从上古的大禹、春秋的孙叔敖,到宋代的苏轼、元代的郭守敬,再到新中国的无数水利人,自古以来人们治水以安邦,从泥浆中挖出了一个沟通南北、联通东西的水系网络。如今,在大数据、人工智能、数字孪生等技术加持下,我国水网建设更加智能化。

　　近日,在第二届国家水网及南水北调高质量发展论坛“数字孪生与国家水网智能化发展”平行论坛上,水利部南水北调司副司长王勇表示,为加快推进水利智慧发展,水利部明确将数字孪生水利列为推动水利高质量发展六条路径之一,系统构建数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生工程的数字孪生水利框架体系。

　　数字孪生南水北调初建成

　　我国南方水多、洪涝多发,北方水少、干旱频生。如果能从南方“借”一些多余的水给北方,有利于缓解北方的水资源短缺问题——这是我国推进南水北调工程的初衷。

　　南水北调工程是国家水网的主骨架、大动脉,南水北调东线、中线和西线工程沟通黄河、淮河、海河、长江四大流域,将构建起“四横三纵、南北调配、东西互济”的水资源配置格局。目前中线后续引江补汉工程进展顺利,东线后续工程、西线工程前期工作正在抓紧推进。

　　今年是南水北调东中线一期工程全面通水10周年。中国南水北调集团有限公司党组书记、董事长汪安南在论坛上介绍,通水10年来,南水北调东中线一期工程向北方累计调水超760亿立方米,直接受益人口超1.85亿人。

　　这离不开数字孪生的保驾护航。王勇说,数字孪生南水北调已初步建成并投入运用,并取得显著成效。

　　以数字孪生南水北调中线1.0为例,通过多模态算据汇集、多业务专业模型协同、多芯融合算力平台建设等,数字孪生南水北调中线1.0实现了冰情预测预报模型和冰期输水业务应用。它能科学预测预报未来3天、5天、7天、10天、15天各渠段位置的水温、冰情,可以在水温、岸冰、流冰、冰盖达到临界值时及时预警,针对冰情生成相应预案。它还能优化调度方案,大幅提升中线工程冬季输水能力。

　　水利工程建设更智能高效

　　在部分水利工程建设中,建设隧道与地下工程是重要一环,而复杂地质条件往往会带来重大安全风险。数智技术有望实现对隧道不良地质灾害源的准确预报与灾害防控。

　　中国工程院院士、山东大学校长李术才打了一个形象的比方:要想知道病灶在哪里,就得给病人拍X光片、拍CT。在数字技术的加持下,给隧道“拍CT”成为可能。多年来,他带领团队给隧道“拍CT”,实现对突水突泥等灾害的预报和分析,为后续施工规划的调整和决策提供帮助。团队还研发出预报结果指引的施工智能决策系统,可实现超前地质预报数值模拟、隧道掘进数字孪生与智能决策等。

　　李术才以全断面硬岩隧道掘进机智能掘进为例,介绍了团队在杭州市第二水源输水通道工程中开展的工程验证。通过应用智能决策系统,与相同地质条件下采用人工决策掘进的方法相比,掘进速度提升约10%,总成本降低约10%。

　　另一个案例来自中国科学院自动化研究所研究员王军平团队。他们研发的水网基础设施主动预警系统,提出水网全流域水利工程数字孪生体系构建路径,可实现对复杂水利设施高效精准掌控,有效应对极端天气和重大自然灾害。

　　王军平告诉记者,未来人工智能如何与水利工程深度融合,还需要花大精力、下真功夫、用长时间去解答。(于紫月)

　　

　　（编辑：王小莉）

　　

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