數字孿生疏勒河數字灌區智慧管理平臺。疏勒河流域水資源利用中心供圖
深圳市“水務(wù)一張圖”系統水環(huán)境達標應用場(chǎng)景。
今年2月，中共中央、國務(wù)院印發(fā)《數字中國建設整體布局規劃》，提出“構建以數字孿生流域為核心的智慧水利體系”。如今，隨著(zhù)應用場(chǎng)景不斷拓展，數字孿生流域建設正在防洪預警、供水調度、污染防治等方面發(fā)揮積極作用。
智慧測報，防洪預警更及時(shí)
微風(fēng)拂面，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(zhù)穿城而過(guò)的樂(lè )安河主干流。剛下過(guò)幾場(chǎng)雨，河里的水漲了，看上去碧波白浪，潘期花不時(shí)也去沿河步道遛彎散心。
往年，潘期花可沒(méi)有這心思，每每漲水，正是叫人發(fā)愁的時(shí)候?！?017年，婺源發(fā)洪水，我家離河近，由于漲水快、疏散時(shí)間緊，家里的東西都來(lái)不及收拾，損失不小?！迸似诨ɑ貞?。
“受自然地理條件影響，婺源暴雨強度大、山洪來(lái)勢猛?！辨脑纯h水利局防辦主任邱漢欣介紹，婺源過(guò)去十幾年不斷加強雨量站、水文站、水位站等建設，為實(shí)時(shí)測報雨情、地表徑流情況提供數據支撐，但洪水等相關(guān)預測仍需協(xié)調各部門(mén)數據，利用人工展開(kāi)具體測算，“可以說(shuō)是數據上報自動(dòng)化，但預測預警并未智慧化?！?br />
2017年，在水利部的支持下，江西省水利廳先后投入2000多萬(wàn)元用于樂(lè )安河數字孿生流域建設。2020年4月1日，婺源智慧水文業(yè)務(wù)服務(wù)平臺開(kāi)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(yè)務(wù)服務(wù)平臺，大屏幕上可以看到該系統集納了綜合信息服務(wù)、三維虛擬演示、洪水預報預警等功能?！皬慕邓胶樗?，其實(shí)是個(gè)復雜的過(guò)程?！鼻駶h欣介紹，相比以往用單一指標判斷或者人力測算，該智慧系統作為監測要素齊全的空天地一體化數據感知體系，可將雨量、地表徑流量、蒸發(fā)量、水位等要素匯聚在同一模型內，通過(guò)科學(xué)計算得出洪水可能發(fā)生的情況，提高運算效率和預報準確性。
邱漢欣指著(zhù)三維虛擬演示界面上的藍色區域說(shuō)：“根據運算結果生成的藍色區域，預報了在一定參數范圍內洪水可能淹沒(méi)的范圍，可做到快速、精準測報?！?br />
2022年6月樂(lè )安河洪水，該系統提前15小時(shí)發(fā)布自動(dòng)預報告警，提前7小時(shí)發(fā)出較為準確的預報信息。預報洪峰流量誤差為45立方米每秒，預報洪峰水位誤差0.22米，預報洪峰出現時(shí)間誤差為30分鐘，緊急轉移人口1.78萬(wàn)。
去年，江西印發(fā)《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(zhuān)班，數字孿生峽江水利樞紐工程、數字孿生樂(lè )安河、水庫聯(lián)合預報調度一體化、山洪災害防御能力提升等項目正積極建設中。
自動(dòng)計量，供水調度更精準
“昌馬灌區東渠村需水30萬(wàn)立方米，準備調水?！?br />
收到指令后，工作人員在疏勒河閘門(mén)遠程控制系統上輸入目標水量，隨即，6公里外的水閘自動(dòng)抬升，頃刻間，渠水穿過(guò)閘門(mén)，順著(zhù)渠道涌向田間地頭。與此同時(shí)，灌溉斗口水位高度和每秒鐘水流量在手機上實(shí)時(shí)顯示。
“這是數字孿生渠系智能配水和閘群聯(lián)合調度系統，利用測控閘門(mén)，實(shí)現從上游進(jìn)水閘到下游取水閘的全渠道水量自動(dòng)控制、按需配水?！备拭C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%以上的斗口已實(shí)現水量自動(dòng)計量和實(shí)時(shí)監測，“從粗放灌溉到精準調度，數字孿生流域建設發(fā)揮了很大作用?！?br />
疏勒河發(fā)源于祁連山西段，干流全長(cháng)670公里。依托河流建起的疏勒河灌區總灌溉面積超過(guò)134萬(wàn)畝。然而，由于深處內陸，降水稀少、蒸發(fā)量大，地多水少的矛盾突出，對精準調水需求迫切。
實(shí)現精準調度，數字化建設是關(guān)鍵。近年來(lái)，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(wǎng)絡(luò )系統，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(diǎn)?！盎谛畔⒒晒?，中心初步構建了符合流域實(shí)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(jìn)行數字映射、智能模擬、前瞻預演?！崩铨堈f(shuō)。
“管護范圍內將近80公里的干渠，全程使用視頻監控，不足半小時(shí)就能巡查完畢。測量水量也不用總跑現場(chǎng)，避免了人工誤差?！辈R灌區管理處總干渠工程管理所職工張玉霞說(shuō)。如今，隨著(zhù)數字孿生疏勒河建設進(jìn)程加快，灌溉過(guò)程實(shí)現全跟蹤，閘口計量精度也從“厘米級”升至“毫米級”。張玉霞介紹，以50厘米的渠道斷面為例，若閘口開(kāi)度達到“毫米級”，每天每個(gè)斗口將節約用水860多立方米，而疏勒河灌區這樣的智能斗口有698個(gè)。
據了解，甘肅省水利廳已投資約4000萬(wàn)元開(kāi)展疏勒河、引洮工程、白龍江干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，污染防治更高效
“坪山河新和河道上游氨氮濃度每升達8.1毫克，請組織排查?！?月12日，一條水質(zhì)異常事件工單被提交到廣東省深圳市水務(wù)局的工單管理系統，系統自動(dòng)分派給深圳市坪山區水務(wù)局。隨即，巡查人員展開(kāi)實(shí)地溯源。
“坪山區一家公司圈養家禽，將產(chǎn)生的污水抽排至雨水管道并流入新和河道，導致水質(zhì)異常?！币艳k結的工單中詳細記錄著(zhù)處置過(guò)程。在排污行為被叫停后，河道水質(zhì)恢復了正常。
在深圳，借助數字孿生流域技術(shù)，這種“人在線(xiàn)、物在線(xiàn)、事在線(xiàn)”的水務(wù)設施運行管理模式已見(jiàn)雛形。全市“河、庫、廠(chǎng)、網(wǎng)、站、線(xiàn)”六大類(lèi)約5300個(gè)重點(diǎn)水務(wù)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(gè)測站的實(shí)時(shí)監測數據，以及自然資源與空間地理數據，匯聚成“水務(wù)數字底座”，以“水務(wù)一張圖”的方式呈現，為水務(wù)應用場(chǎng)景數字化奠定了基礎。
“相當于為深圳河灣流域創(chuàng )造了一個(gè)數字‘雙胞胎’?！鄙钲谑兴畡?wù)局信息辦負責人王曉輝介紹，目前已搭建出水環(huán)境達標、水旱災害防御等多項數字化應用場(chǎng)景，實(shí)現智慧化模擬、精準化決策。
在水環(huán)境達標應用場(chǎng)景中，全市河流水質(zhì)實(shí)時(shí)情況和45座水質(zhì)凈化廠(chǎng)的實(shí)時(shí)信息，以及420個(gè)河流斷面檢測數據一目了然。若遇到水質(zhì)異常事件，則立即生成工單，派發(fā)相關(guān)單位處理。
對已發(fā)水污染事件的處置，仍屬事后監管。眼下，深圳市水務(wù)局正在依托數字孿生流域技術(shù)以及海量的水務(wù)數據，探索提升水污染預防能力。
“短時(shí)強降雨可能導致排水系統雨水量驟增，擠占污水通道，污水溢流進(jìn)入河道影響水質(zhì)。為此，我們利用知識圖譜技術(shù)，建立數字孿生深圳河灣流域布吉河知識平臺，分析不同降雨情勢下各類(lèi)溢流污染成因、對河道水質(zhì)的影響，為水污染事件的預防和溯源提供決策輔助?！鄙钲谑兴畡?wù)局相關(guān)負責人吉海介紹。
作為探索，深圳市水務(wù)局對布吉河道2019年到2021年間的100多場(chǎng)降雨及斷面水質(zhì)數據進(jìn)行深度挖掘分析，形成了包含96項典型模式的歷史場(chǎng)景模式庫。
“我們根據雨情預報，分析出今年3月25日至27日特大暴雨的降雨雨型與2020年3月27日至31日的降雨相似，推理出可能出現溢流污染風(fēng)險的位置，建議泵站提前做好部署、清疏風(fēng)險管道等?！奔Ｕf(shuō)。
去年以來(lái)，深圳全市已有66個(gè)需重點(diǎn)關(guān)注的小流域和163個(gè)溢流風(fēng)險排口被系統精準找出，得到迅速處理，深圳市生活污水收集率等穩步提升。
“我們希望數字化的深圳河灣流域無(wú)限接近真實(shí)，更高效地助力污染防治?！蓖鯐暂x說(shuō)。
來(lái)源：人民日報
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