大中型灌区是我国农业生产的主力军，其有效灌溉面积（5.1亿亩）占全国农田有效灌溉面积（9.88亿亩 ）的51.6%，每年灌区的粮食产量及经济作物占全国粮食总产量的50%以上（大型灌区28——30%，中型灌区20%以上），灌区的粮食生产关系着国家的粮食安全。大中型灌区是一个人工生态系统，人类在此区域活动强度大，不当的生产行为可能对该区域的生态系统造成负面影响。
近些年，随着灌区内人增、地减、地下水枯竭、地表水污染等问题的日益加剧及受极端天气引发的旱涝灾害情况增多，时间长、灾情重，给灌区的有序发展带来挑战。另外，就目前大中型灌区在运营和管理的过程中存在：灌区面积大，输水渠线长，管理用户多，生产和管理手段传统，管理效率不高，人力成本逐年增高，而服务能力跟不上等问题，严重制约了现代化灌区的建设，更无法适应现代化农业发展的需求。如何运用科学技术手段武装灌溉生产，统筹规划用水，保障灌溉生产的安全、高效、节水和用水、提高生产效率、降低生产成本、恢复生态环境；如何运用现代化管理理念提升运营管理水平以实现高效化、标准化管理及提高服务能力，优化组织架构以适应新形势下生产力发展的需求，这是所有大中型灌区下一步发展需要谋划的事情。
2019年水利部党组书记、部长李国英提出将智慧水利建设作为推动新阶段水利高质量发展的六大实现路径之一，并要求以数字化、网络化、智能化为主线，以数字化场景、智慧化模拟、精准化决策为路径，全面推进算据、算法、算力建设，加快构建具有预报、预警、预演、预案功能的智慧水利体系。
在水利部的坚强领导和大力支持下，山西省水利厅按照新形势新要求，积极推进数字孪生领域建设：
一、项目背景
根据《水利部办公厅关于印发数字孪生流域建设先行先试台 账的通知》(办信息〔2022〕138号)相关要求和“十四五”期 间智慧水利建设的重点任务安排，我省积极推进数字孪生流域建 设工作，以习近平总书记“十六字”治水思路和治水重要讲话指 示精神为指导，深入贯彻落实党中央、国务院有关重大决策部署。为做好相关建设工作，山西省水利厅成立了数字孪生智慧水利建设领导小组，并根据水利部部署积极开展数字孪生大禹渡灌区试点项目建设。
二、 工作进展及成果成效
(一)成立领导小组
2022年8月山西水利厅成立数字孪生智慧水利建设领导小组。由常建忠厅长任组长、分管信息化工作的王兵副厅长任副组长，领导小组办公室设在厅科技与外事处，负责统筹协调数字孪生建设相关工作。厅机关各业务处室分工协作，上下联动，全力推动山西省数字孪生智慧水利建设，强化数字引领，赋能水利工作。
(二)开展数字孪生大禹渡灌区先行先试工作
根据水利部部署，2022年4月我省正式启动“数字孪生大禹渡灌区先行先试”工作，并根据要求成立了数字孪生大禹渡灌区先行先试工作领导小组。小组成员由山西省水利厅、运城市水 务局、运城市大禹渡扬水工程服务中心、中国水利水电科学研究院等领导和专家组成。截至目前，已按时序要求完成《数字孪生大禹渡灌区先行先试实施方案》编写、评审和修改完善工作。8月完成项目建设招标工作。9月开始空间数据采集、底座建设及软件平台需求调研分析工作，10月完成软件系统设计(概要设计和详细设计)。各项工作正在有条不紊地开展中。
三、 特色亮点及进展情况
数字孪生大禹渡灌区先行先试工作是结合大禹渡灌区十四五续建配套与现代化升级改造项目开展实施的，根据建设需求在十四五建设期间将围绕“2+N”业务范畴，重点打造大禹渡灌区信息化“六个一”工程——“安全生产一条龙”、“工程管理一张图”、“党建标准化知识平台一盏灯”、“数字资产一本账”、“生态绿化一面旗”、“灌区面貌一视频”，初步完成数字孪生大禹渡灌区建设中要求的数字底板建设和部分监测感知、通信网络、信息基础环境、工程自动化控制等基础设施建设和软件平台搭建。
1.实现灌区泄洪防洪全过程监测，升级核心泵站安全运行与高效运行能力。探索实践通过搭建“梯级泵站联合调度模型”，初步实现灌区与核心泵站的“预报、预警、预演、预案”四预功能。
2.完善提高灌区安全运行监测及精准控制、精确计量、高效管理的能力。设置灌区“空天地”一体化数据监测体系，为优化调配用水和科学灌溉提供数据支撑。探索实践通过搭建“提、输、配、灌模型”，初步实现“以田间需水引导支斗农渠配水——干渠输水——泵站提水”的科学调配、节约用水的“孪生体系”。升级扩展现有灌区生产业务功能，实现水量缴费、用水计费、水量统计、报表打印和财务核算的全电子化流程管理。
3.建立完善在建工程、完工项目数字档案管理和工程安全数字轨迹巡检追溯系统。
4.结合党建标准化规范化建设，打造灌区管理知识经验平台。
5.为灌区建立灌区固定资产数字盘点和办公生产消耗用品电子管理的小程序或APP。
6.探索黄河高泥沙水的节水灌溉模式。
目前初步完成数字孪生大禹渡灌区数据底板灌区“一张图”无人机航拍作业，正在进行图上标绘水工建筑物、渠道设施及甄别田间信息等工作。根据灌区数据上云，控制本地的建设要求，完成灌区业务云平台的搭建。软件初步完成生产运营一条龙模块整体设计，包含上水总调，生产分调，泵站运行，缴费管理，报表管理等模块内容，其中基础信息的开发及缴费管理模块正在开发。