【ZiDongHua之方案應(yīng)用場(chǎng)收錄關(guān)鍵詞：四創(chuàng)科技 數(shù)字孿生 知識(shí)圖譜】

 

 

　　由四創(chuàng)科技參與承建的“數(shù)字孿生九龍江北溪”項(xiàng)目再次獲媒體關(guān)注！2024年12月31日，中國(guó)水利報(bào)以《“智”馭江河“數(shù)”繪新篇——數(shù)字孿生九龍江北溪建設(shè)取得顯著成效》為題刊發(fā)報(bào)道。

 

　　“智”馭江河

 

　　“數(shù)”繪新篇

 

　　——數(shù)字孿生九龍江北溪建設(shè)取得顯著成效

 

　　九龍江，自福建省龍巖市連城縣一路奔騰，最終在廈門港對(duì)岸注入臺(tái)灣海峽，是福建僅次于閩江的第二大河流。它蜿蜒流淌在八閩大地，流域內(nèi)山地、丘陵連綿，河谷、盆地穿插其間,孕育了這片土地的生機(jī)與繁榮。北溪是九龍江水系中最長(zhǎng)、最重要的干流，全長(zhǎng)285公里，流域面積9803平方公里，承載著保障流域內(nèi)數(shù)百萬(wàn)人民生產(chǎn)生活用水的重任。

 

　　隨著近年來(lái)數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，九龍江流域的管理與保護(hù)也迎來(lái)了新的變革。福建省緊跟時(shí)代步伐，積極推進(jìn)數(shù)字孿生流域建設(shè)，數(shù)字孿生九龍江北溪項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生。

 

　　2024年，福建省“數(shù)字孿生九龍江北溪”成功入選全國(guó)數(shù)字孿生水利建設(shè)十大樣板，“數(shù)字孿生九龍江北溪水資源配置與調(diào)度應(yīng)用”入選水利部數(shù)字孿生水利建設(shè)28個(gè)典型案例名錄。

 

　　北溪江水滔滔，科技活水激蕩。數(shù)字孿生九龍江北溪建設(shè)項(xiàng)目的成功實(shí)施，為流域治理插上了“智慧之翼”，開啟了九龍江流域管理高質(zhì)量發(fā)展新篇章。

 

　　智慧管理

 

　　提升流域治理效能

 

 

　　數(shù)字孿生系統(tǒng)水資源管理頁(yè)面

 

　　“降水年內(nèi)分配不均，豐、枯水季節(jié)徑流量相差懸殊。”福建省九龍江流域中心副主任林建洪介紹，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，廈漳地區(qū)水資源緊缺問題日益凸顯，如何合理利用水資源、保障供水安全，成為九龍江流域工作的重點(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，九龍江迎難而上，給出答案。

 

　　2022年10月，“數(shù)字孿生九龍江北溪”作為水利部首批94個(gè)數(shù)字孿生先行先試的試點(diǎn)項(xiàng)目正式啟動(dòng)。項(xiàng)目由九龍江流域中心負(fù)責(zé)建設(shè)管理，歷經(jīng)一年的緊張建設(shè)和調(diào)試，于2023年12月4日順利通過水利部驗(yàn)收。數(shù)字孿生九龍江北溪項(xiàng)目的成功實(shí)施，標(biāo)志著福建省在數(shù)字孿生流域建設(shè)方面邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。

 

　　數(shù)字孿生九龍江北溪項(xiàng)目以北溪水閘至浦南站約25公里河段為重點(diǎn)，融合已建的“九龍江流域水文水資源水生態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)”和“工程信息管理系統(tǒng)”等項(xiàng)目，綜合考慮流域防洪、水資源調(diào)配、工程管理等業(yè)務(wù)需求，搭建數(shù)字孿生流域平臺(tái)，整合流域信息基礎(chǔ)設(shè)施，開發(fā)九龍江北溪監(jiān)視與告警、防洪聯(lián)合調(diào)度、水資源配置與管理、工程綜合運(yùn)行管理、綜合會(huì)商等5項(xiàng)系統(tǒng)應(yīng)用，形成具有“四預(yù)”（預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案）功能的智慧化管理體系。

 

　　數(shù)字孿生系統(tǒng)水資源管理頁(yè)面

 

　　數(shù)據(jù)底板是構(gòu)建數(shù)字孿生流域的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在數(shù)字孿生平臺(tái)的搭建中，九龍江流域中心高度重視數(shù)據(jù)底板的構(gòu)建，按照L1、L2、L3三級(jí)構(gòu)建地理空間數(shù)據(jù)。L1級(jí)數(shù)據(jù)底板覆蓋整個(gè)九龍江流域（實(shí)施方案為北溪流域）；L2級(jí)數(shù)據(jù)底板為北溪水閘至浦南水文站25公里河段（面積50平方公里）的三維傾斜攝影數(shù)據(jù)，并增加了漳平市城區(qū)、白沙水庫(kù)及萬(wàn)安水庫(kù)（面積13.6平方公里）的數(shù)據(jù)建設(shè)；L3級(jí)數(shù)據(jù)底板針對(duì)北溪水閘工程本體構(gòu)建BIM（建筑信息模型）模型數(shù)據(jù)。項(xiàng)目廣泛匯聚基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)及外部共享數(shù)據(jù)，收集整編北溪流域的水庫(kù)、水電站、水閘、堤防、河流及避災(zāi)點(diǎn)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，接入已建、新建的水位、雨量、流量、水質(zhì)等共135處監(jiān)測(cè)感知數(shù)據(jù)，融合水利專業(yè)模型、智能模型和可視化模型等模型平臺(tái)，采用全文檢索、知識(shí)圖譜等智能化技術(shù)搭建知識(shí)平臺(tái)，構(gòu)建“四預(yù)”預(yù)報(bào)方案庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、專家經(jīng)驗(yàn)庫(kù)等，為數(shù)字孿生流域“四預(yù)”業(yè)務(wù)提供知識(shí)依據(jù)，實(shí)現(xiàn)九龍江流域中心與福建省水利廳水利信息網(wǎng)、省水文中心等互聯(lián)互通。

 

　　至此，數(shù)字孿生九龍江北溪項(xiàng)目構(gòu)建了流域一體化管理體系，實(shí)現(xiàn)了流域各類信息的集成共享和智能分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)流域內(nèi)水利工程、水文站、水質(zhì)監(jiān)測(cè)站等基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化映射和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并建設(shè)了綜合會(huì)商決策平臺(tái)，通過信息共享和協(xié)同調(diào)度機(jī)制，全面提高了流域治理的整體效能。

 

　　“數(shù)字孿生流域建設(shè)將為福建省現(xiàn)代化水利建設(shè)的防災(zāi)減災(zāi)、水資源優(yōu)化配置等重要任務(wù)激活‘數(shù)字引擎’。”福建省水利廳水旱災(zāi)害防御與水文處蔡海鵬表示。

 

　　科學(xué)調(diào)度

 

　　確保水資源優(yōu)化配置

 

　　數(shù)字孿生系統(tǒng)供水分布頁(yè)面

 

　　九龍江北溪承擔(dān)著向廈門、漳州兩大城市供水的重任，也是閩西南水資源配置工程的重要節(jié)點(diǎn)。數(shù)字孿生九龍江北溪項(xiàng)目通過構(gòu)建“應(yīng)急調(diào)水、用水分配、檢修清庫(kù)、水體置換及閘門調(diào)度”等多場(chǎng)景水資源綜合調(diào)配模型，實(shí)現(xiàn)了水資源的優(yōu)化配置，為廈門、漳州兩地社會(huì)經(jīng)濟(jì)更好地發(fā)展提供了有力支撐。

 

　　2023年廈門國(guó)際會(huì)展周、海峽論壇大會(huì)等重大會(huì)議期間，北溪上游的來(lái)水偏少，又恰逢旅游行業(yè)復(fù)蘇，旅游人數(shù)增多，廈門供水壓力陡增。面對(duì)這一嚴(yán)峻形勢(shì)，數(shù)字孿生九龍江北溪水資源配置與調(diào)度管理業(yè)務(wù)應(yīng)用發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

 

　　項(xiàng)目依托數(shù)字孿生底板，融合流域各梯級(jí)電站上下游的蓄水量變化情況，實(shí)時(shí)計(jì)算入庫(kù)流量，為會(huì)議期間供水保障工作贏得了先機(jī)。當(dāng)系統(tǒng)觸發(fā)枯水期預(yù)警后，基于來(lái)水預(yù)報(bào)模型和會(huì)議期間的用水計(jì)劃，計(jì)算生成庫(kù)區(qū)預(yù)計(jì)的需水量和缺水量，從而得出水量缺口。在確定了整體補(bǔ)水量后，流域中心依照水資源利用率高或來(lái)水時(shí)間快等多種方案進(jìn)行調(diào)度預(yù)演。通過水資源調(diào)度模型預(yù)演得出調(diào)水水庫(kù)、調(diào)水水量、對(duì)應(yīng)下泄流量等信息，回答了“水從哪里調(diào)、水要調(diào)多少、水要怎么調(diào)”等問題。同時(shí)，分析并預(yù)報(bào)沿途水庫(kù)的最高水位及其出現(xiàn)時(shí)間，確保行水過程安全。根據(jù)預(yù)演方案成果，自動(dòng)生成應(yīng)急調(diào)水預(yù)演簡(jiǎn)報(bào)和調(diào)度命令，為應(yīng)急調(diào)度工作提供了科學(xué)高效的決策。最終，流域中心通過應(yīng)急調(diào)水模塊實(shí)現(xiàn)了水資源的科學(xué)應(yīng)急調(diào)度，保障了廈門市的應(yīng)急用水供應(yīng)。

 

　　“現(xiàn)在，有了數(shù)字孿生助力，不僅實(shí)現(xiàn)‘水夠’而且實(shí)現(xiàn)‘水好’。”福建省九龍江流域中心副主任林建洪說(shuō)。通過水資源智能化精準(zhǔn)管理，可將有限的水資源合理有效地分配給龍巖、漳州和廈門的用水戶，還能夠?qū)崿F(xiàn)流域枯水期、水污染事件水資源應(yīng)急調(diào)度快速響應(yīng)，為流域水資源的精細(xì)化管理提供了科學(xué)決策依據(jù)，更好地為流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展服務(wù)。

 

　　精準(zhǔn)防御

 

　　筑牢防洪減災(zāi)體系

 

　　數(shù)字孿生系統(tǒng)水閘調(diào)度頁(yè)面

 

　　防汛形勢(shì)瞬息萬(wàn)變，跑在洪水前面，方能贏得防汛主動(dòng)。數(shù)字孿生九龍江北溪項(xiàng)目通過構(gòu)建“流域來(lái)水預(yù)報(bào)—防洪安全預(yù)警—工程防洪調(diào)度—洪水風(fēng)險(xiǎn)預(yù)演—防洪調(diào)度預(yù)案”的防洪聯(lián)合調(diào)度體系，實(shí)現(xiàn)了流域洪水的精準(zhǔn)預(yù)報(bào)和科學(xué)調(diào)度。

 

　　2024年6月15日—17日，龍巖市出現(xiàn)強(qiáng)降雨過程，九龍江北溪流域水位、流量急劇攀升。在這場(chǎng)洪水大考驗(yàn)中，數(shù)字孿生九龍江北溪平臺(tái)利用其洪水預(yù)報(bào)模塊，網(wǎng)格化精準(zhǔn)捕捉北溪流域內(nèi)每小時(shí)的降雨動(dòng)態(tài)，與流域水文預(yù)報(bào)模型深度耦合，通過疊加上游來(lái)水演進(jìn)流量與區(qū)間流域產(chǎn)流量，組合各預(yù)報(bào)斷面洪水預(yù)報(bào)方案。在洪水關(guān)鍵期，以每小時(shí)一次的自動(dòng)預(yù)報(bào)頻率疊加主動(dòng)預(yù)報(bào)滾動(dòng)制作洪水預(yù)報(bào)，提前5小時(shí)精準(zhǔn)預(yù)判北溪水閘入庫(kù)洪峰流量將達(dá)4500立方米每秒，延長(zhǎng)了洪水預(yù)見期，為保障工程安全運(yùn)行搶出寶貴時(shí)間。水閘工程調(diào)度綜合權(quán)衡下游潮位頂托干擾因素，憑借水閘調(diào)度優(yōu)化方案，在滿足調(diào)度規(guī)則的框架下，快速完成水閘調(diào)度過程計(jì)算。調(diào)度全過程中，閘前最高水位被穩(wěn)穩(wěn)控制在4.21米，最大下泄流量4374立方米每秒，既確保了工程安然度汛，又使水閘庫(kù)區(qū)水位不超過4.40米的控制運(yùn)行水位，實(shí)現(xiàn)防洪與興利并重，守護(hù)江河安瀾。

 

　　在2023年防御第11號(hào)臺(tái)風(fēng)“?？?rdquo;的過程中，數(shù)字孿生九龍江北溪防洪聯(lián)合調(diào)度業(yè)務(wù)應(yīng)用也發(fā)揮了作用。當(dāng)時(shí)，臺(tái)風(fēng)“?？?rdquo;緊隨“蘇拉”而來(lái)，兩個(gè)臺(tái)風(fēng)形成“列車效應(yīng)”，導(dǎo)致九龍江北溪流域發(fā)生洪水。在這場(chǎng)抗臺(tái)防洪戰(zhàn)役中，系統(tǒng)提前3天預(yù)報(bào)了九龍江流域降雨過程，依托九龍江北溪模型平臺(tái)的并行計(jì)算，洪水關(guān)鍵期每隔1小時(shí)滾動(dòng)制作洪水預(yù)報(bào)，提前預(yù)報(bào)了浦南、閘前等重要斷面的洪峰峰現(xiàn)時(shí)間和洪水流量，快速生成了多套水閘調(diào)度方案并優(yōu)選了最佳方案。

 

　　北溪水閘北港水面

 

　　依托三維建模形成的北溪高精度數(shù)字孿生底板，系統(tǒng)開展了水閘調(diào)度情景模擬仿真預(yù)演，預(yù)判了北溪干流洪峰到達(dá)北溪水閘的時(shí)間和下游潮水高潮時(shí)間接近的情況，發(fā)現(xiàn)受潮水頂托，閘門泄水能力可能被削弱。調(diào)度專家及時(shí)制定、調(diào)整調(diào)度方案，輔助防汛指揮部及時(shí)下達(dá)了“全開閘”泄洪指令，并于次日上午下達(dá)了“下閘蓄水”指令。通過全開閘泄洪12小時(shí)，成功抵御了九龍江北溪流域的超警、超保洪水。

 

　　“為防災(zāi)減災(zāi)‘四預(yù)’提供智慧化支撐，是數(shù)字孿生流域的重要應(yīng)用之一。”福建省水利廳水旱災(zāi)害防御與水文處蔡海鵬表示。依托數(shù)字孿生技術(shù)，九龍江北溪在實(shí)時(shí)高效的流域洪水淹沒仿真、水閘調(diào)度計(jì)算方面實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新突破，建設(shè)了防洪“四預(yù)”應(yīng)用，整合了氣象、雨情、水情、工情等監(jiān)測(cè)信息，基于水文模型進(jìn)行上下游水位分析計(jì)算，有機(jī)融合了水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)和洪水調(diào)度方案，實(shí)現(xiàn)了流域洪水一體化精準(zhǔn)預(yù)報(bào)、流域防洪靶向預(yù)警、洪水動(dòng)態(tài)淹沒風(fēng)險(xiǎn)預(yù)演、防洪決策科學(xué)預(yù)案，強(qiáng)化了流域水安全保障，為防洪決策提供了重要支撐。

 

　　“數(shù)字孿生流域建設(shè)讓治水用水有了‘智慧大腦’。”九龍江流域中心副總工余啟成表示。隨著數(shù)字孿生技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用推廣，九龍江流域?qū)⒂瓉?lái)更加智能化、精細(xì)化的管理新時(shí)代。數(shù)字孿生九龍江北溪建設(shè)項(xiàng)目的成功實(shí)施，不僅為流域治理提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐，更為數(shù)字孿生水利建設(shè)樹立了新的標(biāo)桿，項(xiàng)目在防洪減災(zāi)、水資源配置與調(diào)度管理等方面的創(chuàng)新成果，為其他流域的數(shù)字孿生建設(shè)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

 

　　目前，福建省正加強(qiáng)數(shù)字孿生技術(shù)與流域管理的深度融合，通過進(jìn)一步完善數(shù)字孿生九龍江北溪項(xiàng)目的功能，提升其在水資源管理、防洪減災(zāi)、生態(tài)保護(hù)等方面的應(yīng)用效果，積極探索數(shù)字孿生技術(shù)在流域管理其他領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，不斷拓展其應(yīng)用范圍。福建省數(shù)字孿生水利“一平臺(tái)”建設(shè)三年行動(dòng)方案正在加快制定，將逐步建成信息共享、管理高效、服務(wù)優(yōu)質(zhì)、具有“四預(yù)”功能的福建省數(shù)字孿生水利平臺(tái)，做到對(duì)內(nèi)全行業(yè)“一屏管水”、對(duì)外全社會(huì)“一屏看水”，推動(dòng)水利高質(zhì)量發(fā)展和治理能力提升。展望未來(lái)，福建省將以數(shù)字孿生九龍江北溪建設(shè)項(xiàng)目為引領(lǐng)，推動(dòng)全省數(shù)字孿生流域建設(shè)，不斷提升流域管理的智能化水平。

 

　　來(lái)源：中國(guó)水利報(bào)陳靜余培嬌駱寒菁

 

　　四創(chuàng)科技堅(jiān)持秉承