數(shù)字孿生為黃河防汛裝上“智慧大腦”

黃河防洪調(diào)度演練現(xiàn)場(chǎng)，數(shù)字孿生黃河直觀展示洪水演進(jìn)過程和沿岸情況。（黃河水利委員會(huì)提供）

在不久前舉行的2023年黃河防洪調(diào)度演練現(xiàn)場(chǎng)，一條“云黃河”奔涌在全景式數(shù)字孿生平臺(tái)上，直觀反映極端天氣下的險(xiǎn)情分布情況。洪水演進(jìn)、灘區(qū)災(zāi)情損失等場(chǎng)景一目了然，使防汛會(huì)商的效率大大提升。這條“云黃河”就是數(shù)字孿生黃河建設(shè)的成果應(yīng)用。

“簡(jiǎn)單來(lái)說，數(shù)字孿生黃河就是把母親河‘裝’進(jìn)計(jì)算機(jī)。通過類似全景建模的智能手段，構(gòu)建擬真的數(shù)字化場(chǎng)景，承載并運(yùn)行實(shí)際治黃業(yè)務(wù)，支撐黃河治理科學(xué)決策?！秉S河實(shí)驗(yàn)室數(shù)字孿生團(tuán)隊(duì)信息工程中心副主任吳丹表示。

2022年，黃河水利委員會(huì)發(fā)布《數(shù)字孿生黃河建設(shè)規(guī)劃（2022—2025）》，提出“十四五”期間加快構(gòu)建具有預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案功能的數(shù)字孿生黃河。吳丹介紹，數(shù)字孿生黃河建設(shè)是對(duì)流域?qū)嵤┲悄芑卫淼闹匾?，將全面提升黃河流域水安全保障能力。

從洪水演進(jìn)、災(zāi)情評(píng)估到調(diào)度水庫(kù)和生產(chǎn)生活用水，隨著應(yīng)用場(chǎng)景越來(lái)越多，數(shù)字孿生黃河建設(shè)已深度應(yīng)用到水旱災(zāi)害防御工作中，成為“主力軍”之一。

黃河河南段馬渡下延控導(dǎo)工程處，吳丹和團(tuán)隊(duì)成員正在檢查“智能石頭”的運(yùn)行情況。（黃河水利委員會(huì)提供）

6月，黃河進(jìn)入汛期。河南智慧黃河研究院工程科科長(zhǎng)王琴和她的團(tuán)隊(duì)增加了河道巡查的頻次，他們的注意力始終鎖定在壩根砌石堆處不起眼的小“石頭”上。“這些‘智能石頭’是我們的‘偵察兵’，它里頭嵌入了一個(gè)MCU模組和一塊電池，壩石、壩體稍有異常，它就會(huì)發(fā)出預(yù)警?！蓖跚僬f。

據(jù)了解，這種“智能石頭”是數(shù)字孿生黃河建設(shè)的一個(gè)基礎(chǔ)應(yīng)用，今年汛前已經(jīng)覆蓋了下游河段8處控導(dǎo)工程。

在預(yù)警系統(tǒng)的另一端，黃河水利科學(xué)研究院黃河超算中心副主任李濤和團(tuán)隊(duì)正密切關(guān)注前方發(fā)回的信息。

“壩體預(yù)警信息上傳至水旱災(zāi)害防御部門后，我們會(huì)第一時(shí)間接到指令，迅速啟動(dòng)數(shù)字孿生平臺(tái)，調(diào)取出險(xiǎn)點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)畫面，獲取水流、土體等相關(guān)參數(shù)，綜合研判出應(yīng)急處置方案和未來(lái)6至12小時(shí)的防汛調(diào)度方案建議?！崩顫榻B。

接到預(yù)警后，數(shù)字孿生平臺(tái)會(huì)立刻啟動(dòng)綜合研判算法，生成數(shù)個(gè)處置方案供防汛決策參考。（黃河水利委員會(huì)提供）

據(jù)了解，今年汛期，黃河中下游的水文、泥沙等信息將通過多種手段實(shí)時(shí)匯集到數(shù)字孿生平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)在虛擬世界里為黃河“把脈問診”，為防災(zāi)救災(zāi)爭(zhēng)取更多時(shí)間。

目前，數(shù)字孿生黃河建設(shè)正進(jìn)一步集成優(yōu)化，以支撐黃河防汛、水資源調(diào)度管理、水土保持和淤地壩管理等為主的治黃信息采集體系已形成，古老的黃河擁有了“智慧大腦”，從治理走向“智”理。