智護千里長渠

——中國南水北調集團科技創新系列報道之二

在廣袤的中華大地上，

南水北調中線工程如一條巨龍縱貫南北，

將清澈的南水源源不斷地輸送到北方大地。

作為這一宏偉工程的守護者，中國南水北調集團中線公司始終秉持科技創新的理念，不斷攀登水利科技新高峰，以科技創新為動力，全力推進數字孿生中線建設。通過“天空地水工”一體化感知體系構建、智能模型驅動、多業務協同聯動，為大國水脈裝上“智慧大腦”，逐步實現從傳統水利到智慧水利的跨越式升級。

“數字孿生不是簡單的數據堆砌，而是用科技為工程賦予‘智慧大腦’，以‘天空地水工’一體化監測感知體系為基礎，以水利專業模型為引擎，實現工程全要素的數字化映射，讓千里水脈‘觸手可及’。”信息機電中心主任孫維亞如是說。面對總干渠1432公里的超長戰線、數百座交叉建筑物和復雜多變的自然條件，中線公司以“一年一版本”的迭代節奏，攻克了多源異構數據融合、水利專業模型構建等關鍵技術，打造了數字孿生南水北調中線1.0和2.0版本。

數字孿生惠南莊泵站的“虛實交互”

冬季冰期是中線輸水的重大挑戰。傳統人工監測效率低、風險高，數字孿生系統通過在安陽以北安裝的智慧化感知設備，基于水溫冰情精細模擬模型，實現未來7天冰情的精準預測。2023—2024年度冰期，依據冰情預測預報結果，通過動態優化調度供水16.9億立方米，比計劃多供3.4億立方米，并實現時空優化動態調度，將冰期調度時長從91天壓縮至62天，將影響范圍由509公里縮減至86公里。在2023年12月12—23日極端寒潮期間，模型預測的未來3天水溫與實際水溫平均差值在±0.35攝氏度以內，為科學決策提供了有力保障。

2024年汛期，臺風“格美”帶來的強降雨威脅中線工程安全。數字孿生系統實時感知交叉河道水位、雨量數據，通過洪水演進模型預演風險，提前調整干渠流量，實現精準備防。仿真預演系統模擬出沿線渠池在降雨影響下的水位變化過程，實現對入渠雨量的感知計算，提前研判入渠流量調整，充分保障了極端天氣下的工程安全和供水安全。“如今，系統已能模擬索河渡槽、拒馬河暗渠等交叉建筑物部位的洪水演進過程，為防汛決策提供動態的‘數字沙盤’。”工程維護部副主任郝一峰說道。

海河“23·7”流域性特大洪水復演

傳統調度依賴人工經驗，耗時長、誤差大。數字孿生中線2.0通過經驗調度控制模型的應用，實現總干渠調度場景切換、分水流量變化等條件下閘門指令“一鍵生成”。2024年6月，為應對河北旱情，系統快速生成814條遠程指令，僅用2天完成原本需7天的應急水量推進任務，展現了“數字調度”的高效與精準。“調度指令‘一鍵生成’的背后，是數字孿生技術對傳統調度模式的重構。”總調度中心主任李明新如是說，“過去，面對復雜的水情變化，我們需要反復測算、人工校核，一個調度方案從制定到執行往往耗時數天。現在，通過系統仿真預演功能，能快速模擬計算穩定狀態下的水面線結果及輸出閘門開度等信息，自動生成最優調度指令。這不僅節省了人力成本，更讓調度決策從經驗驅動轉向數據驅動。”

數字孿生南水北調中線水質保護業務通過信息化的技術手段提升了水質安全保障的智慧化管理水平。基于集成的中線13座水質監測自動站、30個固定監測斷面等各種水質指標實時數據，及數理機理雙驅的水質預測模型，實現全線水質12項指標未來15天的預報預警，增強了應對突發水質污染事件的處置能力。“通過數字孿生技術，我們實現了從被動應對到主動防控的跨越式升級。”水質與環保中心主任常志兵表示，“系統可實時模擬不同污染場景的動態演變，預判風險閾值，并生成多套處置預案，真正讓水質管理從經驗決策邁入智能預保衛時代。”

數字孿生南水北調中線系統概覽

以上種種背后，是30多個專業模型的強力支撐。在中線科技創新的戰場上，一群“數字工匠”默默耕耘，夜晚的會議室燈火通明，是他們在討論異構數據融合的算法；凌晨的控制中心人影綽綽，是開發人員在為系統上線進行最后的調試。數字孿生中線建設，不僅是技術的集成，更是自主創新的突破，7項技術標準、16項專利、5項軟件著作權，無不浸染著南水北調人的辛勤與汗水。

“學習能力就是核心競爭力，我們要以求知若渴的姿態擁抱新技術，主動打破舒適區，自主學習，不僅要成為技術的使用者，更要爭做新技術的探索者，讓先進技術成為個人成長的加速器。”中線公司副總經理韋耀國表示，下一步，中線公司將深化“天空地水工”一體化感知體系，推動模型算法向高保真躍升，探索人工智能在智能運維、應急響應等場景的深度應用，為國家水網建設貢獻“中線智慧”。

惠南莊泵站航拍

撰稿 | 程鴻帥

責編 | 安亦揚

校核 | 陳思璐

審核 | 李東海

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