無人機巡河軌跡掠過河湖上空,實時傳回流域動態;堤壩、閘站、水庫中數千個傳感器不間斷運轉,水位、流量等數據秒級更新;數字孿生錢塘江系統精準推演洪峰演進,為調度決策提供“智慧大腦”……如今,一場以數字孿生為核心的水利變革在浙江全面鋪開,以“數字賦能”引領行業向智能化、精細化加速邁進,繪就水利現代化建設嶄新圖景。
謀篇布局:系統規劃筑牢“孿生根基”
數字孿生,是通過數字化手段在虛擬空間構建與物理實體高度匹配、實時聯動的“數字鏡像”,實現對實體的監測、分析、模擬與優化。
“數字孿生水利不是簡單的‘數字復刻’,而是要打造一個能監測、會分析、可預報的‘虛擬水利系統’。”浙江省水利廳相關負責人介紹,以水庫為例,其數字孿生體不僅能同步水位、庫容等實時數據,還能給出汛期暴雨、干旱缺水等場景下的調度方案,為防洪調度、供水保障提供科學依據。
七大水系防洪預報調度實現分鐘級模擬計算;“省級—區域—市級”三級協同的數字孿生水網格局初步成型;69個數字孿生工程落地見效……早在2022年,浙江便啟動數字孿生水利建設,如今已實現從“點上突破”到“擴面提質”的跨越。
這一跨越背后,是清晰的頂層設計在引路。浙江率先構建“1+3+N”數字孿生水利規劃體系,以《浙江省數字孿生水利建設實施方案》為核心,提出浙江省數字孿生水利“1136”總體框架,通過1張全域水利感知網、1個省級數字孿生基礎平臺,聯動3個孿生體系與6個智能業務應用,實現“規劃一張圖、建設一盤棋”;配套流域、水網、工程三大建設方案及N個專項方案,明確“路線圖”與“施工圖”。
智聯萬物:天空地水工織密“感知網”
“以前山洪預警要等30分鐘,現在15分鐘就能精準推送,為群眾轉移搶出寶貴時間!”浙江省水文管理中心副主任童增來感慨水文監測升級帶來的變化。
小流域山洪是浙江防汛防臺的重難點,提升預警時效,核心在于加快數據采集傳輸速度。浙江對69個山洪災害防治縣的1.15萬個重點村落逐一摸排,按照“先梅雨影響區,后臺風影響區”原則升級改造水文測站遙測終端。
如今,浙江雨量站平均密度達每6.2平方公里1個,基本實現“鎮鎮有水位、村村有雨量”。今年6月梅雨期,全省7649個關聯水文站實戰“大考”,96期山洪災害點對點短臨預警均實現“15分鐘響應”,預警效率較此前提升50%。
這是浙江水利感知體系建設的縮影。如果說數字孿生是水利工程的“智慧大腦”,感知網絡便是連接物理世界與數字空間的“神經末梢”。
近年來,浙江整合“天、空、地、水、工”五大維度資源,構建起全方位、立體化、高精度感知網絡:“天”依托衛星遙感、北斗技術等實現全域監測與數據穩定傳輸;“空”通過雷達與無人機填補盲區、升級河湖管護;“地”織密視頻監控與預警設備網,覆蓋重點區域;“水”加密水文站網、強化生態流量監測;“工”搭建工程安全監測系統,為數字孿生模型提供更精準、全面的數據支撐。
數字孿生水網:讓水資源“聯得通、配得優、管得精”
“幸虧浙東引水工程給我們送來及時水,不然我這700多畝晚稻種不下去,至少損失20多萬元!”寧波余姚泗門鎮種糧大戶魏其炎指著長勢喜人的秧苗,笑得合不攏嘴。
2024年8月,余姚地區遭遇干旱天氣。浙東數字孿生水網模型緊急啟動“診斷”模式:一邊精準拆解當前水資源調度細節,一邊模擬推演常規引水、北線優先引水、南北均衡引水等方案效果。經過多輪篩選比對,浙江省錢塘江流域中心根據預演結果,實施15天不間斷引水,通過蕭山樞紐累計引水7540萬立方米,有效緩解余姚市旱情。
在水資源管理領域,寧波的實踐也頗具代表性。作為資源性缺水城市,寧波布設超1.4萬個監測感知點位,覆蓋水庫、供水等七大類水利工程,海量數據實時匯聚指揮中樞。在此基礎上,寧波構建“庫群互聯、三網協同”智慧水網體系,建成數字孿生水網系統,結合供水、雨水、污水“孿生三網”,實現“源頭—水廠—龍頭”全鏈條監管。
“輸入100天供水需求,系統會自動優化水庫、水廠調配方案,甚至規劃備用水源啟用。”寧波市水資源管理中心周陽靖介紹。2024年抗旱期間,寧波通過數字孿生水網統籌水庫蓄水、協調跨區域引水,累計向城區增供原水2100萬立方米,將城區供水保證率穩定在99.8%。
從頂層設計到基層落地,從技術突破到民生實效,浙江數字孿生水利建設已實現從“技術有感”到“民生有效”的跨越。
“下一步,我們將持續以數字孿生技術推動水利新質生產力發展,持續推進天空地水工一體化監測感知,深化水利專業模型建設,加快構建更具韌性、更智能、更惠民的現代化水網,為全國貢獻更多可復制、可推廣的‘浙江經驗’。”上述負責人表示。