數(shù)字河流、“空中哨兵”、測(cè)雨雷達(dá)…今年汛期，各地“技防”“智防”更新，一場(chǎng)場(chǎng)防汛“硬仗”背后，多了一份來自數(shù)字孿生技術(shù)的支持。
水利部副部長(zhǎng)王道席指出，要按照“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力”要求，豐富算據(jù)、優(yōu)化算法、提升算力。通過數(shù)字孿生水利建設(shè)，支撐各項(xiàng)水利業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)“四預(yù)”（預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案）功能，在應(yīng)對(duì)各類水安全挑戰(zhàn)風(fēng)險(xiǎn)中下好先手棋、打好主動(dòng)仗。
下足“繡花功夫” 助力科技防汛
數(shù)字孿生技術(shù)，指的是一種利用數(shù)據(jù)通過仿真過程在虛擬空間中完成映射的技術(shù)。
水利部數(shù)據(jù)表示，以長(zhǎng)江為例，2024年納入聯(lián)合調(diào)度的水工程有127座，其中控制性水庫(kù)總調(diào)節(jié)庫(kù)容1169億立方米，總防洪庫(kù)容706億立方米。2023年以來，水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì)（以下簡(jiǎn)稱長(zhǎng)江委）、初步建成數(shù)字孿生三峽1.0版。
“防汛調(diào)度要下足繡花功夫，一個(gè)流量、一方庫(kù)容的精打細(xì)算，實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)水位精細(xì)調(diào)度?！遍L(zhǎng)江委水旱災(zāi)害防御局局長(zhǎng)徐照明介紹說。
“我們可以通過數(shù)字孿生平臺(tái)，實(shí)時(shí)查找在線流量、流速等數(shù)據(jù)，為報(bào)汛工作提供參考?！遍L(zhǎng)江委水文中游局漢口分局副局長(zhǎng)陳靜介紹，“同時(shí)，我們自主研發(fā)了‘智水’AI模型，采用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法根據(jù)上下游、漢口站的水位及斷面情況推算實(shí)時(shí)流量，與在線監(jiān)測(cè)和人工采集數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而提高報(bào)汛的精度?！?/p>
長(zhǎng)江委安裝流量監(jiān)測(cè)儀器，準(zhǔn)備高洪測(cè)驗(yàn)。 水利部供圖
據(jù)水利部統(tǒng)計(jì)，今年“七下八上”防汛關(guān)鍵期，長(zhǎng)江上中游岷江、嘉陵江、漢江、湘江等支流共發(fā)生12次編號(hào)洪水。數(shù)字孿生技術(shù)助力實(shí)時(shí)調(diào)度，極大減少了防洪壓力。
“現(xiàn)在水文預(yù)報(bào)精準(zhǔn)度越來越高，數(shù)字孿生AI推流和在線測(cè)流也已經(jīng)投入使用，增強(qiáng)了對(duì)各類可能發(fā)生情況的預(yù)見性，在面對(duì)洪水時(shí)我們的心里更有底氣了?！遍L(zhǎng)江委水文局中游局岳陽(yáng)分局局長(zhǎng)唐聰說。
依托“智慧大腦” 實(shí)現(xiàn)安全高效
倘若啟用水工程進(jìn)行防洪調(diào)度，將水庫(kù)水位控制在多少更為安全？怎樣運(yùn)用蓄滯洪區(qū)？各種調(diào)度手段排列組合綜合運(yùn)用之后，水庫(kù)庫(kù)區(qū)、岸線堤防運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)幾何？
專家介紹，數(shù)字三維主題場(chǎng)景模擬預(yù)演出的各種可能性和方案建議，在數(shù)秒鐘內(nèi)就能夠依托強(qiáng)大的算據(jù)和算力給出結(jié)果，為科學(xué)決策提供技術(shù)支撐。如果依托傳統(tǒng)人工計(jì)算或二維水動(dòng)力模型計(jì)算，可能需要幾十分鐘甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。
面對(duì)汛情，怎樣精準(zhǔn)攔洪、削峰、錯(cuò)峰？背后有防汛調(diào)度專家隊(duì)伍晝夜不休的研判推演，還有數(shù)字孿生“智慧大腦”在默默支撐。
“數(shù)字孿生水利安全高效地推動(dòng)了‘四預(yù)’功能的實(shí)現(xiàn)。今年汛期應(yīng)對(duì)流域內(nèi)4次編號(hào)洪水時(shí)，我們基本做到了對(duì)洪水提前10天預(yù)判、提前48小時(shí)準(zhǔn)確判斷漲水過程?！睆V西大藤峽公司水調(diào)工程師李穎說。
打造“耳目尖兵” 引領(lǐng)未來防汛
“士兵”作戰(zhàn)能否克敵制勝，靠著統(tǒng)帥部指揮得當(dāng)，也靠著武器裝備先進(jìn)耐用。
“長(zhǎng)江2024年1號(hào)洪水防御工作中，根據(jù)水位變化，利用數(shù)字孿生三峽防洪形勢(shì)分析模塊，跟蹤分析了長(zhǎng)江中下游超警堤防情況和‘洲灘民垸’運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)情況，為各地組織巡堤查險(xiǎn)、人員轉(zhuǎn)移提供了及時(shí)‘叫應(yīng)’提醒服務(wù)?！遍L(zhǎng)江設(shè)計(jì)集團(tuán)水利規(guī)劃院副總工程師李安強(qiáng)介紹。
衛(wèi)星遙感、北斗、無人機(jī)監(jiān)測(cè)、“天空地水工”一體化動(dòng)態(tài)監(jiān)控體系……打造“耳目尖兵”，為智慧水利建設(shè)引領(lǐng)未來防汛新方向。
“通過持續(xù)豐富數(shù)據(jù)底板，優(yōu)化模型功能，完善業(yè)務(wù)功能，數(shù)字孿生平臺(tái)將在流域險(xiǎn)情預(yù)警與叫應(yīng)、工程調(diào)度運(yùn)用與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、工程搶險(xiǎn)與人員避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移等方面提供更為智能化的技術(shù)支撐?！遍L(zhǎng)江設(shè)計(jì)集團(tuán)水利規(guī)劃院副總工程師李安強(qiáng)介紹。
水利部數(shù)據(jù)顯示，“十四五”以來，4.7萬座小型水庫(kù)雨水情測(cè)報(bào)設(shè)施投入建設(shè)，按照全覆蓋的目標(biāo)，已完成87%；實(shí)施3.6萬座小型水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)施建設(shè)，按照應(yīng)設(shè)盡設(shè)的目標(biāo)，已完成78%。（實(shí)習(xí)生徐皓萱對(duì)本文亦有貢獻(xiàn)）