潮涌東南，數(shù)字浪潮激蕩八閩大地。作為數(shù)字中國建設(shè)的發(fā)源地，福建正以數(shù)字孿生技術(shù)為支點(diǎn)，撬動水利治理的深層變革——從傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動轉(zhuǎn)向智能分析引領(lǐng)的智慧化轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)“治水”到“智水”的跨越。
在九龍江北溪水閘，數(shù)字孿生平臺實(shí)時監(jiān)控流域水情變化；在溪源溪防洪工程中，智能系統(tǒng)精準(zhǔn)調(diào)度水庫泄洪；在棉花灘水庫，千庫聯(lián)調(diào)助力跨區(qū)域協(xié)作削減洪峰……
這些實(shí)踐不僅讓千年水脈有了數(shù)字化的“智慧管家”，更推動福建水利在防洪保供、災(zāi)害防御等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破性進(jìn)展，是新時代水利現(xiàn)代化的生動注腳。
豐枯雙控守護(hù)生命之源
步入福建省九龍江北溪水閘調(diào)度中心，只見寬大的屏幕上，躍動著三維流域模型、實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)與智能調(diào)度指令。與現(xiàn)實(shí)世界一一對應(yīng)的九龍江北溪流域虛擬仿真畫面，勾勒出數(shù)字孿生技術(shù)與現(xiàn)代水利工程深度融合的智慧水利新圖景。
九龍江是福建省僅次于閩江的第二大河流。北溪作為九龍江主流，承載著流域內(nèi)數(shù)百萬人民的生產(chǎn)生活用水重任。
“北溪降水年內(nèi)分配不均，豐、枯水季節(jié)徑流量相差懸殊。”福建省九龍江流域中心副主任林建洪介紹說，隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，廈漳地區(qū)水資源緊缺問題日益凸顯，如何合理利用水資源、保障供水安全，成為單位工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
以技術(shù)創(chuàng)新、智慧管理，尋求流域治理效能的全面提升，是九龍江流域中心交出的時代答卷。
2022年10月，“數(shù)字孿生九龍江北溪”作為水利部首批94個數(shù)字孿生先行先試的試點(diǎn)項(xiàng)目之一正式啟動。平臺以“預(yù)報、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案”為核心功能，以北溪水閘至浦南站25公里河段為重點(diǎn)，整合了L1至L3級三維地理空間數(shù)據(jù)，包括50平方公里三維傾斜攝影、南北港水閘BIM模型，并接入135處水位、雨量、流量監(jiān)測設(shè)備，構(gòu)建了覆蓋流域防洪、水資源調(diào)配、工程管理的全鏈條智慧體系。
“通過數(shù)字孿生助力，我們在管理上不僅實(shí)現(xiàn)了‘水夠’，還實(shí)現(xiàn)了‘水好’。”九龍江流域中心副總工余啟成說，通過水資源智能化精準(zhǔn)管理，單位將有限的水資源合理有效地分配給龍巖、漳州和廈門的用水戶，同時實(shí)現(xiàn)流域枯水期、水污染事件水資源應(yīng)急調(diào)度快速響應(yīng)，為流域水資源的精細(xì)化管理提供了科學(xué)決策依據(jù)，更好地服務(wù)流域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。
“試運(yùn)行以來，我們大幅提升了北溪流域防洪調(diào)度、水資源配置能力。”余啟成舉例說，2024年6月15日至17日，龍巖市遭遇強(qiáng)降雨，九龍江北溪流域水位、流量激增。數(shù)字孿生九龍江北溪平臺通過5公里×5公里網(wǎng)格化降雨預(yù)報數(shù)據(jù)，實(shí)時追蹤流域降雨動態(tài)，結(jié)合水文模型推算上游來水與區(qū)間產(chǎn)流數(shù)據(jù)，每小時滾動更新洪水預(yù)報成果，通過智能化調(diào)度，精準(zhǔn)控制閘前水位，實(shí)現(xiàn)泄洪與蓄水的動態(tài)平衡。
值得一提的是，該項(xiàng)目憑借在防洪調(diào)度和水資源配置中的卓越成效，于2024年成功入選水利部數(shù)字孿生水利建設(shè)十大樣板。
智慧大腦構(gòu)筑江河屏障
數(shù)字孿生既保障了工程安全，又兼顧水資源綜合利用效益，成功實(shí)現(xiàn)防洪與興利雙贏，在福建，這并不是個例。
溪源溪，是福州市閩江下游南港的一條小支流，河長43公里，流域面積208平方公里。看似“平平無奇”的它，卻是福州的暴雨中心區(qū)，洪水暴漲暴落，易發(fā)山洪。
作為典型的“小流域、高災(zāi)害”區(qū)域，溪源溪流經(jīng)閩侯上街鎮(zhèn)、福州高新區(qū)，沿途匯集福州大學(xué)城的澇水，曾在2005年“龍王”臺風(fēng)、2007年“圣帕”臺風(fēng)期間引發(fā)嚴(yán)重內(nèi)澇。
“為系統(tǒng)性解決傳統(tǒng)防洪手段的局限性，我們于2022年啟動了溪源溪小流域（溪源水庫）數(shù)字孿生平臺試點(diǎn)建設(shè)。”福建省溪源水庫管理處主任黃為民說，該項(xiàng)目是福建省落實(shí)水利部數(shù)字孿生流域建設(shè)的首批試點(diǎn)。
打開溪源溪小流域（溪源水庫）數(shù)字孿生平臺，虛擬的溪源溪與真實(shí)水流同步奔涌，每一處水位變化、每一條氣象預(yù)警都實(shí)時映射。平臺集成實(shí)時雨情、水情、氣象預(yù)報數(shù)據(jù)，并疊加水庫、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的斷面水位、周邊經(jīng)濟(jì)社會信息，形成多維度動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。
“通過融合人工智能、知識圖譜等技術(shù)，溪源溪數(shù)字孿生平臺實(shí)現(xiàn)了感知、預(yù)報、調(diào)度、決策的全流程智能化。系統(tǒng)可動態(tài)模擬不同降雨強(qiáng)度下的洪水演進(jìn)過程，精準(zhǔn)生成最優(yōu)調(diào)度方案。”溪源水庫水情信息科副科長吳佳琦說，依托該系統(tǒng)的“數(shù)字模擬+實(shí)戰(zhàn)操作”模式，溪源溪流域在2023年至2024年汛期，成功抵御了3場臺風(fēng)和數(shù)場強(qiáng)降雨。
如今，溪源溪小流域（溪源水庫）數(shù)字孿生項(xiàng)目已全面接入數(shù)字孿生防汛（千庫聯(lián)調(diào)）系統(tǒng)，后者是福建省重點(diǎn)打造的水利“智慧大腦”。
數(shù)字孿生防汛（千庫聯(lián)調(diào)）系統(tǒng)建設(shè)方、福建省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司相關(guān)負(fù)責(zé)人申友汀介紹說，該系統(tǒng)整合福建地區(qū)3522座水庫、1645條堤防、2450座水閘等全域水利設(shè)施數(shù)據(jù)，圍繞臺風(fēng)、暴雨場景，貫通“預(yù)報、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案”全鏈條，通過氣象數(shù)據(jù)預(yù)測降雨量，自動生成水庫入庫流量曲線，結(jié)合實(shí)時水文數(shù)據(jù)，動態(tài)推演不同調(diào)度方案，快速輸出風(fēng)險可控的決策指令。
數(shù)字孿生防汛（千庫聯(lián)調(diào)）系統(tǒng)的實(shí)戰(zhàn)價值，在跨區(qū)域協(xié)作中尤為凸顯。2024年“6·9”暴雨洪水期間，廣東韓江流域遭遇1964年以來最大洪水。關(guān)鍵時刻，地處上游的福建棉花灘水庫依托數(shù)字孿生防汛（千庫聯(lián)調(diào)）系統(tǒng)，通過預(yù)演模型精準(zhǔn)計(jì)算削峰方案，最終削減洪峰流量50.2%，避免汀江與梅江洪峰疊加，極大減輕了下游廣東地區(qū)的防洪壓力。
數(shù)字孿生重構(gòu)水治理范式
數(shù)字孿生水利是發(fā)展水利新質(zhì)生產(chǎn)力的重要標(biāo)志，是實(shí)現(xiàn)水利現(xiàn)代化的關(guān)鍵舉措。來自水利部的數(shù)據(jù)顯示，我國已建成了數(shù)百處數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生水網(wǎng)、數(shù)字孿生工程等新型基礎(chǔ)設(shè)施，基本形成了“天空地水工”一體化監(jiān)測感知體系。
水利部提出，到2027年，推進(jìn)具有防洪任務(wù)的已建大型及防洪重點(diǎn)中型水庫、大型水閘、國家蓄滯洪區(qū)數(shù)字孿生建設(shè)，迭代優(yōu)化數(shù)字孿生水利工程先行先試建設(shè)成果，促進(jìn)數(shù)字孿生工程與數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生水網(wǎng)互聯(lián)互通與信息共享，初步建成運(yùn)行管理智能應(yīng)用體系。
作為數(shù)字中國建設(shè)發(fā)源地的福建省，多年來堅(jiān)持邊建邊用邊迭代，加快數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生水網(wǎng)、數(shù)字孿生工程建設(shè)。這其中，數(shù)字孿生九龍江北溪及福州溪源溪小流域（溪源水庫）數(shù)字孿生先行先試項(xiàng)目，以及數(shù)字孿生防汛（千庫聯(lián)調(diào)）平臺，正是福建水利人奮進(jìn)征程中的一道縮影。
當(dāng)前，福建正試點(diǎn)開展數(shù)字孿生水網(wǎng)建設(shè)工作，依托數(shù)字孿生防汛平臺、水利數(shù)據(jù)中心等信息化基礎(chǔ)，搭建福建數(shù)字孿生水網(wǎng)（閩江口區(qū)域）先行先試平臺，共享共建福建水利系統(tǒng)以及工程管理單位在閩江口區(qū)域內(nèi)的水雨情、工程監(jiān)測、水安視頻等感知數(shù)據(jù)，研發(fā)閩江口區(qū)域水網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度等專業(yè)模型，補(bǔ)充區(qū)域L2級水網(wǎng)地理空間數(shù)據(jù)，開發(fā)水資源配置、水旱災(zāi)害防御等先期水網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用。
福建還積極推進(jìn)重大水利工程配套數(shù)字孿生建設(shè)工作，推進(jìn)數(shù)字孿生龍門灘引水工程實(shí)施建設(shè)。聯(lián)合水利工程管理單位開展數(shù)字孿生技術(shù)試點(diǎn)，推動數(shù)字孿生技術(shù)與水電站場景融合應(yīng)用，建設(shè)水口電站數(shù)字孿生系統(tǒng)。
經(jīng)過這些年的努力，福建已基本實(shí)現(xiàn)全行業(yè)“一屏管水”、全社會“一屏看水”。
福建省水利廳廳長葉敏表示，福建將加快編制福建水利信息化建設(shè)五年規(guī)劃，不斷完善“千庫聯(lián)調(diào)”系統(tǒng)，完成閩江口區(qū)域數(shù)字孿生水網(wǎng)建設(shè)任務(wù)，持續(xù)打造數(shù)字孿生水利體系，助推水利高質(zhì)量發(fā)展再上新臺階。
來源：新華社
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