本文來自百家號“經(jīng)濟(jì)日報(bào)”，作者/楊秀峰。
□數(shù)字孿生是一種利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，通過多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射的技術(shù)。
□通過數(shù)字孿生平臺，可實(shí)時(shí)查找在線監(jiān)測的流量、流速等數(shù)據(jù)，為報(bào)汛工作提供參考。同時(shí)，通過自主研發(fā)的“智水”AI模型，與在線監(jiān)測和人工采集數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而提高報(bào)汛的精度。
近期臺風(fēng)頻繁登陸，給暴雨、洪水等災(zāi)害防御工作帶來挑戰(zhàn)。面對災(zāi)害，如何筑牢防御的“銅墻鐵壁”，水利部門通過數(shù)字孿生等技術(shù)抵御洪水的做法值得借鑒。水利部信息中心副主任錢峰表示，近年來，水利部秉承“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力”的原則，錨定“延長預(yù)見期與提高精準(zhǔn)度有效統(tǒng)一”目標(biāo)，統(tǒng)籌推進(jìn)現(xiàn)代化雨水情監(jiān)測預(yù)報(bào)體系建設(shè)，初步構(gòu)建具有“四預(yù)”（預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案）功能的數(shù)字孿生水利體系，為防汛關(guān)鍵期的洪水防御、突發(fā)事件處置等提供了有力支撐和堅(jiān)強(qiáng)保障。
據(jù)了解，數(shù)字孿生是一種利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，通過多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射的技術(shù)。以長江防汛工作為例，數(shù)字孿生就如同一條被復(fù)刻至計(jì)算機(jī)的“云長江”滔滔奔涌，輕點(diǎn)鼠標(biāo)即可身臨其境地置身長江岸邊，實(shí)時(shí)掌握流域防洪現(xiàn)狀、水庫運(yùn)行情況、水情異常和預(yù)報(bào)趨勢，直觀掌控調(diào)度決策風(fēng)險(xiǎn)，充分了解調(diào)度方案的得失，并在“云端”會(huì)商研判形成調(diào)度方案。
長江委水文中游局漢口分局副局長陳靜介紹，通過數(shù)字孿生平臺，可實(shí)時(shí)查找在線監(jiān)測的流量、流速等數(shù)據(jù)，為報(bào)汛工作提供參考。同時(shí)，通過自主研發(fā)的“智水”AI模型，采用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法根據(jù)上下游、漢口站的水位及斷面情況推算實(shí)時(shí)流量，與在線監(jiān)測和人工采集數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而提高報(bào)汛的精度，并在今年的防汛測報(bào)工作中起到了重要作用。
錢峰表示，數(shù)字孿生水利體系發(fā)揮作用主要體現(xiàn)在信息感知和“四預(yù)”應(yīng)用兩個(gè)方面：一是構(gòu)建“天空地水工”一體化監(jiān)測感知體系，全覆蓋、全要素、全天候、全周期感知洪水態(tài)勢；二是充分發(fā)揮流域防洪“四預(yù)”功能，科學(xué)精準(zhǔn)支撐突發(fā)事件決策指揮調(diào)度。以8月13日內(nèi)蒙古老哈河突發(fā)潰口險(xiǎn)情為例，信息中心按照水利部重大水旱災(zāi)害調(diào)度指揮機(jī)制，第一時(shí)間利用“天”——衛(wèi)星遙感“宏觀”掌握潰口洪水淹沒總體情況；利用“空”——高點(diǎn)視頻和無人機(jī)“中觀”高精度監(jiān)測洪水態(tài)勢和演進(jìn)趨勢；水文應(yīng)急監(jiān)測隊(duì)伍利用“地、水、工”——水位流量等監(jiān)測設(shè)備“微觀”精細(xì)化感知潰口形態(tài)、斷面流速、水位水量、堤防高程，以及潰口上下游水庫、水文站監(jiān)測和預(yù)報(bào)信息等。在一體化監(jiān)測感知基礎(chǔ)上，利用水利部數(shù)字孿生平臺的水力學(xué)模型在30分鐘內(nèi)即完成洪水預(yù)演和風(fēng)險(xiǎn)分析，發(fā)出預(yù)警信息，為預(yù)案制定、風(fēng)險(xiǎn)區(qū)人員迅速轉(zhuǎn)移、潰口精準(zhǔn)決策提供依據(jù)。
據(jù)了解，2023年以來，長江委、三峽集團(tuán)等參建單位初步建成數(shù)字孿生三峽1.0版。在長江1號洪水防御工作中，數(shù)字孿生三峽行蓄洪空間開發(fā)團(tuán)隊(duì)根據(jù)長江水位變化，利用數(shù)字孿生行蓄洪空間平臺預(yù)警研判模塊，跟蹤分析長江中下游超警堤防情況和洲灘民垸運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)情況，助力長江委防御局靶向預(yù)警，向有關(guān)省份提出了可能超警堤防的名稱、長度和等級，以及干流面臨運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)的洲灘民垸名錄，為各地組織巡堤查險(xiǎn)、人員轉(zhuǎn)移提供了及時(shí)“叫應(yīng)”提醒服務(wù)。
長江3號洪水期間，長江委根據(jù)數(shù)字孿生三峽預(yù)演分析，多次實(shí)時(shí)發(fā)出調(diào)度令，精準(zhǔn)調(diào)度三峽及上游水庫群，通過金沙江上的向家壩、溪洛渡、白鶴灘、烏東德水庫和嘉陵江上的亭子口水庫等攔洪，減少三峽水庫入庫流量至36000立方米每秒，調(diào)度三峽水庫出庫流量壓減至27000立方米每秒；指導(dǎo)湖南省調(diào)度洞庭湖水系五強(qiáng)溪、柘溪、鳳灘等水庫配合攔洪，控制洞庭湖城陵磯站水位不超警，有效減輕洞庭湖區(qū)防洪壓力。錢峰表示，下一步，將通過科技賦能、數(shù)字賦能，持續(xù)提升“天空地水工”一體化雨水情監(jiān)測感知能力，努力提升防洪“四預(yù)”水平，支撐打贏每一場水旱災(zāi)害防御硬仗。（中國經(jīng)濟(jì)網(wǎng)記者楊秀峰）
