深淺不一的綠色區(qū)塊,彎曲延伸的藍色線條,星羅棋布的黃色站點……在名為“松遼水利一張圖”的數(shù)字孿生系統(tǒng)上,整個松遼流域的江河湖泊、水利工程實時映射到數(shù)字世界。畫面中心,一個紅色警告標(biāo)志不斷閃爍,那是來自豐滿水庫的預(yù)警。7月31日8時,位于松花江吉林段上游的豐滿水庫水位262.93米,按照7天洪量超過52.9億立方米,是1933年有資料以來的最大洪水。
水庫的科學(xué)精準調(diào)度,是流域防洪關(guān)鍵。水放太少,水庫將面臨高水位運行風(fēng)險;水放太多,下游人口眾多、耕地密集的防洪保護區(qū)就會受到威脅。決策,需要即刻做出。
7月31日上午的防汛會商現(xiàn)場,氣氛比以往更緊張。會商前,水利部松遼水利委員會水情氣象處預(yù)報科科長周炫通過數(shù)字孿生系統(tǒng)的預(yù)報模塊,對豐滿水庫未來24小時以及3天內(nèi)的流量情況進行分析演算。系統(tǒng)中的“主觀預(yù)報”功能幫了他大忙,借助大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù),“主觀預(yù)報”能夠?qū)鹘y(tǒng)數(shù)值模式下的水位、流量、凈雨量、面雨量等進行測算,得出更為精準的來水量預(yù)測。
當(dāng)天,周炫為豐滿水庫提供了2種可能性的洪水預(yù)報。事后證明,關(guān)于落地雨預(yù)報的3天洪量精準度為94%。
拿到雨水情數(shù)據(jù)后,松遼委防御處處長左海陽和同事們抓緊擬定了8套調(diào)度方案。不同出庫流量下,下游各斷面水位變化趨勢、峰現(xiàn)時間、洪峰總量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)都能在系統(tǒng)直觀呈現(xiàn),成為會商現(xiàn)場的重要參考。與此同時,利用無人機技術(shù)實時監(jiān)測下游沿江堤防,準確獲取五大圍堤洪水淹沒情況,也為調(diào)度決策提供了依據(jù)。
“最終我們決定調(diào)度豐滿水庫4000立方米每秒的流量出庫,這樣既可以保證干流堤防安全,也能緩解上游庫區(qū)的防洪壓力。”左海陽說。
從收到實時信息,到發(fā)出調(diào)度指令,整個過程用時不到2個小時。依靠數(shù)字孿生技術(shù),調(diào)蓄水庫,這道曾經(jīng)擺在水利工作者面前的決策難題,如今有了更為高效、精準的解法。
當(dāng)水庫、灌區(qū)、引水工程等傳統(tǒng)水利設(shè)施同大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代信息技術(shù)深度融合,人們在應(yīng)對洪澇災(zāi)害時可以更智慧,在調(diào)配水資源時能夠更科學(xué)。透過數(shù)字孿生水利建設(shè),更能深刻理解黨的二十屆三中全會部署“健全現(xiàn)代化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)體制機制”的重要意義。
“近年來,我們加快推進傳統(tǒng)水利工程向新型水利基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)型,對于新建項目,同步構(gòu)建實體工程和數(shù)字孿生工程;對于已建項目,開展智能化改造。”水利部規(guī)劃計劃司改革處有關(guān)負責(zé)同志告訴記者,目前,已基本完成數(shù)字孿生水利頂層框架設(shè)計,初步構(gòu)建了水利部和長江、黃河、淮河等七大江河數(shù)字孿生平臺,以及南水北調(diào)中線和7個省級水網(wǎng)監(jiān)控調(diào)度平臺。
傳統(tǒng)設(shè)施與新技術(shù)如何真正實現(xiàn)“適配”?解決這一難題,需要先解決一系列更為具體的問題:技術(shù)標(biāo)準如何制定、怎樣滿足現(xiàn)實需求……對此,水利部在三峽水利樞紐、南水北調(diào)等11個水網(wǎng)骨干工程,都江堰、紅旗渠等49個灌區(qū),引江濟淮、引漢濟渭等17個調(diào)水工程,開展數(shù)字孿生建設(shè)先行先試,探索可復(fù)制、可推廣的典型模式和技術(shù)路徑。
2022年,作為數(shù)字孿生先行先試單位之一,松遼委開始了搭建全景數(shù)字嫩江平臺的嘗試。
“嫩江河道寬且淺,流域防洪安全問題歷來突出,關(guān)乎黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古三地的糧食安全、能源安全以及人民生命財產(chǎn)安全,是區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展的重要制約因素,因此我們將其作為數(shù)字孿生的一個重要試點項目。”松遼委水文局(信息中心)信息處處長程祥吉說。
從編制松遼流域智慧水利總體方案,到成立工作專班、加強與流域各?。ㄗ灾螀^(qū))溝通協(xié)作、更新替代國產(chǎn)化設(shè)備……一系列扎實舉措為推行數(shù)字化改革鋪路架橋。在各方努力下,數(shù)字孿生嫩江建設(shè)了寬淺河道洪水演進等多個特色模型,構(gòu)建了多級數(shù)字化場景,搭建成全景數(shù)字嫩江平臺和防洪“四預(yù)”應(yīng)用系統(tǒng),在汛前演練和防洪實戰(zhàn)中都發(fā)揮了重要作用。
局部的創(chuàng)新探索為全國范圍內(nèi)的推廣積累了寶貴經(jīng)驗。在整合各地有益做法基礎(chǔ)上,水利部修訂《水利技術(shù)標(biāo)準體系表》,新增58項數(shù)字孿生水利標(biāo)準,印發(fā)實施數(shù)字孿生水利工程建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則等多個技術(shù)指導(dǎo)文件,不斷完善水利技術(shù)標(biāo)準體系,推進物理水利工程和數(shù)字孿生工程同步設(shè)計、同步建設(shè)、同步投用。水利部數(shù)字孿生平臺、全國水利一張圖、“上善”水利大模型、數(shù)字孿生水利資源共享平臺等一批技術(shù)成果相繼涌現(xiàn)。
“我們將認真貫徹落實黨的二十屆三中全會部署,繼續(xù)按照‘需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力’的要求,加快關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),建構(gòu)科學(xué)專業(yè)、支撐有力、反應(yīng)迅速的決策支持機制,積極推進蓄滯洪區(qū)數(shù)字孿生建設(shè),因地制宜打造一批數(shù)字孿生產(chǎn)品,不斷提高流域設(shè)施的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平。”水利部規(guī)劃計劃司改革處有關(guān)負責(zé)同志說。(記者 侯顆 )
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