數字孿生助力國(guó)之重器——三峽梯級水庫科(kē)學(xué)調度

重點推文(wén)

三峽工(gōng)程擁有(yǒu)龐大的防洪、發電(diàn)、航運等綜合效益，被稱之為(wèi)“國(guó)之重器”。黨的十八大以來，三峽集團始終堅持創新(xīn)驅動，落實國(guó)家數字化轉型重要戰略，大力推進智慧水利建設，強化5G、物(wù)聯網、大數據、人工(gōng)智能(néng)、數字孿生等技(jì )術應用(yòng)與水利工(gōng)作(zuò)深度融合。

在國(guó)家“智慧水利”建設背景下，三峽水利樞紐梯級調度通信中(zhōng)心聯手數字冰雹，建設“流域梯級全景監控平台”，系統深度融合大數據、雲計算、AI、數字孿生等技(jì )術應用(yòng)，支撐用(yòng)戶對三峽工(gōng)程防洪、航運、發電(diàn)、生态等業務(wù)的進行全面的監控與管理(lǐ)決策。

小(xiǎo)編在之前的文(wén)章中(zhōng)介紹了，數字冰雹三峽水利樞紐梯級調度通信中(zhōng)心提供的“流域梯級全景監控平台”是如何為(wèi)三峽水利工(gōng)程提供科(kē)學(xué)防洪防汛、梯級電(diàn)站調度等方面進行賦能(néng)的。今天小(xiǎo)編就繼續為(wèi)大家介紹，系統在生态、泥沙與航運調度方面是如何為(wèi)三峽工(gōng)程提供助力的。

項目介紹

三峽梯級水庫是多(duō)目标運用(yòng)水庫，除了防洪、發電(diàn)等功能(néng)外，還承載着維護長(cháng)江周圍生态系統、調節航運以及排沙等重要任務(wù)，這也給梯調中(zhōng)心進行水庫調度管理(lǐ)帶來了巨大挑戰——如何平衡協調防洪、發電(diàn)、航運、生态等各方效益，進行科(kē)學(xué)合理(lǐ)的調度管理(lǐ)？

為(wèi)此，數字冰雹為(wèi)三峽梯調中(zhōng)心建設“流域梯級全景監控平台”，系統集成三峽水利調度各領域運行數據，基于數字孿生技(jì )術，全面複現三峽水庫生态、泥沙、航運調度業務(wù)運行态勢，支撐用(yòng)戶對各個業務(wù)功能(néng)運轉進行全面的運維與監控，推動水利調度業務(wù)精(jīng)細化管理(lǐ)。

（照片已脫敏）

數字孿生流域

賦能(néng)科(kē)學(xué)生态調度

三峽水利工(gōng)程生态治理(lǐ)，道阻且長(cháng)。政府文(wén)件多(duō)次提出堅持綠水青山(shān)就是金山(shān)銀山(shān)，統籌推進水生态環境保護工(gōng)作(zuò)，實現“人水和諧”。 三峽流域生态調度的主要任務(wù)之一，是保障“四大家魚”自然繁殖，在四大家魚産(chǎn)卵期，三峽水庫通過水庫調度，産(chǎn)生持續上漲的洪峰過程，促進四大家魚産(chǎn)卵繁殖。能(néng)否全面高效地跟蹤監測四大家魚的自然繁殖狀況，合理(lǐ)分(fēn)析生态調度的效果，為(wèi)生态調度方案的優化完善提供科(kē)學(xué)決策依據，是系統建設初期用(yòng)戶十分(fēn)關心的問題。

基于用(yòng)戶生态調度業務(wù)需求，數字冰雹為(wèi)梯調中(zhōng)心提供的“流域梯級全景監控平台”，整合各采樣點監測系統數據，基于地理(lǐ)信息系統，對采樣點、産(chǎn)卵場、保護區(qū)、實驗區(qū)、緩沖區(qū)等管理(lǐ)要素的分(fēn)布、範圍、類型等信息進行直觀展示。并結合豐富的分(fēn)析圖表和專業模型算法，對産(chǎn)卵量、魚卵密集度、水文(wén)調度流量、補水量、水溫、分(fēn)層取水數據等指标進行多(duō)維度分(fēn)析，為(wèi)生态調度效能(néng)與魚類自然繁殖狀況評估提供有(yǒu)力支持。

（照片已脫敏）

同時基于數字孿生手段，整合六大水庫調度信息，可(kě)将梯級水庫生态調度時間、水庫生态調度過程、曆史生态調度成效進行全面複現和推演論證，為(wèi)梯級水庫調度方案優化提供科(kē)學(xué)依據。

智能(néng)多(duō)維分(fēn)析

賦能(néng)泥沙調度優化

水庫泥沙問題直接關系到三峽水庫壽命和工(gōng)程綜合效益發揮，也是保障三峽水庫“平安(ān)、健康、高效”運轉的必要條件。針對泥沙淤積問題，三峽水庫通常采取“蓄清排渾”調度，汛期來沙較多(duō)時，在下遊防洪承受能(néng)力範圍内降低三峽水庫水位運行，讓含沙量較大的洪水順利排到下遊；汛後，水庫存蓄清水，保證發電(diàn)和航運。因此“實時掌握水庫來水來沙流量、科(kē)學(xué)評估泥沙調度方案效能(néng)”是系統建設的重要内容。

基于用(yòng)戶的業務(wù)需求，“流域梯級全景監控平台”集成各類監測系統數據，提供豐富的分(fēn)析手段，結合專業模型算法，對各流域流量、泥沙情況、泥沙演變趨勢等核心指标進行多(duō)維度分(fēn)析，并可(kě)對泥沙超标情況進行智能(néng)化預警告警，輔助用(yòng)戶高效感知泥沙沉積狀況，及時制定調度響應方案。同時可(kě)對泥沙調度方案及曆史應用(yòng)成效進行動态推演評估，輔助用(yòng)戶進行科(kē)學(xué)考評優化。

航運調度

調度運行與船舶監管一屏掌控

三峽蓄水成庫以來，長(cháng)江航運快速發展，近年來，三峽壩區(qū)貨物(wù)通過量及船舶數量均呈現快速增長(cháng)态勢。對三峽流域的航運進行科(kē)學(xué)調度，合理(lǐ)組織，保障三峽壩區(qū)河段整體(tǐ)的通航秩序，實現船舶通行安(ān)全暢通是用(yòng)戶的重要業務(wù)之一。

基于用(yòng)戶業務(wù)需求，“流域梯級全景監控平台”整合船舶申報、安(ān)檢、到錨、計劃、發航、執行及統計等全流程業務(wù)數據，通過數字孿生技(jì )術，對河道、錨地、船隻、船閘等要素的位置、分(fēn)布、狀态等信息進行全面監測，對船閘及周邊水域态勢進行真實複現，動态展示船閘啓閉開度狀态、水位情況、船舶運行态勢等信息，并可(kě)對船舶應急、航道擁堵、設備故障等異常态勢進行實時預警告警，輔助用(yòng)戶高效掌握航運态勢，為(wèi)應急指揮調度提供有(yǒu)力支撐。

同時結合專業模型算法，綜合轄區(qū)流速、氣象及水情等航行數據，對各水庫通航船次、運載量、投運量等航運數據指标進行多(duō)維度分(fēn)析研判，輔助用(yòng)戶科(kē)學(xué)評估航運效能(néng)，實現全程智能(néng)通航調度管理(lǐ)，提升三峽河段通航組織的管理(lǐ)智能(néng)化水平。

推進“智慧水利”建設

2025年建成數字孿生三峽工(gōng)程體(tǐ)系

為(wèi)貫徹落實水利部推進數字孿生流域建設工(gōng)作(zuò)會議精(jīng)神，加快推進數字孿生三峽建設，三峽工(gōng)程管理(lǐ)司于12月27日召開業務(wù)研讨會，謀劃數字孿生三峽頂層設計。

會議指出“三峽工(gōng)程是“國(guó)之重器”，具(jù)有(yǒu)多(duō)重功能(néng)和效益，涉及利益主體(tǐ)多(duō)元，管理(lǐ)關系複雜，需要統籌謀劃，兼顧統籌發展和安(ān)全，着眼大時空，統籌大系統，彰顯大擔當，确保大安(ān)全，以推進三峽工(gōng)程管理(lǐ)體(tǐ)系和能(néng)力的現代化，加快構建數字孿生三峽工(gōng)程，促進提高三峽工(gōng)程運行優化調度與管理(lǐ)水平，科(kē)學(xué)保障三峽工(gōng)程長(cháng)期安(ān)全運行，不斷完善水資源、水生态、水環境、水災害及水域岸線(xiàn)等的綜合管理(lǐ)措施，确保三峽工(gōng)程持續發揮巨大綜合效益。

會議明确“要落實好水利部黨組關于數字孿生水利工(gōng)程部署要求，深入調研分(fēn)析三峽工(gōng)程運行安(ān)全管理(lǐ)的智慧化建設需求，摸清現有(yǒu)工(gōng)作(zuò)基礎，明确目标任務(wù)，找準工(gōng)作(zuò)差距，彙集各方力量，制定切實可(kě)行的數字孿生三峽工(gōng)程實施方案，分(fēn)步推進實施，務(wù)求在2022年度取得初步成效，到“十四五”末建成能(néng)夠支撐三峽工(gōng)程智能(néng)業務(wù)應用(yòng)、具(jù)有(yǒu)“預報、預警、預演、預案”功能(néng)的數字孿生三峽工(gōng)程體(tǐ)系。”

數字冰雹鼎力賦能(néng)“智慧水利”建設

數字冰雹深耕可(kě)視化數字孿生領域十餘載，将貫徹落實水利部推進數字孿生流域建設工(gōng)作(zuò)會議精(jīng)神，希望依賴于十餘年的技(jì )術、經驗累積，與行業内廣大合作(zuò)夥伴一道，共同打造“最落地”的數字孿生流域，推動智慧三峽數字孿生落地應用(yòng)，為(wèi)未來數字孿生三峽工(gōng)程創造新(xīn)的曆史和新(xīn)的記錄！