智护千里长渠——中国南水北调集团科技创新系列报道之二

智护千里长渠

——中国南水北调集团科技创新系列报道之二

在广袤的中华大地上，

南水北调中线工程如一条巨龙纵贯南北，

将清澈的南水源源不断地输送到北方大地。

作为这一宏伟工程的守护者，中国南水北调集团中线公司始终秉持科技创新的理念，不断攀登水利科技新高峰，以科技创新为动力，全力推进数字孪生中线建设。通过“天空地水工”一体化感知体系构建、智能模型驱动、多业务协同联动，为大国水脉装上“智慧大脑”，逐步实现从传统水利到智慧水利的跨越式升级。

“数字孪生不是简单的数据堆砌，而是用科技为工程赋予‘智慧大脑’，以‘天空地水工’一体化监测感知体系为基础，以水利专业模型为引擎，实现工程全要素的数字化映射，让千里水脉‘触手可及’。”信息机电中心主任孙维亚如是说。面对总干渠1432公里的超长战线、数百座交叉建筑物和复杂多变的自然条件，中线公司以“一年一版本”的迭代节奏，攻克了多源异构数据融合、水利专业模型构建等关键技术，打造了数字孪生南水北调中线1.0和2.0版本。

数字孪生惠南庄泵站的“虚实交互”

冬季冰期是中线输水的重大挑战。传统人工监测效率低、风险高，数字孪生系统通过在安阳以北安装的智慧化感知设备，基于水温冰情精细模拟模型，实现未来7天冰情的精准预测。2023—2024年度冰期，依据冰情预测预报结果，通过动态优化调度供水16.9亿立方米，比计划多供3.4亿立方米，并实现时空优化动态调度，将冰期调度时长从91天压缩至62天，将影响范围由509公里缩减至86公里。在2023年12月12—23日极端寒潮期间，模型预测的未来3天水温与实际水温平均差值在±0.35摄氏度以内，为科学决策提供了有力保障。

2024年汛期，台风“格美”带来的强降雨威胁中线工程安全。数字孪生系统实时感知交叉河道水位、雨量数据，通过洪水演进模型预演风险，提前调整干渠流量，实现精准备防。仿真预演系统模拟出沿线渠池在降雨影响下的水位变化过程，实现对入渠雨量的感知计算，提前研判入渠流量调整，充分保障了极端天气下的工程安全和供水安全。“如今，系统已能模拟索河渡槽、拒马河暗渠等交叉建筑物部位的洪水演进过程，为防汛决策提供动态的‘数字沙盘’。”工程维护部副主任郝一峰说道。

海河“23·7”流域性特大洪水复演

传统调度依赖人工经验，耗时长、误差大。数字孪生中线2.0通过经验调度控制模型的应用，实现总干渠调度场景切换、分水流量变化等条件下闸门指令“一键生成”。2024年6月，为应对河北旱情，系统快速生成814条远程指令，仅用2天完成原本需7天的应急水量推进任务，展现了“数字调度”的高效与精准。“调度指令‘一键生成’的背后，是数字孪生技术对传统调度模式的重构。”总调度中心主任李明新如是说，“过去，面对复杂的水情变化，我们需要反复测算、人工校核，一个调度方案从制定到执行往往耗时数天。现在，通过系统仿真预演功能，能快速模拟计算稳定状态下的水面线结果及输出闸门开度等信息，自动生成最优调度指令。这不仅节省了人力成本，更让调度决策从经验驱动转向数据驱动。”

数字孪生南水北调中线水质保护业务通过信息化的技术手段提升了水质安全保障的智慧化管理水平。基于集成的中线13座水质监测自动站、30个固定监测断面等各种水质指标实时数据，及数理机理双驱的水质预测模型，实现全线水质12项指标未来15天的预报预警，增强了应对突发水质污染事件的处置能力。“通过数字孪生技术，我们实现了从被动应对到主动防控的跨越式升级。”水质与环保中心主任常志兵表示，“系统可实时模拟不同污染场景的动态演变，预判风险阈值，并生成多套处置预案，真正让水质管理从经验决策迈入智能预保卫时代。”

数字孪生南水北调中线系统概览

以上种种背后，是30多个专业模型的强力支撑。在中线科技创新的战场上，一群“数字工匠”默默耕耘，夜晚的会议室灯火通明，是他们在讨论异构数据融合的算法；凌晨的控制中心人影绰绰，是开发人员在为系统上线进行最后的调试。数字孪生中线建设，不仅是技术的集成，更是自主创新的突破，7项技术标准、16项专利、5项软件著作权，无不浸染着南水北调人的辛勤与汗水。

“学习能力就是核心竞争力，我们要以求知若渴的姿态拥抱新技术，主动打破舒适区，自主学习，不仅要成为技术的使用者，更要争做新技术的探索者，让先进技术成为个人成长的加速器。”中线公司副总经理韦耀国表示，下一步，中线公司将深化“天空地水工”一体化感知体系，推动模型算法向高保真跃升，探索人工智能在智能运维、应急响应等场景的深度应用，为国家水网建设贡献“中线智慧”。

惠南庄泵站航拍

撰稿 | 程鸿帅

责编 | 安亦扬

校核 | 陈思璐

审核 | 李东海

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