數字河流、“空中哨兵”、測雨雷達…今年汛期，各地“技防”“智防”更新，一場場防汛“硬仗”背后，多了一份來自數字孿生技術的支持。
水利部副部長王道席指出，要按照“需求牽引、應用至上、數字賦能、提升能力”要求，豐富算據、優化算法、提升算力。通過數字孿生水利建設，支撐各項水利業務實現“四預”（預報、預警、預演、預案）功能，在應對各類水安全挑戰風險中下好先手棋、打好主動仗。
下足“繡花功夫” 助力科技防汛
數字孿生技術，指的是一種利用數據通過仿真過程在虛擬空間中完成映射的技術。
水利部數據表示，以長江為例，2024年納入聯合調度的水工程有127座，其中控制性水庫總調節庫容1169億立方米，總防洪庫容706億立方米。2023年以來，水利部長江水利委員會（以下簡稱長江委）、初步建成數字孿生三峽1.0版。
“防汛調度要下足繡花功夫，一個流量、一方庫容的精打細算，實現厘米級水位精細調度。”長江委水旱災害防御局局長徐照明介紹說。
“我們可以通過數字孿生平臺，實時查找在線流量、流速等數據，為報汛工作提供參考。”長江委水文中游局漢口分局副局長陳靜介紹，“同時，我們自主研發了‘智水’AI模型，采用機器學習的方法根據上下游、漢口站的水位及斷面情況推算實時流量，與在線監測和人工采集數據進行比較，從而提高報汛的精度。”
長江委安裝流量監測儀器，準備高洪測驗。 水利部供圖
據水利部統計，今年“七下八上”防汛關鍵期，長江上中游岷江、嘉陵江、漢江、湘江等支流共發生12次編號洪水。數字孿生技術助力實時調度，極大減少了防洪壓力。
“現在水文預報精準度越來越高，數字孿生AI推流和在線測流也已經投入使用，增強了對各類可能發生情況的預見性，在面對洪水時我們的心里更有底氣了。”長江委水文局中游局岳陽分局局長唐聰說。
依托“智慧大腦” 實現安全高效
倘若啟用水工程進行防洪調度，將水庫水位控制在多少更為安全？怎樣運用蓄滯洪區？各種調度手段排列組合綜合運用之后，水庫庫區、岸線堤防運行風險幾何？
專家介紹，數字三維主題場景模擬預演出的各種可能性和方案建議，在數秒鐘內就能夠依托強大的算據和算力給出結果，為科學決策提供技術支撐。如果依托傳統人工計算或二維水動力模型計算，可能需要幾十分鐘甚至更長的時間。
面對汛情，怎樣精準攔洪、削峰、錯峰？背后有防汛調度專家隊伍晝夜不休的研判推演，還有數字孿生“智慧大腦”在默默支撐。
“數字孿生水利安全高效地推動了‘四預’功能的實現。今年汛期應對流域內4次編號洪水時，我們基本做到了對洪水提前10天預判、提前48小時準確判斷漲水過程。”廣西大藤峽公司水調工程師李穎說。
打造“耳目尖兵” 引領未來防汛
“士兵”作戰能否克敵制勝，靠著統帥部指揮得當，也靠著武器裝備先進耐用。
“長江2024年1號洪水防御工作中，根據水位變化，利用數字孿生三峽防洪形勢分析模塊，跟蹤分析了長江中下游超警堤防情況和‘洲灘民垸’運用風險情況，為各地組織巡堤查險、人員轉移提供了及時‘叫應’提醒服務。”長江設計集團水利規劃院副總工程師李安強介紹。
衛星遙感、北斗、無人機監測、“天空地水工”一體化動態監控體系……打造“耳目尖兵”，為智慧水利建設引領未來防汛新方向。
“通過持續豐富數據底板，優化模型功能，完善業務功能，數字孿生平臺將在流域險情預警與叫應、工程調度運用與風險評估、工程搶險與人員避險轉移等方面提供更為智能化的技術支撐。”長江設計集團水利規劃院副總工程師李安強介紹。
水利部數據顯示，“十四五”以來，4.7萬座小型水庫雨水情測報設施投入建設，按照全覆蓋的目標，已完成87%；實施3.6萬座小型水庫大壩安全監測設施建設，按照應設盡設的目標，已完成78%。（實習生徐皓萱對本文亦有貢獻）