（非实时控制区），业务网应分为信息管理区和互联网服

务区。

6.2.3实时控制区用于部署控制工程设备运行的系统、模块，PLC（ProgrammableLogicController，可编

程逻辑控制器）、SCADA（SupervisoryControlandDataAcquisitionSystem，数据采集与监视控制系统）等

应部署在该区域。

6.2.4过程监控区用于部署工控系统监测与管理系统、模块，运行监测系统、故障诊断系统、生产数据分

析系统等应部署在该区域。

6.2.5信息管理区应用于部署数字孪生平台、生产管理系统等。

6.2.6互联网服务区应用于部署为互联网提供服务的系统。

6.3自动化控制

6.3.1应建设工程自动化控制系统，对工程闸门、泵站、船闸、发电机组等进行自动化控制（参考

SL612）。

6.3.2工程自动化控制系统应具备运行监控能力，实时监测控制设备运行状态。

6.3.3工程自动化控制系统应采用现地控制和远程控制，宜根据实际进行远程自动化控制升级改造。

6.3.4工程自动化控制系统应符合SL612、SL714等国家及行业主管部门相关文件的规定。

6.4信息基础环境

6.4.1机房环境

应结合数字孪生水利工程计算存储建设规模扩充与优化机房环境。

应根据相关机房管理制度及安全管理制度进行规范管理。

机房设计应遵守GB50174等国家及行业主管部门相关文件的规定。

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6.4.2计算存储

应结合数字孪生水利工程的算力需求，采用自建云、物理服务器共享行业云、政务云等数据，形

成数字孪生水利工程计算存储环境。

计算存储资源应在当前需求基础上预留冗余和发展空间，满足后续功能扩展升级需要。

6.4.3会商调度中心

应结合实际需要建设完善工程会商调度中心，用于方案预演、会商研判、应急指挥等，支持大中小屏

多屏联动，支持现地站、各级管理部门视频会商接入，实现多业务场景一体化展示。

7数字孪生平台

7.1应用支撑平台

7.1.1应结合数字孪生水利工程特点，搭建数字孪生平台，应用支撑平台包括但不限于地理信息、数据

库、中间件等。

7.1.2应具备统一认证、统一门户、运维监控、日志采集、空间信息分析、信息交换、报告生成等功能。

7.1.3应建设支持多网络多协议接入的物联网平台，包括连接管理、设备管理、数据管理、业务支撑以及

系统管理，提供从设备接入到数据共享全流程过程，并具备设备运行和数据异常报警功能（参考

GB/T22240）。

7.2数据底板

7.2.1地理空间数据

在共享水利一张图地理空间数据的基础上，应采用卫星遥感、无人机倾斜摄影、激光雷达扫描建

模、BIM等技术，细化构建工程L2级和L3级地理空间数据。

地理空间数据精度和更新频次应满足模型分析计算、业务运行等需求。

地理空间数据应符合国家及行业主管部门相关文件的规定。

数据更新频次应符合国家及行业主管部门相关文件的规定。

应建有地理空间库，通过服务接口共享接入已有基础地理空间数据。

数据交换应遵守SL/T797的规定。

7.2.2基础数据

应获取各类水利对象的特征数据，主要包括流域、水系、河渠、湖库等对象，各类建（构）筑物、机

电设备等水利工程类对象，水文监测站、工程安全监测点、水事影像监视点等监测站（点）类对象，工程运

行管理机构、人员、资产等工程管理类对象。

基础数据表征宜参照SL/T809，应对所有对象进行统一编码，根据业务需要应实时或定期更新。

7.2.3监测数据

应通过各类监测感知手段获取水利工程的监测数据，主要包括视频监控数据、水情监测数据、水

质监测数据、工程安全监测数据等。

监测数据传输应遵守SL/T812.1—2021的规定。

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7.2.4业务管理数据

应获取业务管理中产生的数据，主要包括视频监控数据、水情监测数据、水质监测数据、工程安

全监测数据、温度数据等。

业务管理数据应根据业务需要同步更新。

7.2.5外部共享数据

地方政府、水利部门等有关部门或机构应共享获取流域雨水情数据，上级部门下达的调度指令，

工程运行调度影响的人口、土地利用等社会经济数据，以及突发事件、生态环境、渔业、气象、遥感、航运等

数据。

外部共享数据应根据业务需要同步更新。

7.3模型库

7.3.1水利专业模型

应构建机理分析模型，用于工程建设前后的变形分析、渗流渗压分析、应力应变分析、不同频次

来水预报、水库蓄水淹没分析、库区及影响区洪水演进分析、水流泥沙运动、工程综合调度等。

应构建数理统计模型，应用于水文水资源预测预报、安全监测数据异常识别、工程安全预测预

警、工程安全状态评估、下泄流量泄洪道监测分析、机电设备故障诊断分析等。

应将机理分析与数理统计进行相互嵌入、系统融合，构建混合模型，提升模型准确率。

7.3.2智能识别模型

应构建遥感、视频、音频智能识别模型，自动识别包括但不限于河湖“四乱”、生产建设项目扰动、

地表水体、取水工程、岸线与河势、灌溉面积、下垫面地表覆盖、工程变形、水尺水位、闸门启闭、涉沙船、工

程车、安全帽、漂浮物、垃圾堆、人员入侵、水体颜色等。

模型指标参数或技术要求应符合国家及行业主管部门相关文件的规定。为实现数据有效获取、

视频准确识别、语音清晰辨别，模型参数确定或技术应用过程中应遵循如下规定：

a)遥感识别

1）应采用线下、线上方式，通过多源遥感影像的处理、识别，进行下垫面信息的提取与变化监

测分析；

2）应具备场景化典型应用，包括但不限于河湖“四乱”解译、洪灾影响范围分析、水质监测评

估等；

3）应构建遥感监管应用，具备识别结果管理、历史多期对比、问题报告生成、数据汇总分析等

功能；

4）应形成遥感识别⁃人工复核⁃问题下发⁃整治审核的过程化监管，跟踪问题整治进程。

b)视频识别

1）应通过数据预处理、模型训练、模型调优、模型测试等过程，提高视频识别性能与准确度；

2）应具备场景化典型应用，包括但不限于河湖“四乱”、闸门启闭、入侵影响、水面漂浮物、水尺

读数等事件行为的检测识别；

3）应支持自定义规则，主动触发报警推送、现地喊话警告及事件记录功能；

4）应在内置算法的基础上，支持定制化算法及平台需求的开发。

c)语音识别

1）应利用语音识别、语音合成等技术，构建语音识别模型；

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2）应具备场景化典型应用功能，包括但不限于信息发布、会商调度、运维服务等；

3）应支持语音录入、语音查询、文件转化等人机交互应用，实现日常调度的智能化操作（参考

GB50174）；

4）应开发语音应用管理平台，支持个性化设置、指令标识、效果识别优化、接口服务。

7.3.3可视化模型

应依托数据底板地理空间数据、监测数据和水利专业模型、智能识别模型，构建水利工程自然环

境演变、工程上下游流场动态变化、水利工程、水利机电设备操控运行等可视化模型。

应基于统一时空基准，集成BIM（BuildingInformationModeling，建筑信息模型）等多源异构数

据，对各类要素及其组合进行图式和渲染表达，直观形象地展示水利对象的真实状态和变化过程，并满足

水利工程业务应用的综合展示和仿真模拟等功能调用的需求。可视化模型应具有如下特点：

a）工程自然环境演变应包括DEM（DigitalElevationModel，数字高程模型）、DOM（DigitalOrtho⁃

phot