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，數(shù)字孿生黃河直觀展示洪水演進過程和沿岸情況。（黃河水利委員會提供）

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

“簡單來說，數(shù)字孿生黃河就是把母親河‘裝’進計算機。通過類似全景建模的智能手段，構(gòu)建擬真的數(shù)字化場景，承載并運行實際治黃業(yè)務(wù)，支撐黃河治理科學決策?！秉S河實驗室數(shù)字孿生團隊信息工程中心副主任吳丹表示。

2022年，黃河水利委員會發(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、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)是對流域?qū)嵤┲悄芑卫淼闹匾危瑢⑷嫣嵘S河流域水安全保障能力。

從洪水演進、災(zāi)情評估到調(diào)度水庫和生產(chǎn)生活用水，隨著應(yīng)用場景越來越多，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工程處，吳丹和團隊成員正在檢查“智能石頭”的運行情況。（黃河水利委員會提供）

6月，黃河進入汛期。河南智慧黃河研究院工程科科長王琴和她的團隊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?！斑@些‘智能石頭’是我們的‘偵察兵’，它里頭嵌入了一個MCU模組和一塊電池，壩石、壩體稍有異常，它就會發(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)的一個基礎(chǔ)應(yīng)用，今年汛前已經(jīng)覆蓋了下游河段8處控導工程。

在預(yù)警系統(tǒng)的另一端，黃河水利科學研究院黃河超算中心副主任李濤和團隊正密切關(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，我們會第一時間接到指令，迅速啟動數(shù)字孿生平臺，調(diào)取出險點的現(xiàn)場畫面，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6至12小時的防汛調(diào)度方案建議?！崩顫榻B。

接到預(yù)警后，數(shù)字孿生平臺會立刻啟動綜合研判算法，生成數(shù)個處置方案供防汛決策參考。（黃河水利委員會提供）

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時匯集到數(shù)字孿生平臺，實現(xiàn)在虛擬世界里為黃河“把脈問診”，為防災(zāi)救災(zāi)爭取更多時間。

目前，數(shù)字孿生黃河建設(shè)正進一步集成優(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。