按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”原则和“延长预见期与提高精准度有效统一”目标建设的现代化雨水情监测预报体系和初步构建具有“四预”（预报、预警、预演、预案）功能的数字孪生水利体系，在今年防汛关键期能否发挥作用？怎样发挥作用？防汛关键期的洪水成为了最严格的考官。
抗洪背后的数字力量
——2024年“七下八上”防汛关键期系列报道之二
面对2024年“七下八上”防汛关键期的严峻形势，广大水利干部职工在迎战一场场洪水的背后，多了一份来自数字孪生技术的支撑和信心。
数字孪生助力科技防汛
防汛就像打仗一样，知己知彼方能百战不殆。
数字孪生是一种利用数据通过仿真过程在虚拟空间中完成映射的技术，既迅速又准确，成为水利人防汛的主心骨。以长江为例，2024年纳入联合调度的水工程有127座，其中控制性水库总调节库容1169亿立方米，总防洪库容706亿立方米，调度运用好这些“国之重器”，依赖庞大数据的演算和模拟，传统方式尚不能满足快速、精准地支撑调度决策的需求。2023年以来，在水利部统一领导、水利部三峡司组织协调下，水利部长江水利委员会（以下简称“长江委”）、三峡集团等参建单位持续发力，初步建成数字孪生三峡1.0版。
“防汛调度要下足绣花功夫，一个流量、一方库容的精打细算，实现厘米级水位精细调度。”长江委水旱灾害防御局局长徐照明介绍说。
“我们可以通过数字孪生平台，实时查找在线流量、流速等数据，为报汛工作提供参考。”长江委水文中游局汉口分局副局长陈静介绍：“同时，我们自主研发了‘智水’AI模型，采用机器学习的方法根据上下游、汉口站的水位及断面情况推算实时流量，与在线监测和人工采集数据进行比较，从而提高报汛的精度，这在今年的防汛测报工作中起到了重要作用。”
在洪水调度会商决策过程中，数字孪生三峡、数字孪生汉江得到运用，为洪水演进分析、库区淹没风险测算、行蓄洪空间预警等提供强有力智慧化支撑，发挥了重要作用。
“现在水文预报精准度越来越高，数字孪生AI推流和在线测流也已经投入使用，可以实时获悉水情及变化趋势，增强了对各类可能发生情况的预见性，在面对洪水时我们的心里更加有底了。”长江委水文局中游局岳阳分局局长唐聪介绍。
今年“七下八上”防汛关键期，长江上中游岷江、嘉陵江、汉江、湘江等支流共发生12次编号洪水。在此期间，长江委多次实时发出调度令，精准调度三峡及上游水库群，通过金沙江上的向家坝、溪洛渡、白鹤滩、乌东德水库和嘉陵江上的亭子口水库等拦洪，减少三峡水库入库流量至36000立方米每秒，调度三峡水库出库流量压减至27000立方米每秒；指导湖南省调度洞庭湖水系五强溪、柘溪、凤滩等水库配合拦洪，控制洞庭湖城陵矶站水位不超警，有效减轻洞庭湖区防洪压力。
士兵作战能否克敌制胜，要靠着统帅部指挥得当，要靠着武器装备先进耐用，更要靠着日常刻苦训练。同样的，数字孪生水利拥有大量高科技功能，操作平台系统完备，然而数字孪生技术应用需要经常演练。
水利部松辽水利委员会（以下简称“松辽委”）联合黑龙江省、吉林省、内蒙古自治区水利厅定期开展防洪调度演练，多次对数字孪生平台进行补充完善，反复校核水利专业模型结果，确保水情预报及防汛决策的高效精准。
“加强各类涉水信息资源统筹管理、整合归集和共享利用，完善松辽委水利一张图水旱灾害防御专题。”据松辽委水文局副局长马雪梅介绍。
防汛工作一刻不能松劲，数字水利建设也要持续完善。松辽委迭代更新业务数据服务与底图，新增72个图层，包括遥感影像63个、水毁修复项目1个、堤防6个、病险水库1个、在建水库1个，为洪水防御、防汛会商提供基础空间数据服务和应用支撑。
科技防汛如何实现安全高效
蓄滞洪区运用
今天，我国的防汛主要依靠大型水库、河道堤防和蓄滞洪区拦蓄，但在错综复杂又瞬息万变的汛情面前，怎样调度运用最科学最安全则是最考验指挥决策部门的智慧和胆识，需要多方面考量，多种方案比选，而不是仅仅依靠经验就能做出准确无误的判断。
当一场洪水来临，如果水库不提前拦蓄，只靠堤防防御，洪水会如何演进，是否会带来溃堤漫溢险情，会给上下游、左右岸带来怎样影响，包括受灾人口、淹没农田、村舍房屋以及经济财产损失预估，在数字孪生三维可视化场景中一目了然，为科学决策提供技术支撑。
倘若启用水工程进行防洪调度，将水库水位控制在多少更为安全？怎样运用蓄滞洪区？各种调度手段排列组合综合运用之后，水库库区、岸线堤防运行风险几何？数字三维主题场景模拟预演出的各种可能性和方案建议，在数秒钟内就能够依托强大的算据和算力给出结果。而以往如果靠人工计算或二维水动力模型计算，可能需要几十分钟甚至更长的时间。
据水文专家介绍，数字孪生水利体系主要体现在信息感知和“四预”应用两个方面：一是构建“天空地水工”一体化监测感知体系，全覆盖、全要素、全天候、全周期感知洪水态势。二是充分发挥流域防洪“四预”功能，科学精准支撑突发事件决策指挥调度。
长江2024年第2号洪水期间，长江上游暴雨持续，同时长江中下游特别是洞庭湖区水位仍然较高。如果三峡水库群不伸出援手，减少下泄流量，下游区域将面临巨大防洪压力。而当时的三峡水库已经拦洪运用至160米高程左右，较多年同期平均水位大幅偏高。如果为了下游继续拦蓄，上游重庆主城区防洪和三峡库区库尾土地临时淹没的风险也将增加，三峡水库调度面临两难境地。
怎样精准拦洪、削峰、错峰，其背后有防汛调度专家队伍昼夜不休的研判推演，还有数字孪生“智慧大脑”在默默支撑。
长江委依托数字孪生平台制定出兼顾上下游的调度方案，发挥智慧水利“耳目尖兵”作用，对流域全局梳理出精准清晰的各项数据，决策调度三峡水库加大出库流量同时继续拦蓄洪水，联合调度上游15座控制性水库配合三峡水库拦洪，在有效实现对2号洪水拦洪削峰、确保长江中下游防洪安全的同时，尽量控制三峡水库水位上涨速度，避免三峡库区淹没风险。
大数据是宝贵的资源，可以通过计算和分析从中提取有价值的现状和预兆，就像是经过精细打磨的宝石，闪耀着无尽的价值。然而获取基础数据绝非易事，就像寻找宝石原料，要跋山涉水，要火眼金睛。
以水文测报为例，作为防汛抢险工作的有力支撑，水文信息是防洪调度和指挥决策的重要依据，为打好洪水防御硬仗提供坚实保障。
数字科技引领未来防汛
防汛要依靠科技，大数据应用不仅提高了防汛抗洪的效率和效果，也减轻了由防汛人员决策的责任风险。
堤防巡检
据长江设计集团水利规划院副总工程师李安强介绍：“长江2024年1号洪水防御工作中，我们根据长江水位变化，利用数字孪生三峡防洪形势分析模块，跟踪分析了长江中下游超警堤防情况和‘洲滩民垸’运用风险情况，向有关省份提出了可能超警堤防的名称、长度和等级，以及干流面临运用风险的洲滩民垸名录，为各地组织巡堤查险、人员转移提供了及时‘叫应’提醒服务。”
该系统充分融合水工程联合调度专业技术、知识智能技术、三维可视化技术，高效完成了所承担的调度方案风险评估及调度效果总结工作，让决策者敢于拍板，大幅提高科学决策的工作效率。
“通过持续丰富数据底板，优化模型功能，完善业务功能，数字孪生平台将在流域险情预警与叫应、工程调度运用与风险评估、工程抢险与人员避险转移等方面提供更为智能化的技术支撑。”李安强表示。
智慧水利创新的脚步从不停止，目前正在研发的“数字孪生三峡2.0版”可以动态呈现洪水演进过程，利用数字孪生技术作出洪水整体复盘，呈现更为直观的量化数据模型，为行政领导快速理解水利知识，作出系统性规划调度提供了现实可行性，让水利信息电子模拟技术走在时代前列。
水利部有关负责人表示，水利部加快完善水旱灾害防御体制机制，坚持建管并重、机制创新、科技赋能，不断完善流域防洪工程体系、雨水情监测预报体系、水旱灾害防御工作体系，加快推进水旱灾害防御体系和能力现代化。
据了解，“十四五”以来，水利部实施4.7万座小型水库雨水情测报设施建设，按照全覆盖的目标，已完成87%；实施3.6万座小型水库大坝安全监测设施建设，按照应设尽设的目标，已完成78%；同时，充分利用卫星遥感、北斗、无人机等现代化技术，加快构建水利工程“天空地水工”一体化全要素全天候动态监控体系，显著提升了水库监测预警能力。水库监测设施是水库的耳目，今年汛期通过强化水库监测信息的汇集应用，实时准确掌握水库雨水情情况，全面感知工程安全态势，研判风险隐患，对工程安全问题及时预警，科学支撑水利工程安全运行。