小清河蓄滞洪区是海河流域重要蓄滞洪区之一，位于永定河卢沟桥南侧、大清河流 域北支中上游，地跨北京市和河北省。小清河蓄滞洪区范围北起大宁水库，南至古城小 埝和小营横堤，东西部边界分为两段，北部北京市境内东西边界分别为永定河右堤和京 广铁路，南部河北省境内东西边界分别为白沟河左堤上延段及古城小埝和西部自然高 地。

永定河流域小清河蓄滞洪区主动防洪工程四预能力建设方案

根据《海河流域蓄滞洪区建设与管理规划》（海规计[2012]91 号），小清河蓄滞洪区 总面积 335km2，容积 2.86 亿 m3。其中北京市境内总面积 232km2（其中房山区境内 230.2km2，丰台区境内 1.8km2）。

1.1 建设背景

受台风“杜苏芮”北上与冷空气共同影响，7 月 28 日至 8 月 1 日，海河流域出现强 降雨过程，发生 1963 年以来流域性特大洪水。本次降水过程具有持续时间长、覆盖范 围广、累积雨量大、降水强度强的特点，子牙河、永定河、大清河流域发生编号洪水。 海河“23 ·7 ”流域性特大洪水，北京市小清河蓄滞洪区内受灾区域主要位于大石河两 岸，此次虽未启用大宁水库泄洪闸，一旦分洪，小清河蓄滞洪区内长阳建成区等地区将 造成严重损失。

小清河蓄滞洪区“四预”能力建设项目作为永定河流域小清河蓄滞洪区主动防洪工 程的一项重要任务，将从北京市境内小清河蓄滞洪区实际出发，结合北京市智慧水务/ 智慧城市规划部署，积极提升北京市小清河蓄滞洪区“四预”能力，强化智慧运用调度 管理，为小清河蓄滞洪区灾后恢复重建、防灾减灾救灾、保障人民群众生命财产安全等 方面提供数字化、信息化、智慧化支撑，实现数字赋能、实现水利高质量发展。

1.2 实施地点

北京市房山区小清河蓄滞洪区范围内。

1.3 建设目标

按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”总要求，基于蓄滞洪区已有水 利信息化建设基础，与相关各级部门资源充分共享，实现资源整合优化。以北京市小清 河蓄滞洪区重点防洪工程和区域为重点，积极推动新一代信息技术运用，以夯实北京市 小清河蓄滞洪区信息化设施为基础，以数字孪生平台为核心，初步建成具有预报、预警、预演、预案功能， 实现项目建设范围内智能协同管理的小清河蓄滞洪区防洪“四预”平 台（以下简称“四预”平台），具备良好的兼容性和可扩展性。实现北京市小清河蓄滞 洪区规范化建设管理运用的数字化映射、智能化模拟、前瞻性预演， 为蓄滞洪区精准防 洪调度、工程安全管理、避险转移、灾后评估提供技术支撑， 全力推进蓄滞洪区防洪规 范化发展。

1.4 建设任务

本项目建设任务主要包括主要包括信息化基础设施、数字孪生平台、智能业务应用、 网络安全保障体系四部分内容。

（1）信息化基础设施

完善水利感知网，构建天空地监测感知体系；完善蓄滞洪区水利通信网；搭建“四 预”平台计算存储环境；完善应用支撑等。

（2）数字孪生平台

充分共享相关各级部门已有数据、模型、知识资源， 构建具有北京市小清河蓄滞洪 区特色的数字孪生平台，实现蓄滞洪区内防洪工程全要素和运行管理全过程的数字化映 射。

（3）智能业务应用

建设北京市小清河蓄滞洪区智能业务应用系统，包括业务应用门户、综合决策支持、 防洪“四预”应用、工程运维管理、避险转移管理、灾损核查评估、移动应用等， 实现 蓄滞洪区防洪调度和工程安全运行、人民群众安全撤退转移、灾损评估分析和补偿管理 等工作，全面实现蓄滞洪区智能分析运用以及精细化和标准化管理，提升蓄滞洪区安全 运行管理水平。

（4）网络安全保障

依据网络安全相关法律法规标准规范，按照等级保护第二级信息系统的安全防护建 设要求进行网络安全建设和完善，保障系统持续动态的安全运转。

1.5 建设范围

本项目建设范围涉及北京市境内小清河蓄滞洪区，总面积 232km2，其中房山区境内 230.2km2，丰台区境内 1.8km2。包括信息化基础设施、数字孪生平台、智能业务应用、 网络安全保障体系四部分建设内容，具体工程建设范围如下：

（1）北京市境内小清河蓄滞洪区已有水利信息化建设成果的接入、整合。

（2）“永定河流域小清河蓄滞洪区主动防洪工程”以及“大宁水库泄洪闸至小清河 连通工程”中水利监测感知、自动化控制、通信网络等信息化相关建设成果的接入、衔接、融合。

（3）北京市范围内小清河蓄滞洪区“四预”能力建设项目中：水利监测感知、计 算存储、通信网络、应用支撑等信息化基础设施；数据底板、模型库、知识库、孪生引 擎等数字孪生平台；综合决策、“四预”应用、工程运维、避险转移、灾损核查等智能 业务应用；网络安全保障体系等内容的建设和完善。

（4）与房山区在建、拟建水务项目信息化项目成果的衔接；与北京市智慧水务、 北京模型、数字孪生永定河等信息化资源的共享实现。

1.6 建设工期

本项目建设总工期为 6 个月，其中项目实施周期为 5 个月，试运行期为 1 个月。质 量保证期为 6 年。

1.7 主要设计依据

1.7.1 法律法规

（1）《中华人民共和国水法》；

（2）《中华人民共和国航道管理条例》；

（3）《中华人民共和国节约能源法》；

（4）《中华人民共和国可再生能源法》；

（5）《中华人民共和国电力法》；

（6）《中华人民共和国建筑法》；

（7）《中华人民共和国清洁生产促进法》；

（8）《中华人民共和国防洪法》；

（9）《中华人民共和国测绘法》；

（10）《中华人民共和国网络安全法》；

（11）国家和北京市有关法律法规等。

1.7.2 指导文件

（1）《关于大力推进智慧水利建设的指导意见》（水信息〔2021〕323 号）；

（2）《北京市“十四五 ”时期智慧城市发展行动纲要》（京大数据发[2021]1 号）；

（3）《数字孪生流域共建共享管理办法》（水信息[2022]146 号）；

（4）《数字孪生流域建设技术大纲（试行）》（水信息[2022]147 号）；

（5）《数字孪生水利工程建设技术导则（试行）》（水信息[2022]148 号）；

（6）《水利业务“ 四预 ”功能基本技术要求》（水信息[2022]149 号）；

（7）《北京市智慧水务顶层设计》；

（8）《北京市防洪排涝规划》；

（9）《水利网络安全管理办法（试行）》；

（10）《关于永定河流域小清河蓄滞洪区主动防洪工程项目建议书（代可行性研究 报告）的批复》（京房山发改（审）〔2023〕232 号）；

（11）其他重要政策规定和文件报告。 1.7.3.标准规范

（1）《信息技术设备的安全》（GB4943-2019）；

（2）《安全防范工程技术规范》（GB/50348-2018）；

（3）《物联网系统接口要求》（GB/T 35319-2017）；

（4）《水闸安全监测技术规范》（SL 768-2018）；

（5）《水文基础设施建设及技术装备标准》（SL/T 276-2022）；

（6）《水利水电工程测量规范》（SL 197-2013）；

（7）《水利一张图空间信息服务规范》（SL 197-2013）；

（8）《全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范》CH/T 2009-2010；

（9）《基础地理信息数字成果元数据》GB/T 39608-2020；

（10）《数字航空摄影测量 控制测量规范》CH/T 3006-2011；

（11）《低空数字航摄与数据处理规范》GB/T 39612-2020；

（12）《倾斜数字航空摄影技术规程》GB/T 39610-2020；

（ 13）《 基础地理信息数字成果 1:500 、 1:1000 、 1:2000 数字正射影像 图》 CH/T9008.3-2010；

（ 14）《基础 地理信 息数字成果 1:500 、 1:1000 、 1:2000 数字 高程模 型》 CH/T9008.2-2010；

（15）《基础地理信息数字成果 1:5000、1:10000、1:25000、1:50000、1:100000 数 字高程模型》CH/T 9009.2-2010；

（16）《基础地理信息数字成果 1:5000、1:10000、1:25000、1:50000、1:100000 数 字正射影像图》CH/T 9009.3-2010；

（17）《数字孪生流域数据底板地理空间数据规范（试行）》（[办信息]325 号）；

（18）《三维地理信息模型数据产品规范》CH/T 9015-2012；

（19）《基础地理信息要素分类与代码》 GB/T 13923-2022；

（20）《水利信息分类》（SL 701-2014）；

（21）《实时雨水情数据库表结构与标识符标准》（SL 323-2011）；

（22）《基础水文数据库表结构及标识符标准》（SL 324-2013）；

（23）《水利工程代码编制规范》（SL 213-2012）；

（24）《信息技术软件生存周期过程》（GB/T 8566-2007）；

（25）《计算机软件测试规范》（GB/T 15532-2008）；

（26）《计算机软件可靠性和可维护性管理》（GB/T 14394-2008）；

（27）《水利网络安全保护技术规范》（SL/T 803-2020）；

（28）《信息安全技术网络安全等级保护基本要求》 (GB/T 22239-2019)；

（29）《信息安全技术网络安全等级保护实施指南》 (GB/T 25058-2019)；

（30）《信息安全技术网络安全等级保护测评要求》 (GB/T 28448-2019)；

（31）《信息安全技术网络安全等级保护定级指南》 (GB/T 22240-2020)；

（32）《水利信息系统运行维护规范》（SL 715-2015）；

（33）《建筑信息模型应用统一标准》（GB/T51212-2016）

（34）《建筑信息模型分类和编码标准》（GB/T51269-2017）；

（35）《水利水电工程信息模型设计应用标准》（T/CWHIDA 0005-2019）；

（36）《水利水电工程设计信息模型交付标准》（T/CWHIDA 0006-2019）；

（37）其他相关技术标准规范。

2 信息化基础设施建设技术要求

2.1 水利感知网

2.1.1 雨水情监测

（1）建设要求

结合小清河蓄滞洪区所在河段流域地形地貌特点、防洪调度管理需求及有关工程运 行管理需要，在治理范围内新建的分洪闸、拦河闸、退水闸位置布设水位观测站， 分洪 闸和退水闸设置闸上水位观测断面，拦河闸设置闸上和闸下观测断面，配置相应的观测 道路、断面标志、水准点（每个断面各设 1 个基本水准点、2 个校核水准点），每处布设 一套水位自动监测设施设备。水位站均采用 4G/5G 为主信道，北斗卫星为备用信道，将 水位/雨量信息上传到“ 四预 ”平台。

在拦河闸和退水闸位置各布设一个雨量监测设施，均采用翻斗式雨量计，并采用 4G/5G 为主信道，北斗卫星为备用信道，将雨量信息上传至“ 四预 ”平台，通过平台实 现面向上级部门的数据共享。

（2）主要技术指标

1）系统主要技术指标

工作制式：自报和应答相结合的混合工作体制 遥测项目：水位、雨量

传输信道：4G/5G、北斗卫星

误码率：4G 通信：≤1×10-5；卫星通信：≤1×10-6 系统平均无故障工作时间（MTBF）：不小于 6300h；

系统畅通率：＞95%；

系统的响应速度：满足 20min 内完成一次全系统实时数据收集、处理和转发的要求。

2）水位传感器

水位观测采用雷达水位计，其技术指标如下： 精度： ±3mm。

分辨率 0.1mm。 量程： 0～20m。

温度范围：-30℃~+70℃。

输出电流：4～20mA，（电源：电池：12VDC 或 220VAC/12～24VDC。） 材料：仪器表面为塑料，触角天线为不锈钢，IP65 防护等级。

3）雨量传感器

本项目中雨量传感器设备选用翻斗式雨量计，同时配备相应的固态存储器，其技术 指标应满足：

承雨器内径：200mm 分辨率（精度）：1mm 测量误差：<±3%

最大雨强：8mm/min

防堵塞：传感器应有防堵、防虫、防尘措施 工作温度：-35℃~+55℃ ,相对湿度： 95% 可靠性指标：传感器的 MTBF 不小于 16000h；

传输存储：固态存储器； 供电系统：太阳能供电。

（3）主要工程量清单

3.2 模型库

在充分共享调用水利部、流域管理机构、北京市水务局已有水利专业模型、智能模 型建设成果基础上，围绕小清河蓄滞洪区防洪“四预”、蓄滞洪区安全等目标，构建具 有北京市小清河蓄滞洪区特色的水利专业模型、智能模型、知识模型， 通过模拟仿真引 擎，支撑业务应用系统的模拟仿真与推演分析。

3.2.1 水利专业模型

（1）平面二维水动力模型

选取蓄滞洪区（232km2）作为模拟对象，通过平面二维洪水演进模型的模拟，可模 拟泄洪、外洪或者内涝情况下洪水在地表的发展过程， 评估洪水的洪水到达时间、淹没 范围、淹没时间等关键指标，为防洪减灾提供数据支撑。

（2）建成区内涝模型

选取蓄滞洪区内部建成区（17.5km2）作为模拟对象，对降雨径流过程进行动态模拟， 得到任一子汇水区在任一时刻的降雨径流过程模拟结果，并且对雨水管网中的每段管段 以及河道径流过程进行模拟，为建成区防洪排涝提供数据支撑。

3.2.2 智能识别模型

建设视频图像 AI 识别模型，从视频图像等数据中挖掘水利对象特征，实现对淹没 变化、入侵检测和识别等水利对象特征的自动识别。

3.2.3 可视化模型

构建北京市小清河蓄滞洪区周边自然背景（如不同季节白天黑夜、不同量级风雨雪 雾、日照变化、光影、水体等背景） 可视化渲染模型、闸门等工程上下游流场动态可视 化拟态模型（如闸前闸后、堤防等重点区域）、转移避险等可视化模型、水利机电设备 操控运行模型（如各类启闭机开启关闭等状态）等，能够基于真实数据，实现对河道、 拦河闸坝、堤防、避险场所等各类场景的真实可视化仿真模拟。

3.2.4 工程量清单

表 3.2-1 模型库主要工程量清单

序号

名 称

基本要求

单位

数量

备注

1

水利专业模型

平面二维水动力模型

详见招标工程量清单

项

1

建成区内涝模型

详见招标工程量清单

项

1

2

视频图像 AI 识别模型

详见招标工程量清单

项

1

3

可视化模型

自然背景可视化

详见招标工程量清单

项

1

流场动态可视化

详见招标工程量清单

项

1

水利工程可视化

详见招标工程量清单

项

1

3.3 知识库

水利知识基于知识引擎挖掘蓄滞洪区水利信息数据价值，主要包括防洪调度、工程 安全、业务规则等知识搭建， 支撑正向智能推理和反向溯因分析，为决策分析提供支撑。

3.4 孪生引擎

主要包括数据引擎、模拟仿真引擎、知识引擎的建设。

3.4.1 数据引擎

（1）数据汇聚

实现多源异构数据实时汇集、标准存储、及时更新、多模块服务、全链路可视化监 控，支撑各业务中数据资源汇集调度的统一管控，为上层业务的数据及模型应用提供支 持。

（2）数据治理

对汇集的各类数据按要素进行分类分层，同时进行数据校验、校核、有效性检查、 手工清洗和译报处理。实现归集库中各类数据的标准统一化，提升数据质量。

（3）数据挖掘

对治理后的标准化数据，提供自助式的探索分析并借助图表从多个维度进行数据价 值的挖掘。

（4）数据服务

实现数据交换与共享、数据资源管理、地图发布等服务。

3.4.2 模拟仿真引擎

主要包括 GIS 引擎、BIM 引擎、可视化引擎和服务发布等内容。

（1）GIS 引擎

为“四预”平台提供各类地图服务、空间信息处理与分析服务，以及空间数据管理 功能。

（2）BIM 引擎

支撑数字孪生平台对建筑信息模型的集成，模型中的各种信息始终整合于一个三维 模型信息数据库中，为工程管理和可视化服务提供数据支撑。

（3）可视化引擎

创建、呈现和交互 3D 图形的系统，提供对高质量数据分析成果的可视化模型的支 撑能力，包括可视化组件服务、可视化渲染服务、可视化模板定制服务、可视化场景定 制服务等。

（4）服务发布

支持场景服务托管，可将配置完成的三维场景发布为云服务，支持网页浏览和二次 开发调用。

3.4.3 知识引擎

实现多类型知识，如知识图谱、FAQ 问答、数据表格等类型知识的综合性管理，基 于知识库进行综合应用。

3.4.4 工程量清单

表 3.4-1 孪生引擎主要工程量清单

序号

名 称

基本要求

单位

数量

备注

1

数据引擎

数据汇聚

详见招标工程量清单

项

1

数据治理

详见招标工程量清单

项

1

数据挖掘

详见招标工程量清单

项

1

数据服务

详见招标工程量清单

项

1

2

模拟仿真引擎

GIS 引擎

详见招标工程量清单

项

1

BIM 引擎

详见招标工程量清单

项

1

可视化引擎

详见招标工程量清单

项

1

服务发布

详见招标工程量清单

项

1

3

知识引擎

详见招标工程量清单

项

1

4 智能业务应用建设技术要求

立足数字化场景搭建、智慧化模拟、精准化决策， 搭建完善、高效、智慧化的业务 应用体系，提升蓄滞洪区安全运行管理水平，实现防洪安全“四预”、安全避险转移。 主要功能包括业务应用门户、综合决策支持、防洪“四预”应用、工程运维管理、避险 转移管理、灾损核查评估和移动应用七部分。

4.1 业务应用门户

建设业务门户，针对当前各业务系统，以热点追踪、事件驱动为切入点， 自动收集 相关信息，展示当前北京市小清河蓄滞洪区总体情势。实现历史相似方案集的查询分析， 实时条件下的情势模拟，未来一段时间的态势预判。包括个性化首页、系统导航、平台 管理等内容。

4.2 综合决策支持

基于可视化场景，提供宏观浏览和微观信息展示功能，主要包括可视化场景、信息 浏览查询、综合监测信息展示、“四预”信息展示、综合决策会商等内容建设和功能实 现。

4.2.1 可视化场景

基于 BIM+GIS 技术建设三维可视化场景，对本项目各类数据成果进行二三维数据 预处理并统一入库管理，实现地图操作、三维漫游等功能， 同时制作专题图层，为北京 市小清河蓄滞洪区可视化管理提供支撑环境。

4.2.2 信息浏览查询

主要支持 PC 端查询和移动端查询。PC 端查询基于 GIS 进行，移动端查询则支持 按照行政区划和要素类别分别进行查询。移动端查询主要内容为水利要素查询以及实时 监测数据工程共享运行状态等信息查询。

4.2.3 综合监测信息展示

动态展示蓄滞洪区雨水情实时监测信息、工程安全、视频监测预警信息及关键指标 统计分析成果。

4.2.4“四预”信息展示

对接防洪“ 四预 ”态势预报、灾害预警、仿真预演、运用预案等主要信息的展示和 功能模块的对接，提供综合决策和会商支持。

4.2.5 综合决策会商

实现各项监测数据及防洪“ 四预 ”、工程运维管理、避险转移处置分析、灾损核查 评估等专题信息的汇总、展示，提供综合决策和会商支持。

4.3 防洪“四预”应用

基于防洪“四预”数字化场景，通过水利专业模型、蓄滞洪区运用规则等知识的优 化迭代应用，实现蓄滞洪区洪水过程模拟，防洪形势分析、调度预演评估、方案优选推 荐等防洪智能应用。

4.3.1 态势预报

实现不同时空分辨率、不同预见期的降水预报产品与洪水预报无缝衔接， 提高洪水 预报精度，最终为决策者实施科学调度与精细调度提供数据支撑。

4.3.2 灾害预警

以蓄滞洪区及上游降雨、洪水等预报结果为基础，结合本项目灾害预警阈值及实际， 对洪涝灾害等进行预警管理。

4.3.3 仿真预演

通过定义蓄滞洪区雨水情、工情、下垫面、防洪调度、工程运行启用、避险转移应 急处置等边界条件，动态模拟预演洪水演进、防洪调度、人员撤退避险等过程。

4.3.4 运用预案

在预演基础上，滚动迭代优化蓄滞洪区工程安全运行、防洪调度、蓄滞洪区运用、 避险转移、应急抢险、防汛物资管理等应对措施，有效提高预案的科学性和可操作性， 并将优化比选分析结果推送给综合决策支持系统。

4.4 工程运维管理

基于数字化场景，实现蓄滞洪区防洪工程档案管理、安全监测预警、工程运行维护、 工程巡查管护、工程安全评估等工作， 提高数字化、可视化、智能化管理水平， 提升蓄 滞洪区水利工程运行维护管理质量。

4.4.1 工程档案管理

汇集蓄滞洪区内防洪工程名称、地址、规模、类别、管理单位等工程基础信息， 以 及防洪工程的结构化和非结构化资料，对其进行数字化转换。

4.4.2 安全监测预警

实现工程安全监测信息关联展示、闸门启闭状态、工程安全运行状态展示； 实现工 程安全监测和运行状态预警信息、报警提示展示； 实现预警信息推送，并完成预警信息 的存储、删除等管理功能。

4.4.3 工程运行维护

对北京市小清河蓄滞洪区内重要闸门、泵站、堤防的运行信息进行维护管理， 通过 系统即可查询、统计其运行状态等基本运行信息，为后续存档提供基础支撑。

4.4.4 工程巡查管护

实现基于高精度定位的蓄滞洪区防洪工程巡查管护。对于巡检过程中发现的问题通 过移动端及时反馈至属地管理部门责任人，并进行跟踪反馈和记录。

4.4.5 工程安全评估

对小清河蓄滞洪区防洪工程、生产生活环境安全等开展全面的工程安全评估工作。 实现分析评估结果的图表联动浏览查询、统计分析、报告生成和管理等功能。

4.5 避险转移管理

基于数字化场景，通过已有数据整合、功能衔接， 实现避险转移信息管理、风险态 势分析、避险转移跟踪、处置结果评估等功能。

4.5.1 避险转移信息管理

基于 PC 端和移动应用相结合的方式进行蓄滞洪区信息上报管理，并同步至相应数 据库中。

4.5.2 风险态势分析

基于防洪“四预”分析数据，实现避险转移安置相关分析，确定就地安置和转移安 置村庄名称以及人口数量，生成避险转移方案，实现方案比选和管理。

4.5.3 避险转移跟踪

实现避险转移过程跟踪、应急处置、防汛应急和救援物资分配、设备分配、应急处 置上报等功能。

4.5.4 处置结果评估

实现避险转移处置结果的图表联动浏览查询、统计分析、评估报告的生成和管理等 功能。

4.6 灾损核查评估

基于数字化场景，实现灾损台账管理、灾损查询统计、灾损补偿管理等功能。

4.6.1 灾损台账管理

实现北京市小清河蓄滞洪区基本情况、工程设施情况等台账上报、编辑、审核、更 新、增删、查询、统计等功能。

4.6.2 灾损查询统计

实现灾损信息的统计、分析、图表和分析评估报告的生成等功能。

4.6.3 灾损补偿管理

开展灾损与补偿关系智能分析，具备灾损补偿监督管理功能和信息更新。

4.7 移动应用

4.7.1 综合监视预警

在移动端实现实时监测及共享数据以及视频监视画面的远程查看功能。

4.7.2 工程巡查管护

巡检人员发现问题后通过移动应用端将问题上报，支持手机拍照和小视频拍摄和上 传及问题反馈等功能。

4.7.3 应急处置上报

实现防洪应急处置工作中移动端的数据上报工作。

4.7.4 财产登记上报

实现移动应用端的财产登记上报工作，并同步至相应数据库中。

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