《福建日报》2025年4月21日第08版
中心提示
每年夏日都是水旱灾害防护形势严峻之时，怎么看护江河安澜，怎么科学调度水资源？
数字孪生技能正成为现代水利管理的新东西，将治水才能从经历依托晋级为智能驱动。它可精准猜测洪峰演进途径，为科学防洪、泄洪供给决议计划依据，用数字为江河安澜打造“固若金汤”。它向着水资源精细化分配延伸，“克勤克俭”用好每滴水，助力区域用水均衡与可持续开展。
闽江，福建公民的母亲河。为了解闽江“智”水滔滔背面的隐秘，在夏日行将来临之际，记者造访了相关单位。
AI赋能，安澜有“数”
闽江干流中段，“华东榜首坝”——水口大坝横扼闽江。
在间隔水口大坝60多公里远的福建水口发电集团有限公司（以下简称“水口集团”）大楼的22层，闽江正以数字孪生方法出现在大屏幕上。
水口集团公司数字集控中心 水口集团信通中心通讯班班长方巍翻开闽江流域“才智动力大脑”，水口水库及集团所辖街面、水东、雍口等首要水库的雨量、日流量、库容、水量运用率等重要目标参数跃然屏上。将页面切换到水电站智能巡检途径、机器人智能巡检集控途径，水口电站大坝、水轮机的运转状况，以及水库的实时水位、发电负荷、水情预告等也都实时可见。
经过两年策划建造，“数字闽江”现已初见雏形。
“洪水预告是‘数字闽江’最重要的功用之一，本年咱们的AI洪水预告模型将会饱尝台风季汛期的检测。”方巍介绍说。
“福建防汛看闽江，闽江防汛看水口。”闽江流量大、流速快，多年均匀年径流量抵达584亿立方米，极点气候条件时有较高的洪水危险。水口大坝的坝址以上流域面积有52438平方公里，操控了闽江流域86%的集水面积，总库容26亿立方米，被描述为福州公民头上“一盆水”。
“闽江流域地理环境杂乱，洪水预告比较困难。”水库调度班副班长潘辛梅介绍说，水电站水位改变非一时一事，受区间降雨、上游周期来水及发电负荷动摇等多重要素影响。
以往，水库的水位操控、负荷调理大多依托人工经历与传统算法。“但单纯依托经历判别存在限制，简单构成弃水危险，也或许给水电站的安全运转带来危险。”方巍说，将传统水文学与AI技能结合，AI洪水预告模型完结了混合深度学习，为电站安全科学运转再加上一道“安全网”。
在闽江上游4.2万平方公里的监测区域，体系布置了117个落地雨量监测站点及很多智能监测终端。包含上游断面实测入流、下流断面实测出流等一系列数据的水位、雨量等水文气候信息，不间断会聚到后台，加上气候网格数据、径流预告数据，构成闽江水情预告“流域一张图”，可猜测未来24小时直至10天的径流量。
在实时数据之外，模型深度发掘近30年的闽江流域气候和水文监测数据，总结相关规则，完结对闽江流域水位、流量、面雨量等水情要素的多维度、深层次剖析。
方巍介绍说，现在“数字闽江”运转着5个模型，其间新安江模型、DDRM模型为传统水文学模型，LSTM模型、时空异构模型和AI混合预告模型为人工智能模型。“在强壮的数据剖析和处理才能支撑下，现在对未来9至24小时洪峰的预告精度达90%以上，抵达甲级规范，可助力防洪调度智能化预警和快速呼应。”
一起，“数字闽江”还能在闽江三维模型上进行防汛发电智能调度计划预演，完好展现水库调度预腾库、泄洪、拦洪尾的整个进程。“在不断仿真预演中，体系能够快速确认最优计划，完结流域洪水调度虚拟模仿先行、决议计划调度在后，并提早预警潜在危险，完结流域防洪精准调度和水能运用率提高双翼齐飞。”方巍说。
数字孪生技能让福建水口水电站的防洪愈加科学。 让水位猜测“先知先觉”，就能变“被迫呼应”为“主动防护”。上一年汛期，水口水电站饱尝住洪峰检测，先后对6个流量超越1万立方米/秒的洪峰进行拦洪削峰，减轻了下流的防汛压力。其间，2024年6月16日14时，最大入库洪峰流量为21300立方米每秒，经科学调度，洪峰安全经过水口水电站。
“智”御纽带，“绿电”满格
在闽江的闽清县段，高101米、长783米的水口大坝耸峙江中，水口水电站是闽江防洪调度和水资源运用的重要纽带。
记者走进水电站的水轮机层，7台发电机组霹雷作响，一台细巧精美的白色机器人缓慢前行，走到一处固定方位停下，“摇头摆尾”后继续前进，抵达下一个地址重复上述动作。这是水口水电站智能巡检机器人的运用场景之一。
在水口水电站主动巡检的智能机器人 “由操控后台向巡检机器人下发指令，巡检机器人接纳到使命后，当即展开巡检，并实时向操控后台回传巡检画面和数据，剖析设备运转状况，对设备异常状况进行预警。”水口水电站发电处主任刘斌介绍，平常依照设定道路每天巡检一次。
巡检是确保电站机电设备安全运转的重要措施。“以往用人工巡检，有4条线路，8小时需求完结线路查看，读取外表数据，查看水、油、气等是否走漏等多个使命，或许存在人为差错。”方巍说，“咱们探究一种新式巡检方法，经过视觉辨认、红外测温等技能，让机器逐渐代替人工，全面提高巡检质效。”
闽江流域“才智动力大脑”的水电站智能巡检途径、机器人智能巡检集控途径 现在水口集团布置了1600多路工业视频探头，还有3台机器人在水轮机层进行巡检，完结发电、水工等专业巡检的机器代替。
在水口电站主厂房、大坝等中心区域，巡检核位超越3000个，巡检掩盖率达60%以上，确保要害区域的全面监控。经过深度定制开发，他们研发了模仿表计读数辨认、数显、指示灯、漏油漏水等6类水电设备巡检模型。
“不只算法辨认精度均抵达85%以上，单次巡检由人工巡视的2小时缩短为5分钟，极大提高了设备巡检的精确度与及时性。”方巍说道。
在水口电站右岸侧的大坝监控中心，水口水电站水工处观测班班长黄鑫只需求翻开大坝数字孪生体系，就能够对大坝安全做到全方位的“一屏监控、多元感知”。
水口大坝数字孪生体系的仿真巡检模块 在屏幕上，一座简直原样“复刻”的大坝跃然屏上。“从上游1公里至下流1公里，经过毫米级精度的激光点云测绘、外部歪斜拍摄等，构建了高精度的三维仿真模型。作为数字孪生体系的基底，为后续智能监测供给空间数据支撑。”黄鑫边展现边介绍。
该体系装备有贯穿大坝的700余个监测仪器，并支撑衔接水下机器人、无人机、四足机器人等智能设备，在大坝的数字三维底座上，构建起了一道数字化、智能化安全屏障。
大坝周边，大坝三维模型交融水下地势丈量数据，直观地展现了上下流水下地势状况。“画面中赤色色块便是大坝下流的冲刷区域。”黄鑫表明，这是大坝定检的重视要点，体系集成了冲刷区域最低点高程、多年横纵断面线，经过热力求能够直观出现，辅佐运维人员快速发现水下地势的改变。
在仿真巡检模块，大坝廊道的三维模型非常传神。作业人员轻点鼠标，便可经过周游方法快速了解廊道状况，并支撑与智能设备联动，完结长途智能化巡检。
大坝本体的安全至关重要，有必要实时监测着坝体变形、接缝、渗水等重要参数改变。“咱们在体系设置信息点，录入日常查看中发现的首要裂缝、漏水等信息。”黄鑫说，不只运维人员能够快速查看裂缝长宽深走向以及图画信息，还能与前史查看状况比照，快速把握裂缝的改变趋势。
不计其数个测点的监测值、通道信息、根底台账等都聚集到表里观测点模块，并完结设备建模。黄鑫说：“相当于在体系中就能够按元器件级进行设备拆解展现，不论是设备运维检修仍是新晋职工训练等作业，就变得愈加方便智能。”
在多种科技加持下，水口水电站的7台水轮发电机组稳发稳供，至今已累计为福建电网运送近1700亿千瓦时的清洁动力，以“满格绿电”为福建经济社会高质量开展注入不竭动力。
算法支撑，“云端”调水
不只要确保水安全，还要用好宝贵的水资源。
在福建省水利厅，记者看到了行将出炉的“数字孪生闽江口区域水网”，正是这套模型为水资源的科学调度筑牢根底。
体系中，闽江口区域水网南部区域——闽江流域和龙江流域传神地出现在屏幕上。区域水资源、重要断面日均流量、旱情猜测、重要节点水质、沿岸取用水状况等信息，以及区域内的重要工程——平潭及闽江口水资源装备（一闸三线）、福清闽江调水工程、东张水库、东张灌区等的蓄水剖析、工程安全监测、实时视频等数据，悉数出现在屏幕中。
水口水库的数字孪生水库调度体系 “2023年末，闽江口数字孪生水网当选水利部全国数字孪生水网先行先试项目，一期工程估计本年末就能完结建造投用。”福建省水利厅办公室王秀亮告知记者，项目触及福州、莆田、平潭滨海的16个县（市、区）。
闽江口区域水网，是我省三大区域网之一，是闽江口城市群的重要水源分配通道。“这片区域水资源丰厚，建造该区域水网，意图是运用闽江干流及大樟溪的水资源，完结跨地区、跨流域水资源装备，然后提高水资源对闽江口区域经济的支撑才能，确保平潭、福清、长乐、闽侯、仓山的供水安全。”王秀亮说，经过数字映射、智能模仿、前瞻预演等技能打造的数字孪生水网，不只能全方位把握影响区域水资源的各类要素，对水利工程运转实时监测，更能精细化决议计划调度，让每一滴水发挥更大价值。
翻开决议计划调度模块，区域内的一切水库、水闸、水厂、途径、泵站等，依据相互间的联系被投射在底图中，不同的色彩反映着它们的水量安全程度。
将鼠标移动到各节点，水库的蓄水实测和预告概略、供水结构、库容曲线、泄流曲线等信息，水厂的逐旬供水状况，灌区的逐旬用水状况，泵站的取水流量进程……都实时出现。
决议计划调度，包含日常调度、防洪调度和应急调度等功用。“日常调度是依据上下流水库的容量联系，依照调度计划进行，是传统作业的‘才智版’；防洪方面，现已建造的‘数字孪生防汛’体系在上一年汛期投入运用并发挥了杰出效果。”王秀亮强调了数字孪生闽江口区域水网的应急调度功用。
他举例说明：假定代表长乐东区水厂的小球色彩变红，宣布枯水警报。体系主动生成精准的月调度、旬调度计划——从大樟溪莒口泵站、闽江竹岐泵站加大送水量，归纳考虑三溪口水库蓄量、闽江和大樟溪预告来水量、长乐各水厂用水猜测、三溪口水库灌区用水猜测等相互联系，提出大樟溪莒口泵站加大送水量、闽江竹岐泵站加大送水量、恰当下降灌溉用水量等多套调度计划；并引荐三溪口灌区损坏深度30%（缺水量占需水量的30%）结合莒口泵站和竹岐泵站满负荷送水、水口水库加大下泄、三溪口水库减供备用的调度计划。“不只让未来一旬的东区水厂‘喝饱水’，也不过度调水、糟蹋水资源，一起确保周边远航水厂、三溪口灌区等安全用水。”
“配水调度一直是水利上的一个难题。闽江口区域水网触及工程要素类型很全面，包含跨流域引调水工程、大型调蓄工程、大型灌区干渠、闸泵站工程等，需求多要素归纳考虑。除了枯水期，还有突发水污染或供水工程事端时，都需求敏捷、科学决议计划。”他说，有了根据算法支撑的水资源模型，某地是否需求水、需求多少水，能够经过需水猜测模型进行科学核算，结合配水调度、水动力仿真等模型的运用，模仿预演供水进程，生成最优配水调度计划。
正在建造中的数字孪生闽江口区域水网 据介绍，跟着引调水工程的建造及数字孪生技能的老练运用，数字孪生水网的掩盖规模还将逐渐扩展至闽江口城市群提质增效水资源装备工程（“一库三线”）及其他要害水网节点，首要包含福清市、永泰县、闽侯县、长乐区、仓山区、福州主城区、莆田市等地，到时，敖江、木兰溪和大樟溪上游等流域的水资源都将在“数字大脑”的分配之中。
