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　　本站訊數(shù)字孿生水網(wǎng)是國(guó)家水網(wǎng)建設(shè)的重要內(nèi)容，也是推動(dòng)新階段水利高質(zhì)量發(fā)展的重要標(biāo)志之一。作為數(shù)字孿生水利工程建設(shè)先行先試項(xiàng)目之一，數(shù)字孿生南水北調(diào)中線建設(shè)涉及線路長(zhǎng)、專業(yè)廣、復(fù)雜程度高、協(xié)調(diào)難度大，2023年以來，各有關(guān)單位通力協(xié)作、密切配合，圍繞安全監(jiān)管、智能調(diào)度、水質(zhì)保護(hù)、智能運(yùn)維等業(yè)務(wù)需求，初步建成數(shù)字孿生南水北調(diào)中線一期1.0版。

　　在水利部統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)和組織協(xié)調(diào)下，中國(guó)南水北調(diào)集團(tuán)高位推進(jìn)、周密部署，將先行先試工作列入重要議事日程，加快推進(jìn)數(shù)字孿生南水北調(diào)建設(shè)，助力南水北調(diào)后續(xù)工程高質(zhì)量發(fā)展。中國(guó)南水北調(diào)集團(tuán)中線有限公司（以下簡(jiǎn)稱中線公司）堅(jiān)持“以我為主”的理念，強(qiáng)化統(tǒng)籌謀劃，加強(qiáng)組織協(xié)同，成立了數(shù)字孿生南水北調(diào)中線建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組，公司董事長(zhǎng)、總經(jīng)理牽頭掛帥，構(gòu)建了自上而下、協(xié)同推進(jìn)的數(shù)字孿生中線建管體系，建立了周調(diào)度、月會(huì)商等工作機(jī)制，明確任務(wù)分工、時(shí)間節(jié)點(diǎn)，實(shí)行清單管理、掛圖作戰(zhàn)，全面提升工程建設(shè)和運(yùn)行管理數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平，著力打造引調(diào)水工程的數(shù)字孿生示范和樣板。

　　自中線工程通水以來，中線公司積極推進(jìn)信息化建設(shè)，加快布局物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的應(yīng)用，已形成覆蓋工程安全、供水安全、水質(zhì)安全和企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理各業(yè)務(wù)領(lǐng)域的信息化體系，積累了大量的監(jiān)測(cè)及運(yùn)行管理數(shù)據(jù)，為數(shù)字孿生建設(shè)奠定了良好基礎(chǔ)。按照“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力”總體要求，數(shù)字孿生南水北調(diào)中線一期1.0版選取穿黃工程、惠南莊泵站為重點(diǎn)并兼顧典型渠段和建筑物，聚焦延長(zhǎng)工程安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)見期、提高輸水調(diào)度方案優(yōu)化決策水平、提升安全應(yīng)急事件處置能力、降低工程運(yùn)行能耗成本等關(guān)鍵業(yè)務(wù)目標(biāo)，從實(shí)用、好用、管用的角度，全面強(qiáng)化預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案功能，切實(shí)增強(qiáng)南水北調(diào)“三個(gè)安全”保障能力。

　　安全監(jiān)管更加精準(zhǔn)

　　數(shù)字孿生，基礎(chǔ)在“數(shù)”。中線工程沿線共計(jì)布設(shè)安全監(jiān)測(cè)儀器設(shè)施10萬余支（套），安裝視頻安防攝像機(jī)1萬余臺(tái)，布設(shè)水位計(jì)、超聲波流量計(jì)、雨情監(jiān)測(cè)站、左排水位監(jiān)測(cè)站1200余個(gè)，構(gòu)建了較為完善的工程安全業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了安全風(fēng)險(xiǎn)發(fā)現(xiàn)、上報(bào)、處理、消缺的閉環(huán)管理，形成了大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)。

　　如何用好這些龐雜豐富的數(shù)據(jù)是關(guān)鍵。數(shù)字孿生南水北調(diào)中線一期1.0版在“中線一張圖”基礎(chǔ)上筑牢統(tǒng)一的數(shù)據(jù)底板，重點(diǎn)關(guān)注中線工程安全監(jiān)管以及交叉河道、左排洪水對(duì)中線工程的安全影響，系統(tǒng)覆蓋示范段和先行先試段的工程安全監(jiān)測(cè)告警信息以及流域的氣象預(yù)報(bào)信息，基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型、有限元分析模型及洪水預(yù)報(bào)、演進(jìn)模型，初步形成了多模型耦合體系，對(duì)各類工程結(jié)構(gòu)安全及洪水風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警，并支持多工況預(yù)演、匹配預(yù)案。

　　針對(duì)河南鄭州“7·20”特大暴雨災(zāi)害洪水，開展從“降雨—產(chǎn)流—水庫(kù)調(diào)蓄—洪水演進(jìn)”全過程模擬，計(jì)算突發(fā)暴雨洪水到達(dá)南水北調(diào)中線工程交叉斷面時(shí)的水情情況，給出預(yù)警提示，并推薦處置措施，可復(fù)盤總結(jié)防洪處置經(jīng)驗(yàn)。一線管理人員表示，用算法和數(shù)據(jù)可“再現(xiàn)”洪水，動(dòng)態(tài)識(shí)別洪水范圍和速度等演進(jìn)信息，有效支撐防洪度汛精準(zhǔn)化決策。

　　輸水調(diào)度更加智能

　　數(shù)字孿生，核心在“算”。構(gòu)建南水北調(diào)中線智能調(diào)度業(yè)務(wù)場(chǎng)景是數(shù)字孿生南水北調(diào)中線建設(shè)的重要任務(wù)之一。通過接入全線水情數(shù)據(jù)、冰情實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)供水運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視預(yù)警。基于河渠水動(dòng)力學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)中線總干渠恒定流與非恒定流狀態(tài)的輸水調(diào)度模擬，為常態(tài)情景及應(yīng)急場(chǎng)景下供水方案調(diào)算以及閘群聯(lián)調(diào)指令制定提供支撐。基于河冰動(dòng)力學(xué)模型對(duì)京石段217公里范圍內(nèi)18座巡查站點(diǎn)寒潮場(chǎng)景下水溫、冰凌進(jìn)行預(yù)報(bào)預(yù)警。

　　中線公司調(diào)度人員介紹：“我們現(xiàn)在通過這個(gè)平臺(tái)可以便捷地對(duì)渠道輸水能力進(jìn)行評(píng)估，只需要輸入預(yù)設(shè)的輸水工況和計(jì)算區(qū)間，平臺(tái)會(huì)調(diào)用恒定流模型計(jì)算區(qū)間內(nèi)各斷面的流量和水位，還能根據(jù)超加大水位的位置對(duì)調(diào)度方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，這項(xiàng)功能對(duì)日常調(diào)水工作效率提升作用很大！”

　　數(shù)字孿生平臺(tái)可以結(jié)合智慧化模擬，制定不同工況下預(yù)案措施，為供水安全提供智慧化決策支持。在應(yīng)急防汛或其他應(yīng)急工況中，常常需要在短時(shí)間內(nèi)大幅度調(diào)整流量。如今，平臺(tái)的非恒定流計(jì)算功能可支持開展應(yīng)急響應(yīng)狀況下的輸水調(diào)度模擬，為閘群聯(lián)調(diào)指令的制定提供了決策支撐。

　　水質(zhì)保障更加敏捷

　　數(shù)字孿生，重點(diǎn)在“預(yù)”。數(shù)字孿生南水北調(diào)中線建設(shè)基于已建的“水質(zhì)監(jiān)測(cè)-預(yù)警-調(diào)控決策支持”綜合管理平臺(tái)，構(gòu)建水質(zhì)保護(hù)業(yè)務(wù)場(chǎng)景，動(dòng)態(tài)掌握中線水質(zhì)監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)以不同渠段、不同污染物為輸入的中線工程污染物擴(kuò)散模擬，以及應(yīng)急調(diào)控舉措在數(shù)字化場(chǎng)景中的仿真再現(xiàn)。

　　數(shù)字孿生平臺(tái)集成中線13座水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站、30個(gè)固定監(jiān)測(cè)斷面等各種水質(zhì)指標(biāo)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了全線水質(zhì)多參數(shù)監(jiān)測(cè)告警。基于一維水動(dòng)力水質(zhì)模型，耦合大數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)全線水質(zhì)9項(xiàng)指標(biāo)未來七天的預(yù)報(bào)預(yù)警。針對(duì)典型渠段，可驅(qū)動(dòng)突發(fā)污染物輸移擴(kuò)散模型進(jìn)行水污染擴(kuò)散的復(fù)現(xiàn)和預(yù)演，并推薦應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案。

　　為更好保障水質(zhì)安全，水質(zhì)專員可利用水質(zhì)保護(hù)模塊，輔助開展突發(fā)水污染事件桌面推演。在河南分公司桌面推演現(xiàn)場(chǎng)，接到鄭州管理處事故模擬情況的現(xiàn)場(chǎng)報(bào)告后，水質(zhì)專員在平臺(tái)輸入污染物相關(guān)信息，調(diào)用污染物輸移擴(kuò)散模型，即可模擬污染物擴(kuò)散過程。看著大屏幕上的信息，水質(zhì)專員說：“通過數(shù)字孿生平臺(tái)的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)了示范段內(nèi)污染物入渠后的污染擴(kuò)散情況的快速模擬，并迅速給出處置建議，大大提升了應(yīng)急響應(yīng)速度。”

　　運(yùn)行維護(hù)更加高效

　　數(shù)字孿生，創(chuàng)新在“用”。通過利用AI、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、地理信息等技術(shù)構(gòu)建智能運(yùn)維業(yè)務(wù)場(chǎng)景，數(shù)字孿生南水北調(diào)中線實(shí)現(xiàn)了供電、機(jī)電金結(jié)等設(shè)備運(yùn)行及風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)趨勢(shì)性分析研判，能夠主動(dòng)性、計(jì)劃性和預(yù)防性提出運(yùn)行維護(hù)建議，大大降低設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，提升設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性。

　　以數(shù)字孿生惠南莊泵站為試點(diǎn)，基于泵站設(shè)備綜合風(fēng)險(xiǎn)分析及劣化分析模型，依托在泵站機(jī)組安裝的440余個(gè)振動(dòng)傳感器、溫度傳感器、水壓傳感器、流量計(jì)、轉(zhuǎn)速傳感器，實(shí)時(shí)評(píng)估、預(yù)測(cè)關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，為維護(hù)人員提供動(dòng)態(tài)維護(hù)建議。基于金屬結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)分析模型，實(shí)現(xiàn)在閘門動(dòng)作過程中對(duì)閘門運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)。集成視頻智能識(shí)別模型，輔助日常水位監(jiān)視，并為惠南莊泵站園區(qū)安防管理提供有力支撐。基于泵站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模型，以節(jié)能降耗為目標(biāo)對(duì)泵站運(yùn)行方案進(jìn)行優(yōu)化，生成綠色低碳優(yōu)化方案。

　　數(shù)字孿生南水北調(diào)中線建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，責(zé)任重大、使命光榮。中國(guó)南水北調(diào)集團(tuán)高度重視，加強(qiáng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，在數(shù)字孿生水利相關(guān)規(guī)程規(guī)范的指導(dǎo)下，按照“統(tǒng)籌規(guī)劃、示范引領(lǐng)，整合共享、集約建設(shè)，融合創(chuàng)新、先進(jìn)實(shí)用，整體防護(hù)、安全可靠”的要求，以“整合、強(qiáng)基、提升、賦能”為導(dǎo)向，高質(zhì)量推進(jìn)數(shù)字孿生南水北調(diào)中線建設(shè)，為全面提升國(guó)家水網(wǎng)安全保障能力提供有力支撐。

（來源：中國(guó)南水北調(diào)集團(tuán)有限公司）