“這是一場昆明市盤龍江主城區(qū)段百年一遇的暴雨，降雨影響范圍正是屏幕中的藍色區(qū)域。隨著降雨時間增長、時段雨量增大，藍色范圍迅速擴張。信息顯示，淹沒范圍正在逐步擴大，局部區(qū)域淹沒水深增大。”省水文水資源局昆明分局工作人員正對水文數(shù)字孿生流域試點建設(shè)項目進行演示。

　　昆明市防洪“四預”平臺迅速將這場演示中受影響的范圍、面積、房屋數(shù)量、淹沒水深等情況用準確的數(shù)據(jù)及動態(tài)模擬直觀地呈現(xiàn)出來，為防洪減災(zāi)提供了智慧化模擬，為應(yīng)急調(diào)度、防災(zāi)減災(zāi)工作決策提供精準化服務(wù)支撐。

　　近年來，云南省大力推動水利部關(guān)于加強數(shù)字孿生流域建設(shè)及強化預報、預警、預演、預案“四預”措施等，開展了南汀河、盤龍江、龍川江水文數(shù)字孿生流域試點建設(shè)，水文私有云平臺“算力”建設(shè)，為深入推進云南水文現(xiàn)代化建設(shè)打下了堅實基礎(chǔ)。

　　時空重構(gòu)

　　數(shù)字賦能助力智慧水文建設(shè)

　　數(shù)字孿生流域是數(shù)字孿生技術(shù)與水文融合的新發(fā)展路徑，是數(shù)字流域、智慧水利發(fā)展的更高層級，將信息空間上構(gòu)建的水利虛擬映射疊加在水利物理空間上，重塑水利基礎(chǔ)設(shè)施，形成虛實結(jié)合、孿生互動的水利發(fā)展新形態(tài)。簡而言之，在數(shù)字孿生技術(shù)框架中，物理流域和數(shù)字流域構(gòu)成了一對“孿生體”。

　　2022年2月21日，《水利部關(guān)于開展數(shù)字孿生流域建設(shè)先行先試工作的通知》印發(fā)，正式啟動數(shù)字孿生流域先行先試工作，打造一批可推廣可復制的成果和經(jīng)驗，帶動全國數(shù)字孿生流域建設(shè)。近年來，云南省昆明市、臨滄市、楚雄彝族自治州通過試點建設(shè)，不斷探索、創(chuàng)新、突破，形成了具有水文特色、流域地域特點的水文數(shù)字孿生流域業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

　　在省水文水資源局昆明分局系統(tǒng)顯示屏幕上，河道水下地形、重點區(qū)域DEM、傾斜攝影、水文站閘BIM模型、遙感影像等構(gòu)建了精準映射的盤龍江物理流域數(shù)據(jù)“底板”和三維可視化場景。盤龍江的“孿生雙胞兄弟”被清晰地呈現(xiàn)出來，各個點位的數(shù)據(jù)信息實時更新。

　　昆明市水文數(shù)字孿生一期工程項目以盤龍江流域松華壩水庫至入滇池口河段作為流域防洪預報、預警、預演、預案“四預”業(yè)務(wù)應(yīng)用建設(shè)的試點流域，以昆明市全域作為水文信息管理業(yè)務(wù)應(yīng)用建設(shè)區(qū)域。實現(xiàn)了盤龍江流域防洪“四預”功能及可視化展示，為洪水預報、預警工作提供實時準確的數(shù)據(jù)支撐。

　　臨滄市開展南汀河數(shù)字孿生流域試點建設(shè)，完成南汀河臨滄主城區(qū)至永德大橋墩（河底崗水文站）河段的重點區(qū)域、重要河段的數(shù)據(jù)底板構(gòu)建工作，根據(jù)重點河段測量成果，推演主城區(qū)洪水淹沒過程等，研發(fā)完成數(shù)字孿生南汀河防汛“四預”業(yè)務(wù)V1.0系統(tǒng)，完成數(shù)字孿生智慧大屏管理系統(tǒng)原型部署。

　　楚雄州以龍川江流域楚雄城區(qū)段為試點，持續(xù)推進數(shù)字孿生系統(tǒng)開發(fā)，探索基于“云”架構(gòu)的數(shù)字孿生。同時接入實時在線水文數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)不同降雨強度下的洪水模擬。

　　云南省還通過水文私有云平臺建設(shè)，大幅提升計算、存儲、備份支撐服務(wù)能力，形成虛擬計算、分布式存儲和軟件定義網(wǎng)絡(luò)，并在此基礎(chǔ)上提供云平臺管理、云數(shù)據(jù)庫、數(shù)字孿生應(yīng)用、大數(shù)據(jù)處理、分布式中間件服務(wù)，為水文大腦和業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供“算力”基礎(chǔ)支撐。

　　秒級精算

　　技術(shù)迭代推動云南治水變革

　　機房能力提升改造項目的完成讓基礎(chǔ)運行環(huán)境搭建和“算力”水平大幅提升，為“孿生盤龍江”項目的順利推進創(chuàng)造了條件。

　　近幾年，云南省按照“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力”的總體要求，通過智能化數(shù)據(jù)采集和匯聚技術(shù)，實現(xiàn)全要素、全量程、全自動監(jiān)測感知，構(gòu)建多源融合的數(shù)據(jù)底板，為防汛減災(zāi)救災(zāi)、水資源管理調(diào)度、生態(tài)環(huán)境保護、水安全保障、服務(wù)民生及經(jīng)濟社會發(fā)展等提供了有力支撐。

　　自主研發(fā)的智能一體化雨量站，采用嵌入式一體化集成結(jié)構(gòu)，將雨量傳感器、雨量筒、太陽能電池板、蓄電池、控制模塊、通信模塊一體化集成，極大優(yōu)化了雨量站的建設(shè)和運維。

　　為解決常規(guī)自動監(jiān)測站點通信盲區(qū)及管護困難山區(qū)局地強降雨監(jiān)測難題，在水文氣象條件復雜、監(jiān)測能力薄弱的會澤縣者海河、丘北縣清平河兩個小流域試點建設(shè)X波段雙極化測雨雷達，提升小流域暴雨洪水分析精度和預警精準度，實現(xiàn)由點雨量監(jiān)測到流域面雨量監(jiān)測的轉(zhuǎn)變。

　　曲靖河邊水文站試用基于雷視融合的河道流速流量監(jiān)測技術(shù)，該技術(shù)可有效填補傳統(tǒng)接觸式測流技術(shù)在生態(tài)流量監(jiān)測場景下低流速監(jiān)測及應(yīng)急防汛場景下高流速監(jiān)測的技術(shù)空白，可實現(xiàn)高精度的斷面流速流量推演。

　　在昆明市、曲靖市選取試點水文站開展多光譜水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)研究，該技術(shù)將不同水體的光譜吸收特征和三維熒光特征與水體污染物濃度進行AI融合建模，實現(xiàn)核心水質(zhì)參數(shù)在線實時監(jiān)測。

　　在西雙版納傣族自治州允景洪水文站開展側(cè)掃雷達比測試驗，通過非接觸式雷達技術(shù)，實現(xiàn)全天候、連續(xù)自動河流流量監(jiān)測和走航式ADCP比測率定，監(jiān)測數(shù)據(jù)滿足規(guī)范要求，系統(tǒng)設(shè)備滿足使用要求。

　　省水文水資源局相關(guān)負責人表示，數(shù)字孿生是信息化發(fā)展到一定程度的必然結(jié)果。在云南，智慧水文建設(shè)取得新進展、新成果，但仍存在信息采集現(xiàn)代化水平不高、數(shù)字化滯后等問題。推進云南智慧水文建設(shè)，要以數(shù)字孿生技術(shù)體系為基礎(chǔ)，強化“四預”措施，支撐服務(wù)防汛救災(zāi)減災(zāi)。下一步，云南省將圍繞水文中心工作，夯實水文各類數(shù)據(jù)底板建設(shè)、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)水文算力資源，創(chuàng)新開放各類水文模型，提升全省“三算”支撐能力，構(gòu)建具有云南水文特點的“四預”措施和業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)水文要素的智能模擬、智能映射，實現(xiàn)風險提前發(fā)現(xiàn)、預警提前發(fā)布，為防汛部門在應(yīng)急指揮調(diào)度中贏得寶貴時間。（記者 王淑娟）

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