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付文

智慧水利建設是實現新階段水利高質量發展的重要路徑之一。國家“十四五”規劃綱要要求構建智慧水利體系，“十四五”新型基礎設施建設規劃提出要推動大江大河大湖數字孿生。近年來，在水利部的大力支援下，甘肅省搶抓機遇，立足省情，創新打造智慧水利平臺，大力推進數字孿生流域建設，助力甘肅水利高質量發展。

2022年2月，水利部正式啟動數字孿生流域先行先試工作。甘肅省“疏勒河”和“引洮工程”成功入選全國試點，探索數字孿生流域標準化建設。同步增列白龍江干流甘肅舟曲段為省屬數字孿生流域建設試點，建設學習型智慧水利大腦，構建甘肅水利演算法中心、水利模型庫和知識庫，打造數字孿生流域模擬模擬平臺，在數字化場景下，透過“真實”投影智慧化模擬流域和工程物理過程，為支撐甘肅省精準決策，提升流域和工程預報、預警、預演、預案“四預”能力，提供有益經驗，取得了突出成效。

圖為疏勒河灌區。

為疏勒河插上“數字翅膀”

疏勒河，是甘肅省河西走廊內流水系的第二大河，年均徑流量10。31億立方米，河道全長約670公里，總流域面積17萬平方公里。疏勒河流域是我國西北乾旱區典型的內陸河流域，它所轄的疏勒河灌區是甘肅省最大的自流灌區，承擔著酒泉市玉門市、瓜州縣134萬畝農田灌溉任務。近年來透過全面實施灌區續建配套與現代化改造專案，補短板、強弱項、提質效，有效解決當地耕地“卡脖子旱”，下游河道和自然保護區生態環境明顯好轉。如今，疏勒河灌區正趁著智慧水利“春風”，為灌區現代化管理插上“數字翅膀”。

“我們把疏勒河縮進了計算機，在電腦上打造一個與實際疏勒河一樣的‘數字孿生疏勒河’，對現實中的疏勒河及保護治理活動進行數字對映、智慧模擬、前瞻預演，與現實中的疏勒河流域同步模擬執行、虛實互動、迭代最佳化，以實現對現實流域的實時監控、發現問題、最佳化排程。”甘肅省疏勒河流域水資源利用中心規劃計劃處工程師盛彩虹說。“數字孿生疏勒河”透過完善流域水利資訊化基礎設施，建設覆蓋範圍廣、布控精度準、分佈密度大、類別品類多的資訊採集和監測站點，並運用整合、擴充套件、整合等方式，構建起數字孿生平臺，形成具有“四預”功能的數字孿生流域。

“現在只需要10分鐘，就能將整個管理範圍內79。95公里的乾渠巡查一遍，全程監控，問題及時發現及時處置。”疏勒河昌馬灌區管理處幹部李玉軍說。目前，疏勒河灌區已建成了“一張圖、一個庫、一門戶、一張網”的資訊化管控平臺，698個鬥口計量監測點、106套測控一體化閘門和28處雷達水位監測點，從水庫源頭到末級渠系水情資訊的實時監測和記錄，灌區超90%以上灌溉面積自動計量，互聯共享，灌溉管理精準化計量精度逐步實現從“釐米級”到“毫米級”。平臺同樣在流域防洪中發揮作用。2022年，實現極端暴雨條件下流域洪水防禦預演，為灌區三座水庫（昌馬水庫、雙塔水庫、赤金峽水庫）及昌馬西乾渠、疏花乾渠、雙塔總幹、水電站等重點水利工程安全執行保駕護航。

當數字孿生技術遇見流域，就等於給河流裝上了“智慧腦”，一條條河流有了新生命，為一個個的灌區注入新鮮“活水”。

為人工地下長河安上“智慧雙眼”

洮河，黃河上游第二大支流，流經甘肅境內，水量充沛，水清見底。喝上甘甜的洮河水，成為隴中人民半個多世紀的期盼。引洮供水工程全線通水，甘肅省約四分之一人口喝上了“安心水”，徹底甩掉了“隴中苦瘠甲天下”歷史標籤。

引洮供水工程自九甸峽水庫取水口引水，穿山越嶺，跨溝過峁，依勢自流而下，惠及5個地級市13個縣（區）600多萬人，是目前甘肅引水渠線最長的大型跨流域引水工程。工程干支渠總長1069。83公里，超出洮河干流近400公里，是名副其實的“人工地下長河”。工程龐大複雜，沿線佈滿隧洞、乾渠、支渠、暗渠、渡管、倒虹吸、輸水管線等，直通田間最後一公里。如何管好用好，使甘肅人民的圓夢工程真正發揮效益？一直是甘肅水利人堅持不懈、努力奮鬥的目標。

甘肅省水務投資有限責任公司作為引洮供水工程的建設者、運營者和管理者，長期致力改善工程運況，改進管理執行模式，在工程執行管理中大膽創新，引入數字孿生技術，改善工程執行排程條件。承建的“數字孿生引洮工程”，透過構建水資源管理與調配、工程安全巡檢、水情監測與水費收繳等方面的業務應用體系，實現水量精準智慧排程以及溝（河）道退水模擬分析，實現工程智慧巡查、實時分析、智慧診斷，實現水費自動精準計算和快速整編。

“透過在手機或顯示屏操作，一體化測控板閘可把洮河水分流到各受益縣區，工程末端安裝智慧控制槽閘，一旦有緊急情況，可以退水。”省水投公司下屬子公司甘肅水務節水科技發展有限責任公司董事長馬國印介紹。針對引洮供水工程長距離多隧洞全年執行排程的工況，構建涵蓋引洮供水工程總乾渠渠首至鬥農口末端的智慧化管理系統，綜合運用高精度渠道及斷面資料、高頻遙感資料，與現有影片實時監測資料進行融合建模，實現渠道物理流場水面－水位－流量一體化實時化感知孿生。採取異構交錯感知+多源資料融合、BIM+GIS一體化巢狀還原、影片AI與測控單元耦合等技術，結合空間資料相關計算、分析，實現了工程全生命週期視覺化管理，提高工程安全執行、科學排程能力。已經建成投入使用的120餘孔一體化測控閘站，採用數字孿生技術，搭載引洮供水工程多源全景水量排程實時推演系統，配水設施能耗大大降低、供水利用率提升至95%以上，降低執行管理成本，故障響應時間大大縮短。

為白龍江干流舟曲段山洪災害防禦當好“吹哨人”

白龍江，是長江流域嘉陵江上游最大一級支流，發源於川、甘、青三省交界的西傾山東側郎木寺附近，由西向東南流經四川若爾蓋縣、甘肅迭部、舟曲、宕昌、武都、文縣等縣，在文縣中廟鄉的營子溝復入四川省，於廣元市昭化鎮流入嘉陵江，幹流全長562公里，流域面積3。18萬平方公里。幹流沿線屬秦巴山區、六盤山區、青藏高原、黃土高原地形交匯地帶，地質構造複雜，地貌型別多樣，山巒疊嶂，溝壑縱橫，是全國地質災害最嚴重的區域之一。流域內發生的2010年“8·7甘肅舟曲特大泥石流”、2020年“8·12隴南市特大暴洪泥石流”，給當地群眾造成嚴重經濟損失，一場暴雨奪走了上千人寶貴的生命，數十萬人受災。

痛定思痛，甘肅省上下齊力，推進災區江河干流、中小河流、山洪溝道等堤防修復重建，加強山洪災害防治，構建山洪災害監測預警系統。甘肅省水利廳自我加壓，啟動“數字孿生白龍江干流舟曲段”省級數字孿生流域建設試點，選擇在全國滑坡、泥石流、地震三大地質災害高發頻發區——白龍江干流甘肅舟曲段，創新探索一條具有典型特徵、具備“四預”功能、可複製推廣的路子，精準支撐山洪災害防禦的決策體系，讓山洪來得不那麼突然，給群眾提前轉移贏得更充分時間。

“數字孿生白龍江干流舟曲段”由甘肅省水利廳聯合聯通數字科技有限公司和華中科技大學共同建設，探究災害成因，研製了複雜河道浮標式北斗水位高精度測報儀，有效彌補白龍江干流無資料河段實時水位觀測資料。研發適用於高山峽谷地貌的降雨徑流預報、一二維水動力洪水演進、洪災預案分析等模型，實現舟曲縣53個小流域出口斷面未來5天的流量預報預警、白龍江干流關鍵斷面未來12小時的洪水流量滾動預報和動態推演，完成了8個防災物件精準防控圖和避險轉移圖的生成和釋出。

建成的“白龍江電子防洪沙盤”現已覆蓋白龍江干流123平方公里人口密集區域，透過構建流域全要素、多維度、多尺度、實時監測網路和區域自動化串聯耦合預報體系，採用孿生流域建模技術、大資料探勘技術、北斗監測技術、空間分析技術、水利模擬技術，面向53個小流域以及66公里主河道水雨災情，建立了“10天風險預警，3天預報預警，實時監測預警”相巢狀的洪澇災害防禦預警體系。藉助這套防禦預警體系，透過多維度研判，科學化決策及系統性覆盤，可實現保護區域防洪業務一圖全覽、一鏈貫通和“四預”管理。防禦預警體系執行以來，“3天預報預警”預測15毫米以上降雨11次，降雨監測準確率為78。5%。2022年7月22日三眼峪小流域提前三天預測資料24。55mm，實測降雨26。5mm，雨量準確度達到92。6%，為防洪預警提供了科學決策依據。

百舸爭流千帆競，借海揚帆奮者先。甘肅省牢牢堅持“需求牽引、應用至上、數字賦能、提升能力”總要求，乘著智慧水利東風，加快推進數字孿生流域建設，創新驅動新階段水利高質量發展，為建設幸福美好新甘肅提供強有力的水安全保障。

簽發：董洪亮