“数字流域”是由“数字地球”衍生出来的对不同领域(区域)信息的描述，是水利管理现代化的一个重要组成部分。从20世纪80年代初期，世界上一些发达国家将数字化、建模、系统仿真等现代科学技术应用于河流(流域)管理开始，在不到30年的时间里，传统的水利管理发生了根本的改变，河流(流域)的现代化管理技术取得了突飞猛进的发展，“数字流域”的内涵得到了不断发展和完善。“数字流域”是河流(流域)现代化的管理，从某种意义上讲则是“数字化管理”，是应用遥感(RS)、数据收集系统(DCS)、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、计算机网络和多媒体技术、现代通信等高科技手段，对河流(流域)资源、环境、社会、经济等各个复杂系统的数字化、数字整合、仿真等信息集成的应用系统，并在可视化的条件下提供决策支持和服务。目前美国、加拿大、日本、澳大利亚及欧洲等发达国家已逐步实施了流域现代化管理，并已在实际工程和管理中发挥了重要作用，收到了巨大的效益。
1.国外“数字流域”建设情况
国际上，河流的管理在利用现代科学技术管理方面，可分为四个阶段:传统管理阶段、设备开发及新技术应用阶段、计算机管理模拟阶段和网络技术及仿真技术阶段。美国、加拿大、日本、法国及澳大利亚等国家，已从第三阶段跨越到第四阶段，从单一的河流(流域)管理上升到国家级的管理，并达到了相当高的水平。美国和日本还达到了国家级资源的管理，并实现了数据平台和软件的统一共享。目前我国主要流域管理，还处在第三阶段，正在向第四阶段过渡。
(1)美国流域现代管理:美国在流域管理方面可以说代表了当今国际发展的方向，各种软件和模拟仿真模型、高新技术手段得到了广泛的应用。流域水资源及相关方面的管理是联邦政府资源的一个组成部分，全美几乎所有江河湖泊水文水质信息等资料从国际互联网上可以看到数据的管理状况。
对美国每一个河流(流域)而言，流域内资源的管理是相对独立的系统，都建立了完善的水情自动测报网络系统、防洪自动预警系统及实时监测系统。河流(流域)数据采集所采用的主要手段为遥测遥感技术，影像信息获取主要依靠法国SPOT卫星、加拿大RADARSAT卫星、美国LANDSAT、NOAA卫星等及相关的高新技术设备，如测雨雷达及实时监控设备，采集数据信息主要包括雨量、水位、水质、水温等;信息传输主要采用微波、超短波、光缆、卫星等技术。在河流(流域)洪水预报、调度方面广泛采用计算机模拟技术进行多目标优化，提高了整个水资源系统的综合利用水平，大大提高了工作效率和经济效益。在决策支持方面，根据河流(流域)的特点建立了各自的决策支持和模拟仿真系统。
(2)欧洲卢瓦尔河(法国Loire)及莱茵河流域(德国Rhine)现代管理，随着欧洲一体化，欧洲各国的界线越来越不明显，对河流(流域)管理也逐步趋向一致。欧洲流域现代管理主要体现在监测、数据采集、传输，数据库的建立和决策支持软件的开发应用。现代先进技术的应用主要包括地理信息系统(GIS)的应用、遥测技术的应用、微波遥感数据应用、卫星遥感应用及现代量测技术的应用。
目前欧洲发达国家河流的自动化、半自动化监测网络已基本完善，其监测网络主要由固定观测站、地面雷达网、遥感卫星等组成，包括:水质监测网、水文、气象监测网、大地测量站网、遥感和航测及其他监测站网。遥感监测卫星主要有:IRS-P2、ALMAZ－1B、METEOSAT、LANDSAT、SPOT和ERS卫星等。如:莱茵河流域管理的基础数据分别来自于SPOT、TM、SAR、ERS图像信息、DEM和水文、气象站点的实测资料。
欧洲用于流域管理的数据库有:水文资料数据库、气象资料数据库、水质资料数据库、地理数据库、水质水量评估结果数据库等，如法国用于卢瓦尔河流域管理的数据库分别由水数据库、雨量分布学数据库和地理学数据库等组成。流域管理数据库的主要任务是收集实时数据(原始数据、未校验数据)，并进行数据资料的检验、整编、存档和处理;其功能是检验数据的可靠性、维护数据的完整性和数据资料利用的有效性，为水资源利用、防洪、水污染治理和生态保护等方面提供数据。
为方便流域管理，建立了卫星影像处理模型、生态系统模拟模型、水质模拟模型、地表水管理模型、地下水运作及管理模型、洪水预警预报模型等，并开发了相应的系统软件。
同时，配合完善的网络体系，实现了水文、水质、生态等资料的网络化，达到了为决策管理服务的目的。
(3)日本河流信息系统建设:日本自1975年建立第一个河流信息系统至今，已经开发建立了三代河流信息系统。
1975年日本在木曾川水系建立了第一个河流信息系统。为满足信息的多样化需求，建设省约从1994年开发第二代综合河流信息系统。缩短了信息收集的周期，增加了对水质、积雪、气象、水土流失、堤坝安全等方面监测数据的采集。为完善第二代管理系统，1999年开发了第三代系统。为促进管理的信息化和信息的公开化，建设省将其拥有的1级水系的水文地质数据做成数据库，并在国际互联网上公开。
2.国内“数字流域”建设情况
“数字流域”概念提出后，国内许多研究者从不同角度提出了“数字流域”的整体框架。周晓峰等(2003)认为，“数字流域”的主要内容首先是对海量的多维流域数据进行管理，其次是为各种应用提供可用的调用。袁艳斌等(2001)提出了“数字流域”建设的“多S层”结构。汤君友等(2003)提出了一个由服务体系、技术规范、数据及管理、模拟模型四种功能模块组成的数字流域整体框架。牛冀平(2003)提出了一种数字流域的正交软件体系结构。刘吉平等(2001)提出了以互联网或企业专用网为网络支持，以ArcSDE/ArcInfo为GIS平台的数字流域空间信息系统的框架结构。张秋文(2001)、刘家宏和王光谦(2006)等论述了包括数据层、模型层和应用层三个层次的数字流域整体框架。上述研究无疑为我国数字流域的建设奠定了基础。进入21世纪以来，我国先后开始了“数字海河”、“数字黄河”、“数字长江”等一系列数字河流的建设。
2002年6月，海河水利委员会编制完成了“数字海河流域总体规划”，计划在10年内建成“数字海河”。目前初步建成了流域骨干防汛信息网络和以海河水利委员会为中心的系统骨干信息传输网络，对潘家口水利枢纽等重点工程实现了自动监控，初步建成了流域水资源保护信息系统、京津重要水源地水质自动监测系统、密云水库上游水土保持监测系统。
黄河水利委员会将“数字黄河”和“原型黄河”、“模型黄河”一起并称“三条黄河”，明确提出“数字黄河”的最终目的是为有效治理黄河提供决策支持信息。2003年4月，水利部正式批准“数字黄河”工程规划。目前作为“数字黄河”一期工程的“小花间暴雨洪水预警预报系统”和“黄河水量调度系统”已经投入使用。
长江水利委员会规划了“数字长江”的三阶段建设任务。近期目标:到2003年建成“长委”内部网和水利基础数据库;中期目标:到2005年建成11个委级应用子系统和安全体系并投入运行;远期目标:到2010年完成长江流域水利信息共用平台和综合决策支持系统的建设，基本实现“数字长江”的宏伟构想。“数字长江”三阶段任务分别对应数字流域框架的三个层次，即数据层、模型层和应用层。
除上述三大流域开展“数字流域”建设之外，其他河流如松辽流域、太湖流域、珠江、黑河、淮河等也逐步开始实施流域信息化管理，实现流域管理的现代化、科技化和信息化。