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看数智赋能如何开启流域治理新篇章→

“马雄孕育珠江水,智水安澜润流域!”12月10日,水利部珠江水利委员会在广州发布珠江水利专业模型体系,集中推出34个深植珠江流域特色的实战化场景模型。模型体系的成功发布标志着数字孪生珠江水利建设迈上了新台阶。

科技兴则水利兴,创新强则治水强。习近平总书记强调要实施网络强国战略,对提升流域设施数字化、网络化、智能化水平提出明确要求。水利部部长李国英在今年数字孪生水利体系建设现场会上提出,数字孪生水利体系要以数学模型为核心,加快建设数学模型系统。此次珠江水利专业模型体系的发布,正是珠江委坚决贯彻党中央、国务院决策部署,全面落实水利部工作要求,将顶层设计转化为治水实践的生动诠释,更是流域水利领域践行科技自立自强战略的重大突破。

历经多年攻关迭代与实战淬炼,这套专业模型体系已成为数字孪生珠江的“智慧大脑”。珠江委主任吴小龙表示,珠江委深入贯彻党的二十大和二十届历次全会精神,认真落实水利部“需求牵引、应用至上、数智赋能、提升能力”的数字孪生水利建设原则,大力推进数字孪生珠江体系建设,紧抓“数学模型”这一核心,强化“四预”功能实现,自主构建集“1个模型管理平台、2类基础模型、‘2+N’场景模型”的珠江水利专业模型体系,实现数学模拟过程和物理过程“高保真”,赋能流域治理管理各项工作。

“智”战洪水

筑牢洪(潮)防御精细化屏障

珠江流域(片)面积大、范围广、地形复杂、气候差异明显,复杂的流域干支流体系加大了洪水预报与预演难度;加之近年流域局地强降雨、超强台风等极端天气事件频发,流域洪(潮)防御挑战升级。珠江委副主任何力劲介绍,珠江委以模型创新破局,自主研发的水利专业模型贯穿“四预”全过程,成为筑牢洪潮安全屏障的“中流砥柱”。

雨水情精准预报是基础。珠江流域多源耦合洪水预报模型接入实时水雨情数据,构建从云中雨到落地雨的全链条、多模式数值模拟体系。珠江委水文局副局长钱燕介绍,该模型集成到珠江水旱灾害防御“四预”平台,在珠江“22·6”特大洪水以及2024年珠江13场编号洪水应对中,提前2天预报北江发生特大洪水,提前6小时预报汀江棉花滩水库出现特大洪水,提前11小时预报桂江桂林站发生超历史洪水,为水工程联合调度赢得关键决策窗口期。

珠江流域多源耦合洪水预报模型

风暴潮高精度模拟是前提。珠江河口风暴潮多耦合实时模拟模型耦合台风风场、潮流、径流等多要素,可实时校正台风风场和高精度滚动预报风暴潮,最大增水预报误差不超过0.5米。2022年至2025年,模型成功实现对“马鞍”“泰利”“苏拉”“摩羯”“桦加沙”等台风暴潮的精准预报,风暴潮位误差在10%以内,模型已应用于粤澳科技创新联合资助专题、大湾区海堤防风暴潮标准及护坡工程措施研究等多项科研咨询项目。

台风“韦帕”增水预报图

洪水前瞻预演是保障。珠江委珠科院党委书记、副院长杨芳表示,自主研发的hydroMPM模型率先在国产CPU—GPU异构平台实现“流域—干流—支流—断面”洪水演进高速计算,3分钟内可完成北江流域未来3天洪水淹没过程的前瞻预演。构建溃口风险推演系统,支持任意堤防溃口设置,模拟最不利情况下溃堤淹没风险,为避险转移和风险评估提供了精准及时决策依据。

HydroMPM云建模

水库群精细调度是关键。珠江水工程群联合防洪调度模型以“绣花”精度开展流域水库群联合调度,创新研发多层次自适应动态组网建模、静动库耦合调洪、“正向—逆向—正向”互馈推演技术,精准判断干支流各断面洪峰出现时间,精确调度干支流水库群,用好每一座水库的库容,最大程度发挥水库群拦洪削峰错峰作用。近两年,模型助力拦蓄洪水814亿立方米,减淹城镇1747个,实现珠江防洪调度高效建模、精准调度与科学决策,保障珠江流域防洪安全。

“智”压咸潮

驱动水资源管理与调配高效化

受全球气候变化影响,珠江流域旱咸灾害交织。2020年以来,珠江流域降雨持续偏少,东江、韩江来水持续偏枯,骨干水库蓄水严重不足,遭遇60年来最严重旱情。“秋冬春连旱、旱上加咸”严峻形势直接威胁供水安全,水利部高度重视,锚定供水保障目标,强化“四预”措施,筑牢当地、近地、远地梯次供水保障“三道防线”,水利模型正是这场抗旱保供水硬仗的“关键利器”。

钱燕介绍,在径流预测环节,珠江流域多尺度径流预测模型充分考虑气候背景、降雨及江河来水实况、降雨预报等影响因素,集成多种预测预报方法,实现重要断面、骨干水库来水长中短期多尺度精准预测。

在咸潮防控环节,珠江河口复杂河网多元交互咸潮预测预报模型可精准预测重要取水口取淡几率、短期逐时含氯度过程及河网区咸潮上溯情况,确定最佳压咸水流量,预见期可达72小时;珠江河口高分辨率三维斜压咸潮模型已实现珠江三角洲网河区主要河道、八大口门和外海冲淡水约11.2万平方千米,范围内径流、潮汐、风等多动力耦合精准模拟。

模型预报珠江河口咸潮上溯过程

在调度优化环节,珠江“压咸补淡”水资源调度模型可快速生成兼顾供水、发电、航运、生态等多方需求的“帕累托”最优方案,创新实现流域当地、近地、远地梯次供水保障“三道防线”高效联动。通过专业模型有效支撑珠江“压咸补淡”应急水量调度实施20余年,更推动流域水资源管理与调配大步迈向高效化、智能化。

珠江“压咸补淡”水资源调度模型

“智”治流域强管理

支撑水利多业务融合智慧化

从大坝安全预判到工程智能巡检,珠江委以模型创新为水利工程安全运行筑牢数字防线。基于大坝特性动态评价的工程安全智能预测模型以数据、机理、知识三元驱动,实现大藤峡工程安全性态在线诊断、预测和安全风险分级预警,总体预测准确率达90%以上。河湖库无人遥感智慧巡检AI识别模型基于AI算法实现图像智能分析,特定目标物检测速度达25帧/秒以上,准确率超90%。

大藤峡工程安全智能评估与预测

珠江委国科处处长蔡海平介绍,从河湖“清四乱”、水土流失动态监管到水行政许可审查等,珠江委以模型为内核赋能水利各业务领域的“智能大脑”。水利遥感智能解译模型采用AI遥感智能解译技术,构建了HydrSAI云平台,高效监管人为扰动、河湖“四乱”、崩塌滑坡等。“大禹视水”水利图像识别模型基于2万多座水库15年图像素材训练并集成到边缘计算终端“水利智盒”,实现水库、河湖等工程区域的人员活动、工程隐患、水质异常等场景精准识别。水行政许可高效智能审查模型基于“大模型智能统筹与小模型精准计算”的架构,构建结构化专业知识库,一键智能化完成水资源和防洪论证报告审查,助力高效审批和科学决策。自主研发的智能模型正在多业务领域中大显身手,共同提升流域治理管理现代化水平。

HydrSAI水利AI遥感云平台——生产建设项目人为扰动图斑AI解译结果(局部)

潮起珠江,智水安澜。珠江水利专业模型体系的发布,是珠江委以水利新质生产力推动高质量发展的生动实践,是迈向“智慧珠江”建设的新起点。面向未来,珠江委将始终牢记“国之大者”,持续推动模型体系迭代升级,深化科技创新与流域治水深度融合,在流域治理现代化征程上勇立潮头,“推动高质量发展,保障珠江水安全”的流域治水工作中作出新的更大贡献。

来源:水利部珠江水利委员会



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