數字孿生流域建設助力水資源管理和生態治理——

　　治水用水護水有了“智慧大腦”（深閱讀·建設數字中國）

　　今年2月，中共中央、國務院印發《數字中國建設整體(ti) 布局規劃》，提出“構建以數字孿生流域為(wei) 核心的智慧水利體(ti) 係”。如今，隨著應用場景不斷拓展，數字孿生流域建設正在防洪預警、供水調度、汙染防治等方麵發揮積極作用。

　　智慧測報，防洪預警更及時

　　微風拂麵，綠水悠悠。潘期花家住江西省婺源縣蚺城街道文博社區，家中小院正對著穿城而過的樂(le) 安河主幹流。剛下過幾場雨，河裏的水漲了，看上去碧波白浪，潘期花不時也去沿河步道遛彎散心。

　　往年，潘期花可沒有這心思，每每漲水，正是叫人發愁的時候。“2017年，婺源發洪水，我家離河近，由於(yu) 漲水快、疏散時間緊，家裏的東(dong) 西都來不及收拾，損失不小。”潘期花回憶。

　　“受自然地理條件影響，婺源暴雨強度大、山洪來勢猛。”婺源縣水利局防辦主任邱漢欣介紹，婺源過去十幾年不斷加強雨量站、水文站、水位站等建設，為(wei) 實時測報雨情、地表徑流情況提供數據支撐，但洪水等相關(guan) 預測仍需協調各部門數據，利用人工展開具體(ti) 測算，“可以說是數據上報自動化，但預測預警並未智慧化。”

　　2017年，在水利部的支持下，江西省水利廳先後投入2000多萬(wan) 元用於(yu) 樂(le) 安河數字孿生流域建設。2020年4月1日，婺源智慧水文業(ye) 務服務平台開始試運行。

　　在婺源縣水利局防汛抗旱指揮部，登錄婺源智慧水文業(ye) 務服務平台，大屏幕上可以看到該係統集納了綜合信息服務、三維虛擬演示、洪水預報預警等功能。“從(cong) 降水到洪水，其實是個(ge) 複雜的過程。”邱漢欣介紹，相比以往用單一指標判斷或者人力測算，該智慧係統作為(wei) 監測要素齊全的空天地一體(ti) 化數據感知體(ti) 係，可將雨量、地表徑流量、蒸發量、水位等要素匯聚在同一模型內(nei) ，通過科學計算得出洪水可能發生的情況，提高運算效率和預報準確性。

　　邱漢欣指著三維虛擬演示界麵上的藍色區域說：“根據運算結果生成的藍色區域，預報了在一定參數範圍內(nei) 洪水可能淹沒的範圍，可做到快速、精準測報。”

　　2022年6月樂(le) 安河洪水，該係統提前15小時發布自動預報告警，提前7小時發出較為(wei) 準確的預報信息。預報洪峰流量誤差為(wei) 45立方米每秒，預報洪峰水位誤差0.22米，預報洪峰出現時間誤差為(wei) 30分鍾，緊急轉移人口1.78萬(wan) 。

　　去年，江西印發《江西省數字孿生流域建設工作方案》，成立數字孿生流域建設工作專(zhuan) 班，數字孿生峽江水利樞紐工程、數字孿生樂(le) 安河、水庫聯合預報調度一體(ti) 化、山洪災害防禦能力提升等項目正積極建設中。

　　自動計量，供水調度更精準

　　“昌馬灌區東(dong) 渠村需水30萬(wan) 立方米，準備調水。”

　　收到指令後，工作人員在疏勒河閘門遠程控製係統上輸入目標水量，隨即，6公裏外的水閘自動抬升，頃刻間，渠水穿過閘門，順著渠道湧向田間地頭。與(yu) 此同時，灌溉鬥口水位高度和每秒鍾水流量在手機上實時顯示。

　　“這是數字孿生渠係智能配水和閘群聯合調度係統，利用測控閘門，實現從(cong) 上遊進水閘到下遊取水閘的全渠道水量自動控製、按需配水。”甘肅省疏勒河流域水資源利用中心副主任李龍介紹，目前疏勒河灌區95%以上的鬥口已實現水量自動計量和實時監測，“從(cong) 粗放灌溉到精準調度，數字孿生流域建設發揮了很大作用。”

　　疏勒河發源於(yu) 祁連山西段，幹流全長670公裏。依托河流建起的疏勒河灌區總灌溉麵積超過134萬(wan) 畝(mu) 。然而，由於(yu) 深處內(nei) 陸，降水稀少、蒸發量大，地多水少的矛盾突出，對精準調水需求迫切。

　　實現精準調度，數字化建設是關(guan) 鍵。近年來，疏勒河流域水資源利用中心陸續建成覆蓋全灌區的通信網絡係統，設置地表水、地下水、水庫大壩、主要水閘等信息采集和監測點。“基於(yu) 信息化成果，中心初步構建了符合流域實際的水資源調配、防洪管理等多種水利模型，對流域各項工作進行數字映射、智能模擬、前瞻預演。”李龍說。

　　“管護範圍內(nei) 將近80公裏的幹渠，全程使用視頻監控，不足半小時就能巡查完畢。測量水量也不用總跑現場，避免了人工誤差。”昌馬灌區管理處總幹渠工程管理所職工張玉霞說。如今，隨著數字孿生疏勒河建設進程加快，灌溉過程實現全跟蹤，閘口計量精度也從(cong) “厘米級”升至“毫米級”。張玉霞介紹，以50厘米的渠道斷麵為(wei) 例，若閘口開度達到“毫米級”，每天每個(ge) 鬥口將節約用水860多立方米，而疏勒河灌區這樣的智能鬥口有698個(ge) 。

　　據了解，甘肅省水利廳已投資約4000萬(wan) 元開展疏勒河、引洮工程、白龍江幹流舟曲段數字孿生流域建設，讓數字賦能水資源管理和應用。

　　數字模擬，汙染防治更高效

　　“坪山河新和河道上遊氨氮濃度每升達8.1毫克，請組織排查。”5月12日，一條水質異常事件工單被提交到廣東(dong) 省深圳市水務局的工單管理係統，係統自動分派給深圳市坪山區水務局。隨即，巡查人員展開實地溯源。

　　“坪山區一家公司圈養(yang) 家禽，將產(chan) 生的汙水抽排至雨水管道並流入新和河道，導致水質異常。”已辦結的工單中詳細記錄著處置過程。在排汙行為(wei) 被叫停後，河道水質恢複了正常。

　　在深圳，借助數字孿生流域技術，這種“人在線、物在線、事在線”的水務設施運行管理模式已見雛形。全市“河、庫、廠、網、站、線”六大類約5300個(ge) 重點水務對象的基礎數據按照統一標準歸集，再加上水情、雨情、工情等約6000個(ge) 測站的實時監測數據，以及自然資源與(yu) 空間地理數據，匯聚成“水務數字底座”，以“水務一張圖”的方式呈現，為(wei) 水務應用場景數字化奠定了基礎。

　　“相當於(yu) 為(wei) 深圳河灣流域創造了一個(ge) 數字‘雙胞胎’。”深圳市水務局信息辦負責人王曉輝介紹，目前已搭建出水環境達標、水旱災害防禦等多項數字化應用場景，實現智慧化模擬、精準化決(jue) 策。

　　在水環境達標應用場景中，全市河流水質實時情況和45座水質淨化廠的實時信息，以及420個(ge) 河流斷麵檢測數據一目了然。若遇到水質異常事件，則立即生成工單，派發相關(guan) 單位處理。

　　對已發水汙染事件的處置，仍屬事後監管。眼下，深圳市水務局正在依托數字孿生流域技術以及海量的水務數據，探索提升水汙染預防能力。

　　“短時強降雨可能導致排水係統雨水量驟增，擠占汙水通道，汙水溢流進入河道影響水質。為(wei) 此，我們(men) 利用知識圖譜技術，建立數字孿生深圳河灣流域布吉河知識平台，分析不同降雨情勢下各類溢流汙染成因、對河道水質的影響，為(wei) 水汙染事件的預防和溯源提供決(jue) 策輔助。”深圳市水務局相關(guan) 負責人吉海介紹。

　　作為(wei) 探索，深圳市水務局對布吉河道2019年到2021年間的100多場降雨及斷麵水質數據進行深度挖掘分析，形成了包含96項典型模式的曆史場景模式庫。

　　“我們(men) 根據雨情預報，分析出今年3月25日至27日特大暴雨的降雨雨型與(yu) 2020年3月27日至31日的降雨相似，推理出可能出現溢流汙染風險的位置，建議泵站提前做好部署、清疏風險管道等。”吉海說。

　　去年以來，深圳全市已有66個(ge) 需重點關(guan) 注的小流域和163個(ge) 溢流風險排口被係統精準找出，得到迅速處理，深圳市生活汙水收集率等穩步提升。

　　“我們(men) 希望數字化的深圳河灣流域無限接近真實，更高效地助力汙染防治。”王曉輝說。(本報記者 王 丹 趙帥傑 程遠州)