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　　媒体关注|中国水利报：“智”驭江河“数”绘新篇——数字孪生九龙江北溪建设取得显著成效
 
　　由四创科技参与承建的“数字孪生九龙江北溪”项目再次获媒体关注！2024年12月31日，中国水利报以《“智”驭江河“数”绘新篇——数字孪生九龙江北溪建设取得显著成效》为题刊发报道。
 
　　“智”驭江河
 
　　“数”绘新篇
 
　　——数字孪生九龙江北溪建设取得显著成效
 
　　九龙江，自福建省龙岩市连城县一路奔腾，最终在厦门港对岸注入台湾海峡，是福建仅次于闽江的第二大河流。它蜿蜒流淌在八闽大地，流域内山地、丘陵连绵，河谷、盆地穿插其间,孕育了这片土地的生机与繁荣。北溪是九龙江水系中最长、最重要的干流，全长285公里，流域面积9803平方公里，承载着保障流域内数百万人民生产生活用水的重任。
 
　　随着近年来数字技术的飞速发展，九龙江流域的管理与保护也迎来了新的变革。福建省紧跟时代步伐，积极推进数字孪生流域建设，数字孪生九龙江北溪项目应运而生。
 
　　2024年，福建省“数字孪生九龙江北溪”成功入选全国数字孪生水利建设十大样板，“数字孪生九龙江北溪水资源配置与调度应用”入选水利部数字孪生水利建设28个典型案例名录。
 
　　北溪江水滔滔，科技活水激荡。数字孪生九龙江北溪建设项目的成功实施，为流域治理插上了“智慧之翼”，开启了九龙江流域管理高质量发展新篇章。
 
　　智慧管理
 
　　提升流域治理效能
 
 
　　数字孪生系统水资源管理页面
 
　　“降水年内分配不均，丰、枯水季节径流量相差悬殊。”福建省九龙江流域中心副主任林建洪介绍，随着经济社会的不断发展，厦漳地区水资源紧缺问题日益凸显，如何合理利用水资源、保障供水安全，成为九龙江流域工作的重点和难点。以技术创新、智慧管理，寻求流域治理效能的全面提升，九龙江迎难而上，给出答案。
 
　　2022年10月，“数字孪生九龙江北溪”作为水利部首批94个数字孪生先行先试的试点项目正式启动。项目由九龙江流域中心负责建设管理，历经一年的紧张建设和调试，于2023年12月4日顺利通过水利部验收。数字孪生九龙江北溪项目的成功实施，标志着福建省在数字孪生流域建设方面迈出了坚实的一步。
 
　　数字孪生九龙江北溪项目以北溪水闸至浦南站约25公里河段为重点，融合已建的“九龙江流域水文水资源水生态监测预报预警系统”和“工程信息管理系统”等项目，综合考虑流域防洪、水资源调配、工程管理等业务需求，搭建数字孪生流域平台，整合流域信息基础设施，开发九龙江北溪监视与告警、防洪联合调度、水资源配置与管理、工程综合运行管理、综合会商等5项系统应用，形成具有“四预”（预报、预警、预演、预案）功能的智慧化管理体系。
 
　　数字孪生系统水资源管理页面
 
　　数据底板是构建数字孪生流域的数据基础。在数字孪生平台的搭建中，九龙江流域中心高度重视数据底板的构建，按照L1、L2、L3三级构建地理空间数据。L1级数据底板覆盖整个九龙江流域（实施方案为北溪流域）；L2级数据底板为北溪水闸至浦南水文站25公里河段（面积50平方公里）的三维倾斜摄影数据，并增加了漳平市城区、白沙水库及万安水库（面积13.6平方公里）的数据建设；L3级数据底板针对北溪水闸工程本体构建BIM（建筑信息模型）模型数据。项目广泛汇聚基础数据、监测数据、业务管理数据及外部共享数据，收集整编北溪流域的水库、水电站、水闸、堤防、河流及避灾点等基础数据，接入已建、新建的水位、雨量、流量、水质等共135处监测感知数据，融合水利专业模型、智能模型和可视化模型等模型平台，采用全文检索、知识图谱等智能化技术搭建知识平台，构建“四预”预报方案库、知识库、专家经验库等，为数字孪生流域“四预”业务提供知识依据，实现九龙江流域中心与福建省水利厅水利信息网、省水文中心等互联互通。
 
　　至此，数字孪生九龙江北溪项目构建了流域一体化管理体系，实现了流域各类信息的集成共享和智能分析，实现了对流域内水利工程、水文站、水质监测站等基础设施的数字化映射和实时监测，并建设了综合会商决策平台，通过信息共享和协同调度机制，全面提高了流域治理的整体效能。
 
　　“数字孪生流域建设将为福建省现代化水利建设的防灾减灾、水资源优化配置等重要任务激活‘数字引擎’。”福建省水利厅水旱灾害防御与水文处蔡海鹏表示。
 
　　科学调度
 
　　确保水资源优化配置
 
　　数字孪生系统供水分布页面
 
　　九龙江北溪承担着向厦门、漳州两大城市供水的重任，也是闽西南水资源配置工程的重要节点。数字孪生九龙江北溪项目通过构建“应急调水、用水分配、检修清库、水体置换及闸门调度”等多场景水资源综合调配模型，实现了水资源的优化配置，为厦门、漳州两地社会经济更好地发展提供了有力支撑。
 
　　2023年厦门国际会展周、海峡论坛大会等重大会议期间，北溪上游的来水偏少，又恰逢旅游行业复苏，旅游人数增多，厦门供水压力陡增。面对这一严峻形势，数字孪生九龙江北溪水资源配置与调度管理业务应用发挥了关键作用。
 
　　项目依托数字孪生底板，融合流域各梯级电站上下游的蓄水量变化情况，实时计算入库流量，为会议期间供水保障工作赢得了先机。当系统触发枯水期预警后，基于来水预报模型和会议期间的用水计划，计算生成库区预计的需水量和缺水量，从而得出水量缺口。在确定了整体补水量后，流域中心依照水资源利用率高或来水时间快等多种方案进行调度预演。通过水资源调度模型预演得出调水水库、调水水量、对应下泄流量等信息，回答了“水从哪里调、水要调多少、水要怎么调”等问题。同时，分析并预报沿途水库的最高水位及其出现时间，确保行水过程安全。根据预演方案成果，自动生成应急调水预演简报和调度命令，为应急调度工作提供了科学高效的决策。最终，流域中心通过应急调水模块实现了水资源的科学应急调度，保障了厦门市的应急用水供应。
 
　　“现在，有了数字孪生助力，不仅实现‘水够’而且实现‘水好’。”福建省九龙江流域中心副主任林建洪说。通过水资源智能化精准管理，可将有限的水资源合理有效地分配给龙岩、漳州和厦门的用水户，还能够实现流域枯水期、水污染事件水资源应急调度快速响应，为流域水资源的精细化管理提供了科学决策依据，更好地为流域经济社会发展服务。
 
　　精准防御
 
　　筑牢防洪减灾体系
 
　　数字孪生系统水闸调度页面
 
　　防汛形势瞬息万变，跑在洪水前面，方能赢得防汛主动。数字孪生九龙江北溪项目通过构建“流域来水预报—防洪安全预警—工程防洪调度—洪水风险预演—防洪调度预案”的防洪联合调度体系，实现了流域洪水的精准预报和科学调度。
 
　　2024年6月15日—17日，龙岩市出现强降雨过程，九龙江北溪流域水位、流量急剧攀升。在这场洪水大考验中，数字孪生九龙江北溪平台利用其洪水预报模块，网格化精准捕捉北溪流域内每小时的降雨动态，与流域水文预报模型深度耦合，通过叠加上游来水演进流量与区间流域产流量，组合各预报断面洪水预报方案。在洪水关键期，以每小时一次的自动预报频率叠加主动预报滚动制作洪水预报，提前5小时精准预判北溪水闸入库洪峰流量将达4500立方米每秒，延长了洪水预见期，为保障工程安全运行抢出宝贵时间。水闸工程调度综合权衡下游潮位顶托干扰因素，凭借水闸调度优化方案，在满足调度规则的框架下，快速完成水闸调度过程计算。调度全过程中，闸前最高水位被稳稳控制在4.21米，最大下泄流量4374立方米每秒，既确保了工程安然度汛，又使水闸库区水位不超过4.40米的控制运行水位，实现防洪与兴利并重，守护江河安澜。
 
　　在2023年防御第11号台风“海葵”的过程中，数字孪生九龙江北溪防洪联合调度业务应用也发挥了作用。当时，台风“海葵”紧随“苏拉”而来，两个台风形成“列车效应”，导致九龙江北溪流域发生洪水。在这场抗台防洪战役中，系统提前3天预报了九龙江流域降雨过程，依托九龙江北溪模型平台的并行计算，洪水关键期每隔1小时滚动制作洪水预报，提前预报了浦南、闸前等重要断面的洪峰峰现时间和洪水流量，快速生成了多套水闸调度方案并优选了最佳方案。
 
　　北溪水闸北港水面
 
　　依托三维建模形成的北溪高精度数字孪生底板，系统开展了水闸调度情景模拟仿真预演，预判了北溪干流洪峰到达北溪水闸的时间和下游潮水高潮时间接近的情况，发现受潮水顶托，闸门泄水能力可能被削弱。调度专家及时制定、调整调度方案，辅助防汛指挥部及时下达了“全开闸”泄洪指令，并于次日上午下达了“下闸蓄水”指令。通过全开闸泄洪12小时，成功抵御了九龙江北溪流域的超警、超保洪水。
 
　　“为防灾减灾‘四预’提供智慧化支撑，是数字孪生流域的重要应用之一。”福建省水利厅水旱灾害防御与水文处蔡海鹏表示。依托数字孪生技术，九龙江北溪在实时高效的流域洪水淹没仿真、水闸调度计算方面实现了创新突破，建设了防洪“四预”应用，整合了气象、雨情、水情、工情等监测信息，基于水文模型进行上下游水位分析计算，有机融合了水库洪水预报和洪水调度方案，实现了流域洪水一体化精准预报、流域防洪靶向预警、洪水动态淹没风险预演、防洪决策科学预案，强化了流域水安全保障，为防洪决策提供了重要支撑。
 
　　“数字孪生流域建设让治水用水有了‘智慧大脑’。”九龙江流域中心副总工余启成表示。随着数字孪生技术的不断发展和应用推广，九龙江流域将迎来更加智能化、精细化的管理新时代。数字孪生九龙江北溪建设项目的成功实施，不仅为流域治理提供了强大的技术支撑，更为数字孪生水利建设树立了新的标杆，项目在防洪减灾、水资源配置与调度管理等方面的创新成果，为其他流域的数字孪生建设提供了宝贵经验。
 
　　目前，福建省正加强数字孪生技术与流域管理的深度融合，通过进一步完善数字孪生九龙江北溪项目的功能，提升其在水资源管理、防洪减灾、生态保护等方面的应用效果，积极探索数字孪生技术在流域管理其他领域的应用潜力，不断拓展其应用范围。福建省数字孪生水利“一平台”建设三年行动方案正在加快制定，将逐步建成信息共享、管理高效、服务优质、具有“四预”功能的福建省数字孪生水利平台，做到对内全行业“一屏管水”、对外全社会“一屏看水”，推动水利高质量发展和治理能力提升。展望未来，福建省将以数字孪生九龙江北溪建设项目为引领，推动全省数字孪生流域建设，不断提升流域管理的智能化水平。
 
　　来源：中国水利报陈静余培娇骆寒菁
 
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