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　　□本报通讯员 张颖 陈旻 廖柳青

　　每年夏季都是水旱灾害防御形势严峻之时，如何守护江河安澜？

　　数字孪生技术正成为现代水利治理的新工具，将治水能力从经验依赖升级为智能驱动。

　　闽江，福建人民的母亲河。为了解闽江“智”水滔滔背后的秘密，笔者走访了相关单位。

　　AI赋能，安澜有“数”

　　闽江干流中段，“华东第一坝”——水口大坝横扼闽江。在距离水口大坝60多公里远的福建水口发电集团有限公司（以下简称水口集团）大楼的22层，闽江正以数字孪生形式呈现在大屏幕上。

　　经过两年谋划建设，“数字闽江”已经初见雏形。“洪水预报是‘数字闽江’的重要功能之一，今年我们的AI洪水预报模型将会经受台风季汛期的考验。”水口集团信通中心通信班班长方巍介绍说。

　　福建防汛看闽江，闽江防汛看水口。闽江流量大、流速快，多年平均年径流量达到584亿立方米，极端天气条件时有较高的洪水风险。水口大坝的坝址以上流域面积约5.24万平方公里，控制了闽江流域86％的集水面积，总库容26亿立方米，被形容为福州人民头上“一盆水”。

　　“闽江流域地理环境复杂，洪水预报比较困难。”水库调度班副班长潘辛梅介绍说，水电站水位变动非一时一事，受区间降雨、上游周期来水及发电负荷波动等多重因素影响。以往，水库的水位控制、负荷调节大多依靠人工经验与传统算法。“但单纯依赖经验判断存在局限，容易造成弃水风险，也可能给水电站的安全运行带来风险。”方巍说，将传统水文学与AI技术结合，AI洪水预报模型实现了混合深度学习，为电站安全科学运行再加上一道“安全网”。在闽江上游4.2万平方公里的监测区域，系统部署了117个落地雨量监测站点及大量智能监测终端。包括上游断面实测入流、下游断面实测出流等一系列数据的水位、雨量等水文气象信息，不间断汇聚到后台，加上气象网格数据、径流预报数据，形成闽江水情预报“流域一张图”，可预测未来24小时直至10天的径流量。在实时数据之外，模型深度挖掘近30年的闽江流域气象和水文监测数据，总结相关规律，实现对闽江流域水位、流量、面雨量等水情要素的多维度、深层次分析。

　　方巍介绍说，目前“数字闽江”运行着5个模型，其中新安江模型、DDRM模型为传统水文学模型，LSTM模型、时空异构模型和AI混合预报模型为人工智能模型。“在强大的数据分析和处理能力支撑下，目前对未来9至24小时洪峰的预报精度达90％以上，达到甲级标准，可助力防洪调度智能化预警和快速响应。”同时，“数字闽江”还能在闽江三维模型上进行防汛发电智能调度方案预演，完整展现水库调度预腾库、泄洪、拦洪尾的整个过程。“在不断仿真预演中，系统可以快速确定最优方案，实现流域洪水调度虚拟模拟先行、决策调度在后，并提前预警潜在风险，实现流域防洪精准调度和水能利用率提升双翼齐飞。”方巍说。

　　“智”御枢纽，“绿电”满格

　　在闽江的闽清县段，高101米、长783米的水口大坝屹立江中，水口水电站是闽江防洪调度和水资源利用的重要枢纽。

　　“由控制后台向巡检机器人下发命令，巡检机器人接收到任务后，立即开展巡检，并实时向控制后台回传巡检画面和数据，分析设备运行状态，对设备异常情况进行预警。”水口水电站发电处主任刘斌介绍，平时按照设定路线每天巡检一次。巡检是保障电站机电设备安全运行的重要措施。

　　方巍介绍：“我们探索一种新型巡检方式，通过视觉识别、红外测温等技术，让机器逐步代替人工，全面提升巡检质效。”目前水口集团部署了1600多路工业视频探头，还有3台机器人在水轮机层进行巡检，实现发电、水工等专业巡检的机器替代。在水口电站主厂房、大坝等核心区域，巡检点位超过3000个，巡检覆盖率达60％以上。”

　　在水口电站右岸侧的大坝监控中心，水口水电站水工处观测班班长黄鑫只需要打开大坝数字孪生系统，就可以对大坝安全做到全方位的“一屏监控、多元感知”。该系统配置有贯通大坝的700余个监测仪器，并支持连接水下机器人、无人机、四足机器人等智能设备，在大坝的数字三维底座上，构建起了一道数字化、智能化安全屏障。在大坝周边，大坝三维模型融合水下地形测量数据，直观地展现了上下游水下地形情况。“画面中红色色块就是大坝下游的冲刷区域。”黄鑫表示，这是大坝定检的关注重点，系统集成了冲刷区域最低点高程、多年横纵断面线，通过热力图可以直观呈现，辅助运维人员快速发现水下地形的变化。在仿真巡检模块，大坝廊道的三维模型十分逼真。工作人员轻点鼠标，便可通过漫游形式快速熟悉廊道情况，并支撑与智能设备联动，实现远程智能化巡检。

　　大坝本体的安全至关重要，必须实时监测坝体变形、接缝、渗水等重要参数变化。“我们在系统设置信息点，录入日常检查中发现的主要裂缝、漏水等信息。”黄鑫说，运维人员不仅可以快速查看裂缝长宽深走向以及图像信息，还能与历史检查情况对比，快速掌握裂缝的变化趋势。成千上万个测点的监测值、通道信息、基础台账等都汇集到内外观测点模块，并完成设备建模。黄鑫说：“相当于在系统中就可以按元器件级进行设备拆解展示，设备运维检修、新员工培训等工作变得更加快捷智能。”在多种科技的加持下，水口水电站的7台水轮发电机组稳发稳供，至今已累计为福建电网输送近1700亿千瓦时的清洁能源，以“满格绿电”为福建经济社会高质量发展注入不竭动力。

　　来源：中国水利报 2025年5月15日