潮涌東南，數字浪潮激蕩八閩大地。作為數字中國建設的發源地，福建正以數字孿生技術為支點，撬動水利治理的深層變革——從傳統經驗驅動轉向智能分析引領的智慧化轉型，實現“治水”到“智水”的跨越。
在九龍江北溪水閘，數字孿生平臺實時監控流域水情變化；在溪源溪防洪工程中，智能系統精準調度水庫泄洪；在棉花灘水庫，千庫聯調助力跨區域協作削減洪峰……
這些實踐不僅讓千年水脈有了數字化的“智慧管家”，更推動福建水利在防洪保供、災害防御等領域實現突破性進展，是新時代水利現代化的生動注腳。
豐枯雙控守護生命之源
步入福建省九龍江北溪水閘調度中心，只見寬大的屏幕上，躍動著三維流域模型、實時監測數據與智能調度指令。與現實世界一一對應的九龍江北溪流域虛擬仿真畫面，勾勒出數字孿生技術與現代水利工程深度融合的智慧水利新圖景。
九龍江是福建省僅次于閩江的第二大河流。北溪作為九龍江主流，承載著流域內數百萬人民的生產生活用水重任。
“北溪降水年內分配不均，豐、枯水季節徑流量相差懸殊。”福建省九龍江流域中心副主任林建洪介紹說，隨著經濟社會的不斷發展，廈漳地區水資源緊缺問題日益凸顯，如何合理利用水資源、保障供水安全，成為單位工作的重點和難點。
以技術創新、智慧管理，尋求流域治理效能的全面提升，是九龍江流域中心交出的時代答卷。
2022年10月，“數字孿生九龍江北溪”作為水利部首批94個數字孿生先行先試的試點項目之一正式啟動。平臺以“預報、預警、預演、預案”為核心功能，以北溪水閘至浦南站25公里河段為重點，整合了L1至L3級三維地理空間數據，包括50平方公里三維傾斜攝影、南北港水閘BIM模型，并接入135處水位、雨量、流量監測設備，構建了覆蓋流域防洪、水資源調配、工程管理的全鏈條智慧體系。
“通過數字孿生助力，我們在管理上不僅實現了‘水夠’，還實現了‘水好’。”九龍江流域中心副總工余啟成說，通過水資源智能化精準管理，單位將有限的水資源合理有效地分配給龍巖、漳州和廈門的用水戶，同時實現流域枯水期、水污染事件水資源應急調度快速響應，為流域水資源的精細化管理提供了科學決策依據，更好地服務流域經濟社會發展。
“試運行以來，我們大幅提升了北溪流域防洪調度、水資源配置能力。”余啟成舉例說，2024年6月15日至17日，龍巖市遭遇強降雨，九龍江北溪流域水位、流量激增。數字孿生九龍江北溪平臺通過5公里×5公里網格化降雨預報數據，實時追蹤流域降雨動態，結合水文模型推算上游來水與區間產流數據，每小時滾動更新洪水預報成果，通過智能化調度，精準控制閘前水位，實現泄洪與蓄水的動態平衡。
值得一提的是，該項目憑借在防洪調度和水資源配置中的卓越成效，于2024年成功入選水利部數字孿生水利建設十大樣板。
智慧大腦構筑江河屏障
數字孿生既保障了工程安全，又兼顧水資源綜合利用效益，成功實現防洪與興利雙贏，在福建，這并不是個例。
溪源溪，是福州市閩江下游南港的一條小支流，河長43公里，流域面積208平方公里。看似“平平無奇”的它，卻是福州的暴雨中心區，洪水暴漲暴落，易發山洪。
作為典型的“小流域、高災害”區域，溪源溪流經閩侯上街鎮、福州高新區，沿途匯集福州大學城的澇水，曾在2005年“龍王”臺風、2007年“圣帕”臺風期間引發嚴重內澇。
“為系統性解決傳統防洪手段的局限性，我們于2022年啟動了溪源溪小流域（溪源水庫）數字孿生平臺試點建設。”福建省溪源水庫管理處主任黃為民說，該項目是福建省落實水利部數字孿生流域建設的首批試點。
打開溪源溪小流域（溪源水庫）數字孿生平臺，虛擬的溪源溪與真實水流同步奔涌，每一處水位變化、每一條氣象預警都實時映射。平臺集成實時雨情、水情、氣象預報數據，并疊加水庫、關鍵節點的斷面水位、周邊經濟社會信息，形成多維度動態監測網絡。
“通過融合人工智能、知識圖譜等技術，溪源溪數字孿生平臺實現了感知、預報、調度、決策的全流程智能化。系統可動態模擬不同降雨強度下的洪水演進過程，精準生成最優調度方案。”溪源水庫水情信息科副科長吳佳琦說，依托該系統的“數字模擬+實戰操作”模式，溪源溪流域在2023年至2024年汛期，成功抵御了3場臺風和數場強降雨。
如今，溪源溪小流域（溪源水庫）數字孿生項目已全面接入數字孿生防汛（千庫聯調）系統，后者是福建省重點打造的水利“智慧大腦”。
數字孿生防汛（千庫聯調）系統建設方、福建省水利水電勘測設計研究院有限公司相關負責人申友汀介紹說，該系統整合福建地區3522座水庫、1645條堤防、2450座水閘等全域水利設施數據，圍繞臺風、暴雨場景，貫通“預報、預警、預演、預案”全鏈條，通過氣象數據預測降雨量，自動生成水庫入庫流量曲線，結合實時水文數據，動態推演不同調度方案，快速輸出風險可控的決策指令。
數字孿生防汛（千庫聯調）系統的實戰價值，在跨區域協作中尤為凸顯。2024年“6·9”暴雨洪水期間，廣東韓江流域遭遇1964年以來最大洪水。關鍵時刻，地處上游的福建棉花灘水庫依托數字孿生防汛（千庫聯調）系統，通過預演模型精準計算削峰方案，最終削減洪峰流量50.2%，避免汀江與梅江洪峰疊加，極大減輕了下游廣東地區的防洪壓力。
數字孿生重構水治理范式
數字孿生水利是發展水利新質生產力的重要標志，是實現水利現代化的關鍵舉措。來自水利部的數據顯示，我國已建成了數百處數字孿生流域、數字孿生水網、數字孿生工程等新型基礎設施，基本形成了“天空地水工”一體化監測感知體系。
水利部提出，到2027年，推進具有防洪任務的已建大型及防洪重點中型水庫、大型水閘、國家蓄滯洪區數字孿生建設，迭代優化數字孿生水利工程先行先試建設成果，促進數字孿生工程與數字孿生流域、數字孿生水網互聯互通與信息共享，初步建成運行管理智能應用體系。
作為數字中國建設發源地的福建省，多年來堅持邊建邊用邊迭代，加快數字孿生流域、數字孿生水網、數字孿生工程建設。這其中，數字孿生九龍江北溪及福州溪源溪小流域（溪源水庫）數字孿生先行先試項目，以及數字孿生防汛（千庫聯調）平臺，正是福建水利人奮進征程中的一道縮影。
當前，福建正試點開展數字孿生水網建設工作，依托數字孿生防汛平臺、水利數據中心等信息化基礎，搭建福建數字孿生水網（閩江口區域）先行先試平臺，共享共建福建水利系統以及工程管理單位在閩江口區域內的水雨情、工程監測、水安視頻等感知數據，研發閩江口區域水網優化調度等專業模型，補充區域L2級水網地理空間數據，開發水資源配置、水旱災害防御等先期水網業務應用。
福建還積極推進重大水利工程配套數字孿生建設工作，推進數字孿生龍門灘引水工程實施建設。聯合水利工程管理單位開展數字孿生技術試點，推動數字孿生技術與水電站場景融合應用，建設水口電站數字孿生系統。
經過這些年的努力，福建已基本實現全行業“一屏管水”、全社會“一屏看水”。
福建省水利廳廳長葉敏表示，福建將加快編制福建水利信息化建設五年規劃，不斷完善“千庫聯調”系統，完成閩江口區域數字孿生水網建設任務，持續打造數字孿生水利體系，助推水利高質量發展再上新臺階。
來源：新華社
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