自古以来，水旱灾害在我国频繁发生，给中华文明和人口安全带来的威胁远超其他自然灾害。因此，兴水利、除水害一直是治国安邦的关键所在。随着城市化的快速推进，人口向城市集中，城市居民对水质的要求日益提高。同时，水质污染严重、治理成本高昂等问题限制了水质的提升，导致供水成本上升，影响了民众的生活质量。因此水资源管理与水灾风险管理至关重要，然而机器学习在水灾风险管理和防洪调度方面已经有较为广泛的应用。相关研究凸显了机器学习模型在应对复杂、非线性的水灾风险管理和防洪调度问题上的潜在能力。这些模型不仅在单一的评估任务上表现优秀，而且在结合多准则决策方法或与其他模型融合时能进一步提升预测精度和实用性。其所提供的综合分析和高度精准的预测结果，能够更好地满足政策制定者在面对全球变暖和极端气候事件增多背景下，对于高质量、可操作性决策支持的需求 [1] [2] 。

我国农村地区的农田灌溉效率和水质状况普遍不佳。在农村，我国农田有效灌溉面积占全国耕地面积的54%，生产了全国总量75%以上的粮食和90%以上的经济作物，特别是大中型灌区，旱能灌、涝能排，最大程度保证了粮食稳产，但仍有一些地区发生旱涝灾害，水污染程度不断提高，严重阻碍了农作物生产，城乡发展悬殊。因此在农田水利建设过程中，农田灌溉设施的设计必须要考虑农作物的生长需求，加强对周围环境的勘探，从而根据当地实际情况制定出科学的水利建设方案，最大限度地减少灌溉设施对周围环境的影响，保护农业生态系统 [3] 。

近年来，自然灾害频发，如2023年7月台风“杜苏芮”引发的流域性大洪水，缺乏合理的水利管理与调度，再次凸显了水利建设的紧迫性和重要性。同时生态环境破坏严重，土地退化、荒漠化等各种破坏生态环境问题的频繁发生，导致影响生态环境的可持续发展。因此要加强生态环境的保护，按照“预防为主”的术等有机结合起来，针对特定流域水文水质展于跟踪监测，可以实时掌控污染源散布路线、“赤潮”爆发点等现象，指导相关单位做出最科学的防范措施 [4] [5] 。

随着信息技术的发展，智慧水利大数据应用平台的建设已经具备了坚实的技术基础。通过运用物联网、云计算、大数据等先进技术，结合AI百度智能云水业大模型大模型、云计算相关技术，如基于人工神经网络的水污染趋势智能预测、基于模糊推理的大型水利机械智能故障诊断、基于智能机器人的水下大坝自动探测 [7] ，并结合现在流行的大模型可以实现对水资源的实时监测、数据收集和分析，为水利管理提供科学、准确的决策支持。同时，这些技术还可以提高水利设施的自动化水平，降低管理成本，提高管理效率。

十堰市具有丰富的水资源，为智慧水利大数据应用平台的建立提供了有力的物质基础。依托智慧水利平台，实施水利信息预处理，围绕丹江口水库、城乡水利工程与资源保护建设，构建水工程智能应用，模拟水利工程建设管理和水利工程安全运行，实现水利工程与水利调度合理更高效。同时，管理者能够实时实地的观测到十堰市水质的检测状况，并能及时处理任务反馈和进行交流互动。这样，用户可以更加精确地获取所需信息，提高水利服务的便捷性和效率。

政府对智慧水利建设的政策支持为平台的建立提供了有力保障。例如，十堰市“十四五”水安全保障规划明确提出了以下具体目标：确保水旱灾害可防可控、城乡供水安全可靠；稳步加强水资源消耗总量和强度双控行动，实现河湖生态的明显改善；初步建立智慧水利系统，显著提升水利监管能力。

建立智慧水利大数据应用平台是贯彻落实水利部《关于大力推进智慧水利建设的指导意见》的重要举措，旨在加快建设数字孪生流域和数字孪生平台，强化“四预”功能，同时推动城乡供水现代化，缩小城乡供水差距。积极参与智慧水利体系建设，利用数字孪生技术，致力于实现治水为民、兴水惠民的美好愿景。本项目以十堰市丹江口水库为例，结合该市境内水库的实际情况，旨在通过“智慧水利大数据应用平台建设”项目，提升十堰市乡村水利设施的管理效率和服务水平，促进本市水利建设的现代化创新发展。

为提升水利系统的预测准确性、优化决策过程，实现实时监控，水利系统管理平台需与数字孪生平台深度融合。通过数据接口的统一和模型互操作性的实现，确保两个平台之间的数据能够顺畅交换和共享。通过数字孪生结合三维可视化等技术，提高水安全保障。并促进水利数字化，智能化水平方向发展 [8] [9] 。同时城乡水利工程结合数字孪生技术，增强水安全管理感知能力，提升水利工程运行管理的智慧化模拟、精细化管理与科学化决策水平。

结合地理信息系统(GIS)，智慧水利大数据应用平台可以通过GIS地图查询项目，精确定位十堰市水利工程所在地，并获取施工场地周边的地下管网、水文地质等地理信息以及周边建筑物地基基础的信息。这种直观的图像表达有助于领导层做出更为精准的决策。同时在资源保护中，结合地理信息系统对水资源的高效管理和利用，实现智慧灌溉。智慧灌溉可以对农业农田智能监测、解译、模拟、预警、决策和调控能力的灌区，全面实时感知灌区水情、墒情、工情、作物长势、生态环境等信息，快速精准并自主地调控水源、输配水、排水系统等工程设施及设备，实现水量、水质和生态等多目标的最优化管理 [10] 。通过GIS结合BIM进行多元结合，整合相关空间信息，并进行融合，实现智慧节水的目标。

充分利用云平台资源，通过云GIS服务门户申请各类基础地理数据和基础GIS功能服务，实现影像、电子地图的实时调用和水利信息资源整合分发，并进一步扩展地理信息服务能力 [11] - [14] 。云平台在十堰市自然资源和空间地理建设成果基础上，结合十堰城市建设需求，实现向智慧城市信息云平台的提升，建成智慧十堰时空信息云平台。数字孪生平台可利用实时数据更新模拟模型，而智慧水利大数据应用平台则能基于模拟结果进行决策优化，以实现智慧节水的目标。同时，与阿里云、百度云等主流云平台相结合，可以进一步提高智慧水利大数据应用平台的数据存储和处理能力，确保其稳定运行并满足日益增长的数据处理需求。对于城乡排水与丹江口水库要进行生态保护措施，云平台对大量的排水数据进行分析和挖掘，提取有价值的信息。丹江口水库生态区排水改善生态环境的重要举措，并结合相关的云模型，进行水利信息化水平测度，实现智慧排水的目标。