每当汛期来临，连日暴雨，会让湖泊河流水位快速升高，防汛形势变得严峻而复杂。
在《水利部关于开展数字孪生流域建设先行先试工作的通知》提出加快建设数字孪生流域和数字孪生工程，是指利用先进的信息技术和数据分析手段，对流域和水利工程进行数字化建模和仿真，实现全面预测、预警、预演、预案功能，按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”的要求，推进算法、算据、算力的建设，实现物理流域全要素和水利治理管理全过程的数字化映射和智能化模拟。具体一般包括“数据建设、算法建设、算力建设”
水资源”四预“架构体系建设的技术路线为预报→预警→预演→预案。
四预的内容
在智慧水利中，四预是指预报、预警、预演、预案
预报是基础
利用降水、水位、流量等实时监测信息和气象降水预报信息等，对水位、流量、水量、淹没影响等水安全要素进行统计，采用基于数理统计和数据挖掘技术等数学模型的方法，分析研判可能出现超警戒水位或超保证水位的河段、可能出现超汛限水位(防洪高水位、设计水位等)的水库湖泊、可能出现的编号洪水等，对水安全要素发展趋势作出不同预见期的定量或定性分析，提高预报精度，延长预见期。
例如：智慧水利系统中使用的监测设备包括水位传感器、雨量计和气象站等收集实时的水文和气象数据，同时，系统还集成了卫星遥感数据和地理信息系统，以获取更全面的环境信息。 通过对历史洪水事件和相关数据的分析，系统建立了洪水预测模型，模型可以根据当前的数据输入，实时生成洪水预测结果。
预警是前哨
根据水利工作和社会公众的需求，制定水灾害风险指标和阈值，拓宽预警信息发布渠道，及时将预警信息直达水利工作一线，为采取工程巡查、工程调度、人员转移等应急响应措施提供指引；及时将预警信息直达受影响区域的社会公众，为提取采取防灾避险措施提供信息服务。
例如，智慧水利预警系统通过监测水位、流量、水质等指标，结合模型算法，实现对洪水、山洪灾害、城市内涝、工程灾害、供水危机、水质异常等的预警。预警信息能够提前发现问题，并及时采取措施应对，减少损失和风险。
预演是关键
合理确定防洪业务应用的调度目标、预演节点、边界条件等，在数字孪生流域中对典型历史洪水事件的预报预警、水利工程调度等进行精准复演，确保所构建的模型系统准确可靠，利用准确可靠的模型系统，对未来预报场景下的水利工程运用等进行模拟仿真，及时发现可能会出现的问题，为科学制定和优化调度方案提供支撑。
例如，通过建立水文模型、水资源模型、水质模型等，模拟和预测不同决策方案对水利系统的影响。根据不同的供需情景进行仿真推演，预测水资源调度方案、工程项目建设方案、水工程调度应用、水污染事件处理等的效果。
预案是目的
依据预演确定的方案，考虑水利工程最新工况、经济社会情况，确定水利工程运用次序、时机、规则、制定非工程措施，落实调度机构、权限及责任，明确信息报送流程及方式等，确保预案的可操作性。
例如：为应对水利系统突发事件和灾害提供指导和支持，制定洪水应急预案、干旱应对预案、水质事件应急预案等，明确应急措施和责任分工，提前准备应对措施，提高水利系统的抗灾能力。
总结
水利业务“四预”功能基于智慧水利总体框架，在数字孪生流域的基础上建设。预报、预警、预演、预案四者环环相扣、层层递进。共同构成了水利部应对水情灾害的完整体系，对于提高水情灾害防控能力具有重要意义。
四预的技术实现
