浙江寧波市
數(shù)字孿生賦能水利多場景智慧升級
□本報(bào)記者 席晶 通訊員 張睿婷 陳颯
在浙江省寧波市，水利的“神經(jīng)末梢”幾乎無處不在，超過1.4萬個監(jiān)測感知點(diǎn)位，全面覆蓋水庫、堤防、海塘、閘泵、河湖、供水、排水等七大類水利工程，敏銳地捕捉著每一處工程的細(xì)微脈動，并將海量數(shù)據(jù)實(shí)時匯聚至指揮中樞。
這張龐大而精密的感知網(wǎng)絡(luò)，正是寧波數(shù)字孿生水利的根基。如今，數(shù)字孿生技術(shù)已融入寧波水利的方方面面——從防洪減災(zāi)到城市供水，從工程管理到河湖生態(tài)保護(hù)，為這座因水而興的城市帶來前所未有的智慧變革。
讓防洪減災(zāi)“預(yù)”見未來
地處東南沿海的寧波，飽受臺風(fēng)、暴雨侵襲之苦。依托數(shù)字孿生技術(shù)，這座濱海城市的防洪體系發(fā)生了質(zhì)變。
“同樣是200毫米左右降水，2015年臺風(fēng)‘燦鴻’造成經(jīng)濟(jì)損失27億元，而2024年臺風(fēng)‘康妮’卻未引發(fā)災(zāi)情。”寧波市水利局防御處督察專員周則凱指出，這得益于工程體系不斷完善、防御能力大幅度提升，其中，甬江流域預(yù)報(bào)調(diào)度一體化模型功不可沒。
該模型是寧波數(shù)字孿生流域建設(shè)的核心技術(shù)成果，集成了水利、自然資源和規(guī)劃、應(yīng)急管理、氣象等多部門海量數(shù)據(jù)，以預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案為核心，通過數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)自然流域與虛擬模型的動態(tài)聯(lián)動，構(gòu)建起“實(shí)時感知、水信互聯(lián)、過程跟蹤、智能處理”的治水新格局，有效破解了甬江流域因上游山區(qū)源短流急、下游潮水頂托，流域洪水與城市內(nèi)澇交織帶來的復(fù)雜調(diào)度難題。
在防御臺風(fēng)“康妮”時，寧波市水利局應(yīng)用并行計(jì)算技術(shù)，將干流及平原主要水位的預(yù)報(bào)時間從八分鐘大幅度壓縮至兩分鐘。對余姚、北渡等主干河流代表站水位的預(yù)測結(jié)果，與實(shí)際測量值偏差小于10厘米，為流域精準(zhǔn)防洪調(diào)度提供了關(guān)鍵決策依據(jù)。
此外，寧波依托甬江流域預(yù)報(bào)調(diào)度一體化模型，動態(tài)分析水庫蓄水、河網(wǎng)水位及潮汐影響，科學(xué)調(diào)整“預(yù)泄—錯峰—攔蓄”策略，實(shí)現(xiàn)了水資源優(yōu)化調(diào)配與旱季供水保障。2024年汛期，成功利用臺風(fēng)后期雨洪資源超1000萬立方米。“這相當(dāng)于一座中型水庫的蓄水量，在提升水資源利用效率的同時，也夯實(shí)了城市供水安全基礎(chǔ)。”周則凱說。
讓水資源調(diào)配實(shí)現(xiàn)“精打細(xì)算”
寧波在全國首創(chuàng)了城市供水環(huán)網(wǎng)“高速路”，打破傳統(tǒng)“一廠供一區(qū)”的模式，各水廠產(chǎn)水后先匯入環(huán)網(wǎng)“高速路”，再按需精準(zhǔn)分配至各區(qū)域，確保全域水質(zhì)穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)水資源的統(tǒng)一調(diào)度與高效配置?！凹幢隳乘畯S出現(xiàn)供水異常，其他水廠的水也能通過這條‘高速路’迅速補(bǔ)給到位。”寧波市水資源管理中心周陽靖解釋。
寧波雖依山面海，卻是典型的資源性缺水城市，人均水資源占有量不足全國平均水平的一半?！耙幌掠昃蜐?，不下雨就旱?！敝荜柧柑寡?，“我們通過調(diào)度上的‘精打細(xì)算’，努力彌補(bǔ)資源稟賦的先天不足?！?/p>
為此，寧波市水利局創(chuàng)新構(gòu)建了“庫群互聯(lián)、三網(wǎng)協(xié)同”的智慧水網(wǎng)體系，以城區(qū)供水網(wǎng)為試點(diǎn)，率先建成數(shù)字孿生水網(wǎng)系統(tǒng)，并結(jié)合供水網(wǎng)、雨水網(wǎng)和污水網(wǎng)模型，著力打造“孿生三網(wǎng)”，實(shí)現(xiàn)了“源頭—水廠—龍頭”的全鏈條智慧監(jiān)管。
在虛擬空間中，水庫、水廠、管網(wǎng)協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)：常態(tài)下的多水源優(yōu)化調(diào)度模型確保每一滴水沿最優(yōu)路徑抵達(dá)千家萬戶，精準(zhǔn)化解抗旱期的供水難題。周陽靖介紹，通過聯(lián)合調(diào)度與資源挖潛，旱情供水保障天數(shù)顯著延長。
“數(shù)字孿生系統(tǒng)的調(diào)配模型能根據(jù)需求反算方案。例如，輸入100天的供水量需求，系統(tǒng)會自動優(yōu)化均衡各水庫和水廠的調(diào)配，生成啟用備用水源等方案，為決策提供強(qiáng)有力的支撐。”周陽靖說。
2025年4月，寧波市數(shù)字孿生水網(wǎng)作為全國市級水網(wǎng)唯一典型代表，亮相第八屆數(shù)字中國建設(shè)峰會。
驅(qū)動重點(diǎn)水利工程建設(shè)“全周期智控”
在華東第一高拱壩——周公宅水庫大壩上，一臺無人機(jī)從緩緩展開的機(jī)艙中騰空而起，精準(zhǔn)執(zhí)行預(yù)設(shè)的“空中巡查”任務(wù)。它不僅能高清捕捉250米范圍內(nèi)的圖像信息，其搭載的熱成像傳感器更能實(shí)現(xiàn)-40℃至550℃的精準(zhǔn)測溫。借助AI（人工智能）算法，系統(tǒng)可智能識別庫區(qū)內(nèi)游泳、釣魚等違規(guī)行為。一旦發(fā)現(xiàn)大壩裂縫、滲漏等安全隱患及異常事件，能在20秒內(nèi)自動生成處置工單，并將預(yù)警信息實(shí)時推送至工作人員手機(jī)。
自2022年5月起，寧波市啟動數(shù)字孿生周公宅-皎口梯級水庫項(xiàng)目，圍繞信息基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)字孿生平臺、業(yè)務(wù)應(yīng)用及網(wǎng)絡(luò)安全四大核心領(lǐng)域，全面升級優(yōu)化水庫運(yùn)行管理體系。
以周公宅-皎口水庫數(shù)字孿生系統(tǒng)為例，寧波創(chuàng)新構(gòu)建了現(xiàn)代水庫運(yùn)行管理矩陣，通過植入“安全醫(yī)生”智能診斷模塊，可對大壩等關(guān)鍵設(shè)施實(shí)施全天候健康監(jiān)測?！跋到y(tǒng)能自動分析滲流、位移等安全指標(biāo)，預(yù)判潛在風(fēng)險，并生成詳實(shí)的‘體檢報(bào)告’，推動水庫管理從被動應(yīng)對轉(zhuǎn)向主動防控?！睂幉ㄊ兴畮旃芾碇行母敝魅文邉P軍介紹。
數(shù)字孿生建設(shè)離不開持續(xù)投入。自2020年入選水利部智慧水利試點(diǎn)以來，寧波市年均投入近兩億元。2025年前5個月，寧波市推進(jìn)建設(shè)重點(diǎn)水利工程97個，完成水利建設(shè)投資97.4億元，同時結(jié)合“工程建設(shè)帶動數(shù)字孿生”模式，新啟動17個數(shù)字孿生工程，累計(jì)已完成投資6000萬元。
從“治”水邁向“智”水，數(shù)字化正引領(lǐng)寧波水利邁入智慧治理新時代。據(jù)寧波市水文與數(shù)據(jù)中心工作人員李亮介紹，全市已建有成熟的水利水務(wù)物聯(lián)感知平臺和視聯(lián)網(wǎng)平臺，整合了7754條河流、396座水庫及千余座山塘閘泵等工程數(shù)據(jù)，構(gòu)建起覆蓋1100平方公里的三維實(shí)景數(shù)字孿生底座。未來，寧波將深化數(shù)字孿生技術(shù)在防洪排澇、水資源調(diào)配等領(lǐng)域的應(yīng)用，并積極探索人工智能與水利業(yè)務(wù)的深度融合，進(jìn)一步提升預(yù)報(bào)預(yù)警能力，為智慧城市建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)的水利支撐。
來源：中國水利報(bào) 2025年6月28日
責(zé)任編輯：王瑜
