潮涌東南，數字浪潮激蕩八閩大地。作為數字中國建設的發(fā)源地，福建正以數字孿生技術(shù)為支點(diǎn)，撬動(dòng)水利治理的深層變革——從傳統經(jīng)驗驅動(dòng)轉向智能分析引領(lǐng)的智慧化轉型，實(shí)現“治水”到“智水”的跨越。
在九龍江北溪水閘，數字孿生平臺實(shí)時(shí)監控流域水情變化；在溪源溪防洪工程中，智能系統精準調度水庫泄洪；在棉花灘水庫，千庫聯(lián)調助力跨區域協(xié)作削減洪峰……
這些實(shí)踐不僅讓千年水脈有了數字化的“智慧管家”，更推動(dòng)福建水利在防洪保供、災害防御等領(lǐng)域實(shí)現突破性進(jìn)展，是新時(shí)代水利現代化的生動(dòng)注腳。
豐枯雙控守護生命之源
步入福建省九龍江北溪水閘調度中心，只見(jiàn)寬大的屏幕上，躍動(dòng)著(zhù)三維流域模型、實(shí)時(shí)監測數據與智能調度指令。與現實(shí)世界一一對應的九龍江北溪流域虛擬仿真畫(huà)面，勾勒出數字孿生技術(shù)與現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(zhù)流域內數百萬(wàn)人民的生產(chǎn)生活用水重任。
“北溪降水年內分配不均，豐、枯水季節徑流量相差懸殊?！备＝ㄊ【琵埥饔蛑行母敝魅瘟纸ê榻榻B說(shuō)，隨著(zhù)經(jīng)濟社會(huì )的不斷發(fā)展，廈漳地區水資源緊缺問(wèn)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(shí)代答卷。
2022年10月，“數字孿生九龍江北溪”作為水利部首批94個(gè)數字孿生先行先試的試點(diǎn)項目之一正式啟動(dòng)。平臺以“預報、預警、預演、預案”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級三維地理空間數據，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、流量監測設備，構建了覆蓋流域防洪、水資源調配、工程管理的全鏈條智慧體系。
“通過(guò)數字孿生助力，我們在管理上不僅實(shí)現了‘水夠’，還實(shí)現了‘水好’?！本琵埥饔蛑行母笨偣び鄦⒊烧f(shuō)，通過(guò)水資源智能化精準管理，單位將有限的水資源合理有效地分配給龍巖、漳州和廈門(mén)的用水戶(hù)，同時(shí)實(shí)現流域枯水期、水污染事件水資源應急調度快速響應，為流域水資源的精細化管理提供了科學(xué)決策依據，更好地服務(wù)流域經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展。
“試運行以來(lái)，我們大幅提升了北溪流域防洪調度、水資源配置能力?！庇鄦⒊膳e例說(shuō)，2024年6月15日至17日，龍巖市遭遇強降雨，九龍江北溪流域水位、流量激增。數字孿生九龍江北溪平臺通過(guò)5公里×5公里網(wǎng)格化降雨預報數據，實(shí)時(shí)追蹤流域降雨動(dòng)態(tài)，結合水文模型推算上游來(lái)水與區間產(chǎn)流數據，每小時(shí)滾動(dòng)更新洪水預報成果，通過(guò)智能化調度，精準控制閘前水位，實(shí)現泄洪與蓄水的動(dòng)態(tài)平衡。
值得一提的是，該項目憑借在防洪調度和水資源配置中的卓越成效，于2024年成功入選水利部數字孿生水利建設十大樣板。
智慧大腦構筑江河屏障
數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)現防洪與興利雙贏(yíng)，在福建，這并不是個(gè)例。
溪源溪，是福州市閩江下游南港的一條小支流，河長(cháng)43公里，流域面積208平方公里?？此啤捌狡綗o(wú)奇”的它，卻是福州的暴雨中心區，洪水暴漲暴落，易發(fā)山洪。
作為典型的“小流域、高災害”區域，溪源溪流經(jīng)閩侯上街鎮、福州高新區，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)嚴重內澇。
“為系統性解決傳統防洪手段的局限性，我們于2022年啟動(dòng)了溪源溪小流域（溪源水庫）數字孿生平臺試點(diǎn)建設?！备＝ㄊ∠此畮旃芾硖幹魅吸S為民說(shuō)，該項目是福建省落實(shí)水利部數字孿生流域建設的首批試點(diǎn)。
打開(kāi)溪源溪小流域（溪源水庫）數字孿生平臺，虛擬的溪源溪與真實(shí)水流同步奔涌，每一處水位變化、每一條氣象預警都實(shí)時(shí)映射。平臺集成實(shí)時(shí)雨情、水情、氣象預報數據，并疊加水庫、關(guān)鍵節點(diǎn)的斷面水位、周邊經(jīng)濟社會(huì )信息，形成多維度動(dòng)態(tài)監測網(wǎng)絡(luò )。
“通過(guò)融合人工智能、知識圖譜等技術(shù)，溪源溪數字孿生平臺實(shí)現了感知、預報、調度、決策的全流程智能化。系統可動(dòng)態(tài)模擬不同降雨強度下的洪水演進(jìn)過(guò)程，精準生成最優(yōu)調度方案?！毕此畮焖樾畔⒖聘笨崎L(cháng)吳佳琦說(shuō)，依托該系統的“數字模擬+實(shí)戰操作”模式，溪源溪流域在2023年至2024年汛期，成功抵御了3場(chǎng)臺風(fēng)和數場(chǎng)強降雨。
如今，溪源溪小流域（溪源水庫）數字孿生項目已全面接入數字孿生防汛（千庫聯(lián)調）系統，后者是福建省重點(diǎn)打造的水利“智慧大腦”。
數字孿生防汛（千庫聯(lián)調）系統建設方、福建省水利水電勘測設計研究院有限公司相關(guān)負責人申友汀介紹說(shuō)，該系統整合福建地區3522座水庫、1645條堤防、2450座水閘等全域水利設施數據，圍繞臺風(fēng)、暴雨場(chǎng)景，貫通“預報、預警、預演、預案”全鏈條，通過(guò)氣象數據預測降雨量，自動(dòng)生成水庫入庫流量曲線(xiàn)，結合實(shí)時(shí)水文數據，動(dòng)態(tài)推演不同調度方案，快速輸出風(fēng)險可控的決策指令。
數字孿生防汛（千庫聯(lián)調）系統的實(shí)戰價(jià)值，在跨區域協(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(lái)最大洪水。關(guān)鍵時(shí)刻，地處上游的福建棉花灘水庫依托數字孿生防汛（千庫聯(lián)調）系統，通過(guò)預演模型精準計算削峰方案，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的防洪壓力。
數字孿生重構水治理范式
數字孿生水利是發(fā)展水利新質(zhì)生產(chǎn)力的重要標志，是實(shí)現水利現代化的關(guān)鍵舉措。來(lái)自水利部的數據顯示，我國已建成了數百處數字孿生流域、數字孿生水網(wǎng)、數字孿生工程等新型基礎設施，基本形成了“天空地水工”一體化監測感知體系。
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、國家蓄滯洪區數字孿生建設，迭代優(yōu)化數字孿生水利工程先行先試建設成果，促進(jìn)數字孿生工程與數字孿生流域、數字孿生水網(wǎng)互聯(lián)互通與信息共享，初步建成運行管理智能應用體系。
作為數字中國建設發(fā)源地的福建省，多年來(lái)堅持邊建邊用邊迭代，加快數字孿生流域、數字孿生水網(wǎng)、數字孿生工程建設。這其中，數字孿生九龍江北溪及福州溪源溪小流域（溪源水庫）數字孿生先行先試項目，以及數字孿生防汛（千庫聯(lián)調）平臺，正是福建水利人奮進(jìn)征程中的一道縮影。
當前，福建正試點(diǎn)開(kāi)展數字孿生水網(wǎng)建設工作，依托數字孿生防汛平臺、水利數據中心等信息化基礎，搭建福建數字孿生水網(wǎng)（閩江口區域）先行先試平臺，共享共建福建水利系統以及工程管理單位在閩江口區域內的水雨情、工程監測、水安視頻等感知數據，研發(fā)閩江口區域水網(wǎng)優(yōu)化調度等專(zhuān)業(yè)模型，補充區域L2級水網(wǎng)地理空間數據，開(kāi)發(fā)水資源配置、水旱災害防御等先期水網(wǎng)業(yè)務(wù)應用。
福建還積極推進(jìn)重大水利工程配套數字孿生建設工作，推進(jìn)數字孿生龍門(mén)灘引水工程實(shí)施建設。聯(lián)合水利工程管理單位開(kāi)展數字孿生技術(shù)試點(diǎn)，推動(dòng)數字孿生技術(shù)與水電站場(chǎng)景融合應用，建設水口電站數字孿生系統。
經(jīng)過(guò)這些年的努力，福建已基本實(shí)現全行業(yè)“一屏管水”、全社會(huì )“一屏看水”。
福建省水利廳廳長(cháng)葉敏表示，福建將加快編制福建水利信息化建設五年規劃，不斷完善“千庫聯(lián)調”系統，完成閩江口區域數字孿生水網(wǎng)建設任務(wù)，持續打造數字孿生水利體系，助推水利高質(zhì)量發(fā)展再上新臺階。
來(lái)源：新華社
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