国家“十四五”规划纲要明确要求构建智慧水利体系，国家“十四五”新型基础设施建设规划明白准确地提出要推动大江大河大湖数字孪生。水利部党组贯彻落实党中央国务院的重大决策部署，将推进智慧水利建设作为推动新阶段水利高水平发展的六条实施路径之一，并明白准确地提出智慧水利是新阶段水利高水平发展的显著标志。随后，水利部先后出台《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，明确了推进智慧水利建设的时间表、路线图、任务书、责任单。各地格外的重视智慧水利建设工作，广东省委省政府将其建设作为全省水利高水平发展的八大工程和五张网之一，浙江省委主要负责同志亲自谋划推进钱塘江流域数字化应用建设，山东将数字水利建设纳入全省“十四五”和2035年愿景目标规划纲要，江西在“十四五”水安全保障规划中将智慧水利与防洪、供水、生态等工程并列，甘肃将智慧水利建设作为黄河流域生态保护和高质量发展的六个主攻方向之一，宁夏将智慧水利作为“十四五”十大重点工程之一，北京、安徽、福建、湖南、青海等省市领导对智慧水利建设作出专门批示。
水利部召开推进数字孪生流域建设工作会议，李国英部长强调，要深入学习贯彻落实习关于网络强国的重要思想、习“十六字”治水思路和关于治水重要讲话指示批示精神，以时不我待的紧迫感、责任感、使命感，攻坚克难、扎实工作，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，以算据、算法、算力建设为支撑，快速推进数字孪生流域建设，实现预报、预警、预演、预案功能。水利部启动11个数字孪生水利工程建设试点，数字孪生大藤峡工程建设率先启动，数字孪生小浪底、数字孪生三峡工程积极地推进；长江委在三峡库区和汉江及澧水、淮委在淮河干流王家坝至正阳关、海委在大清河和永定河等重点河段开展数字孪生流域建设试点，山东小清河、江西峡江、广东北江、贵州清水江、甘肃舟曲、河南贾鲁河、海南万泉河、宁夏清水河、新疆塔河、陕西渭河等纷纷开展数字孪生流域建设探索。
水利部信息中心对标“预报、预警、预演、预案”能力协同的智慧水利水旱灾害防御新要求，组织技术力量集中探索攻关，以流域为单元建设下垫面动态变化数字场景，升级流域防洪预报预警功能，增强预演功能，开发预报调度一体化软件平台，构建嫩江、漳卫河、黄河、淮河、汉江等预报调度一体化方案，实现流域预报调度预演，为科学制定流域洪水防御方案提供有力支撑。长江委初步建成面向机理、智能模型的通用“四预”服务平台，黄委研发的黄河智慧防汛平台有力支撑流域防洪“四预”协同，淮委、海委防汛采用高精度数字流域建模、超大规模动态模拟预报并行计算开展“四预”试点，太湖局建成超标特大洪水风险预警系统，宁夏启动“四预”应用建设，浙江钱塘江流域防洪减灾数字化平台在成功防御台风“烟花”中发挥积极作用。
水利部采用“事先通知、限定攻击目标、不限攻击路径”实战对抗形式开展攻防演练，地方水利部门首次纳入，实现攻防演练全覆盖。水利部信息中心、水规总院、水利出版社、南水北调中线个流域管理机构、南科院、小浪底、移民管理中心等单位和河北、辽宁、吉林、山西、黑龙江、浙江、安徽、福建、山东、湖北、湖南、广东、陕西、甘肃、宁夏等省级水利部门积极共享网络安全威胁情报，网络安全威胁感知平台投入运行，联防联控机制成效明显，在网络安全实战演习中取得优异成绩，水利部作为防守方代表受邀作交流发言。中央网信办印发专刊交流水利网络安全工作经验做法。水利行业圆满完成庆祝建党100周年活动、全国两会及汛期等重要时段网络安全保障任务。
水利作为关键信息基础设施重点行业之一，切实贯彻落实《网络安全法》《关键信息基础设施安全保护条例》等法律和法规要求，水利部党组专题学习，网络安全宣传周期间进行了宣贯解读。水利部建立并明确水利关键信息基础设施各级保护工作部门和运营者工作职责，制定安全规划及安全保护指导意见，开展水利行业数据摸底调查和风险评估。7个流域管理机构、32个省级水利部门、有关水利工程管理单位严格落实《关键信息基础设施安全保护条例》，全方面开展网络安全保护行动，深化供应链安全风险评估，探索首席网络安全官制度，建立安全保护组织管理、技术防护、监督管理体系，提升攻防对抗、监测预警、应急处置能力，形成水利关键信息基础设施保护新格局。
水利行业聚焦重点领域、优先方向和瓶颈问题，探索IPv6全链条、全业务、全场景部署和创新应用，以点促面快速推进水利行业IPv6规模部署和应用。已申请/24行业专用IPv6地址池，率先编制水利行业IPv6地址规范标准。水利部机关、黄委、淮委、海委、珠江委、太湖局等单位基本完成互联网服务区网络升级，支持IPv6应用部署。省级水行政部门网站依托政务云实现了IPv6网络支撑。水利部网站等IPv6应用案例成功入选中央网信办IPv6规模部署和应用优秀案例。水利部信息中心、黄委、海委、珠江委、山东、青海等项目通过中央网信办IPv6技术创新和融合应用试点复审。融合5G和IPv6技术的水利物联网网关和采集终端设备在北京、重庆、安徽、广州、贵州等多地投入到正常的使用中，实现“一终端一地址”实名制管理。
全国河长制湖长制管理信息系统有力支撑河湖管理，责任体系全面建立，河湖乱象有力遏制，资源管控明显加强，生态环境持续复苏，河湖面貌实现历史性改变。北京基于量子点光谱传感技术建设“水环境侦察兵”站点助力幸福河湖。重庆按照水利大数据、基础大平台、应用大系统、网络大安全总体布局，构建全覆盖智能感知网络体系，打造河湖管理“智能大脑”。云南构建信息采集自动化、传输网络化、分析智能化的监控体系，为九大高原湖泊配备“电子湖长”，实现视频监控全方面覆盖和监控数据共享共用。
全国水利一张图成功实现全新环境运行，基于H5框架建成移动水利一张图，对重要敏感数据进行加密，体系化安全防护能力逐渐增强，2021版一张图获得地图审核批准。进一步拓展数字地表模型、土地利用、植被覆盖等数据资源，基于预报预警信息与基础数据融合分析深度服务防汛抗旱工作。各地基于全国水利一张图建设各具特色的专题图，湖南打造新版水利一张图，实现36类水利对象空间数据图层和影像数据图层整合，依据业务需求开发防汛、水资源、水利工程建设管理等专题图层应用，统一展示实时数据和影像数据。山东水文一张图基于“一套制度规范、一套空间数据、一个服务平台、一张电子地图”空间信息资源管理框架，实现空间信息资源与水文业务管理同步发展、深层次地融合、数据联动。
“智慧水利人才教育培训基地”“国家关键信息基础设施（水利）网络安全技术创新团队”入选水利部人才教育培训基地和创新团队。水利网信行业2位同志入选水利领军人才，2位同志入选水利青年拔尖人才。水利部信息中心成功组织申报国家重点研发计划重点专项“多尺度流域水资源和水利设施遥感监测应用示范”，数字孪生流域建设重大科研攻关真正开始启动。“智慧海河创新实验室”正式成立，长江委网信办联合湖北省职业技能鉴定指导中心等举办2021年“湖北工匠杯”职业（网络安全）技能竞赛，宁夏联合清华大学、银川市政府成立“水联网数字治水联合研究院”。
国家水资源管理系统稳定运行，全国35000多个取用水在线监测点累计监测取用水量2812.86亿立方米，实现全国重点河湖生态流量实时监测预警功能，初步实现130多个生态流量断面水位流量数据综合展示、达标情况判别告警。水利部积极地推进水资源管理与调配智能业务应用，推动整合水资源总量、水权分配、取用水量、省界断面监测以及经济社会等数据。河北、江苏、四川等地率先探索农灌机井以电折水和取用水户图像识别等取水计量模式，实现一数一源、数据共享、智慧管理。以“数字赋能水资源节约集约安全利用”为主题的第五届中国-阿拉伯国家博览会水资源论坛在宁夏举办，论坛聚焦数字治水创新发展，搭建“一带一路”治水实践合作交流平台。