作為南水北調中線水源工程運行管理單位，南水北調中線水源有限責任公司近年來扛牢“守好一庫碧水”的政治責任，積極推進數字孿生丹江口建設先行先試。

　　建專班、定制度、出方案……數字孿生建設布局加快構建；搭平臺、抓應用、提質效……數字孿生建設任務逐步落實。中線水源公司緊密圍繞工程安全、供水安全、水質安全業務需求，開展了“天空地內水”透徹監測感知網、數據底板、孿生平臺、智能業務應用、信息化基礎設施及網絡安全建設，實現了各項業務的“四預”功能。

　　聚焦智慧水利 搭建孿生平臺

　　自2014年南水北調中線工程通水以來，中線水源公司提前規劃布局，積極推進信息化建設，形成覆蓋工程安全、供水安全、水質安全和企業經營管理等各業務領域的信息化體系，積累了大量的監測及運行管理數據，為丹江口水庫數字孿生建設奠定了良好基礎。

　　圍繞推進水利高質量發展目標，聚焦“三個安全”，中線水源公司于2021年年底決策開展數字孿生建設工作；2022年年初，對數字孿生工作進行專項部署，開展數字孿生丹江口工程設計和實施工作。

　　在水利部、長江委的堅強領導和指導下，中線水源公司以數據共建共享模式為依托，調動優勢資源力量集智攻關，共同開展數字孿生丹江口工程建設，推進丹江口水庫管理向數字化轉型。

　　2023年9月，數字孿生丹江口工程上線試運行。系統充分引入衛星遙感、北斗、AI、5G、測量機器人、物聯網、衛星通信等多項新技術，構建了“空天地內水”一體化的精確監測感知體系，豐富了數據底板，研發了多個水利專業模型、智能模型與可視化模型，構建了數字孿生體，實現了大壩、水質、庫區、防洪、供水等各個安全的“四預”智能應用，形成了10余項具有自主知識產權的可復制推廣的先進技術成果，得到了水利部、長江委等各級領導的高度肯定，經專家組咨詢評價，一致認為項目技術成果整體達到國際領先水平。

　　運用“智慧大腦” 護航工程安全

　　2023年10月12日，丹江口水庫庫區，秋風拂過水面，浪花再次激蕩，拍打著右岸170米水位線，標志著丹江口水庫時隔兩年再次取得漢江秋汛防御與汛后水庫滿蓄“雙勝利”。

　　在距離丹江口大壩不遠處的中線水源公司調度指揮大廳，技術人員正有條不紊地操作著數字孿生丹江口工程系統。輕點鼠標，水庫滿蓄各項關鍵數值和實時畫面躍然于電腦顯示屏上。一分鐘內，便能完成一項關于水庫170米蓄水大壩安全的數字演算，在風險來臨前預判演進過程，提出多種處置方案，指導一線決策，為蓄水安全和工程安全全程保駕護航。

　　2023年汛期，丹江口水庫首次運用數字孿生技術保障庫區滿蓄高水位條件下的“三個安全”。應用數字孿生丹江口大壩安全建設成果，分析推演蓄水過程中的大壩安全性態，為漢江秋汛防御與汛后蓄水雙勝利提供了前瞻性、科學性、安全性決策支持。

　　與過去大壩安全性態演算需耗時數月進行海量計算相比，現在依靠自主研發的大壩性態仿真模塊，不僅有效提升了大壩數字孿生映射的效率，還通過基于監測值局部樣本和有限元極限工況仿真的兩級預警指標閾值設定方法，有效提升了預警準確性和規范性。

　　工程安全是水源工程運行管理的工作核心，也是必守的底線。在有序開展人工巡視巡查的基礎上，中線水源公司依托安全監測自動化系統，實時關注2392個各類測點，實現了對樞紐建筑物的全覆蓋監控，可及時發現并處置安全隱患。過去需要7—10天才能完成一個整周期的大壩安全監測，現在可在兩個小時完成觀測并自動生成成果報告，緊急情況下重點監測斷面可在五分鐘內完成一次應急監測。

　　得益于數字孿生丹江口工程，工作人員只需輸入相應邊界數值，系統便能快速推演地質災害演進過程。同時，地質災害是否發生、何時發生、如何發生以及對周圍建筑、道路有何影響等問題都能通過平臺得到預判解答。

　　安上“千里眼” 守護庫區水質

　　作為中國首個在大型水庫滿蓄中深度運用的數字孿生工程，數字孿生丹江口工程不僅在確保工程安全方面展現強大功能，也在確保供水安全、水質安全等方面發揮著重要作用。

　　通過分布在庫區的11個水質自動監測站、32個人工監測斷面以及移動監測車、監測船等監測感知體系，實現對庫區水質的全天候監控，并可通過系統實時掌握水質健康狀態。

　　同時，根據丹江口水庫復雜的流場特點，數字孿生丹江口工程系統構建了庫區三維水動力水質模型，每天零點和十二點自動推演涉及庫區1052平方公里的氮、磷等濃度場，以便供水管理部門人員實時掌握庫區水質安全態勢。

　　數字孿生丹江口工程建設時刻把“四預”功能的發揮作為檢驗數字孿生建設成果的主要標準。

　　在推演突發水污染事件時，只需隨機輸入丹江口庫區某入庫支流站點污染物濃度數值，系統即可通過水質輸移擴散模型，快速推演出該污染物未來7天輸移擴散路徑等重要結論，及時發出預警并提供指導性預案。

　　在庫區水土保持方面，公司運用數字孿生系統模塊，針對庫區及上游9.52萬平方公里開展了水土流失、侵蝕產沙和土壤總氮總磷流失的監測。2023年秋汛期間，庫區水土保持模塊就9月以來上游降雨產生的水土流失及總磷總氮貢獻進行推演，為庫區水土保持和水污染防治提供重要決策支撐。

　　同時，數字孿生丹江口工程水質安全功能融合了監測感知、機理模型、三維仿真等技術，通過多源異構數據、模型集成與多業務融合，建設水質安全模型庫、知識庫，構建水質安全“四預”功能體系，實現丹江口水庫水質監測分析、在線推演、態勢預演和預案管理等功能。

　　據介紹，相較于國內其他數字孿生水利技術，技術團隊在構建有限元結構仿真分析模型、水質三維仿真模型、水質污染輸移擴散模型及滑坡仿真預演模型等方面走在了全國前列，攻克了行業難點。攻關形成的技術成果有2項技術入選水利重點推廣指導目錄，3項業務應用入選水利典型案例名錄，已申報7項專利，多項關鍵技術已在多個水利工程和流域智慧化建設中推廣應用，應用成效顯著。系統在漢江秋汛、丹江口水庫170米蓄水以及突發水污染事件中實戰應用，充分發揮“四預”功能，實現了大壩性態、庫岸穩定、水質狀況同步在線跟蹤與動態推演，精度高、速度快、擬合度好，實現了數字化、網絡化與智能化。數字孿生丹江口建設所形成的技術成果、工作模式和管理模式等多個方面具備先進性、引領性與可復制性，能夠發揮示范引領作用，具有顯著的推廣價值。

　　下一階段，中線水源公司將持續推進數字孿生丹江口工程迭代升級，強化管理、技術和業務統籌力度，讓治水變“智”水，推動智慧水利事業高質量發展。

【編輯:裴春梅】