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　　□本報(bào)記者 賈茜 通訊員 楊敏

　　風(fēng)起漢江，弄潮丹江口。

　　10月12日19時(shí)，當(dāng)水浪再次拍打丹江口水庫(kù)右岸170米水位線，時(shí)隔2年，丹江口水庫(kù)再次取得漢江秋汛防御與汛后水庫(kù)滿蓄“雙勝利”。首次實(shí)戰(zhàn)的數(shù)字孿生丹江口工程，充分發(fā)揮預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案等“四預(yù)”功能，通過數(shù)字賦能手段，確保南水北調(diào)中線水源工程安全、供水安全、水質(zhì)安全。

　　從我國(guó)最早建設(shè)的大型水利樞紐工程，到國(guó)內(nèi)規(guī)模和建設(shè)難度最大的大壩加高工程，丹江口工程屢次在我國(guó)水利事業(yè)發(fā)展進(jìn)程中留下鮮明的印記。邁步智慧水利新階段，丹江口工程再開先河，率先牽手?jǐn)?shù)字孿生技術(shù)試水大型水庫(kù)滿蓄運(yùn)用，在水利高質(zhì)量發(fā)展的征途上繼續(xù)求索向前。

　　“未知”變“預(yù)知”

　　距離丹江口大壩1公里處，南水北調(diào)中線水源有限責(zé)任公司調(diào)度指揮大廳裝備先進(jìn)，技術(shù)人員正有條不紊地操作著數(shù)字孿生丹江口工程系統(tǒng)。

　　有別于2021年丹江口水庫(kù)首次實(shí)現(xiàn)滿蓄時(shí)的“人防”場(chǎng)面，“技防”成為此次滿蓄戰(zhàn)的關(guān)鍵詞。

　　南水北調(diào)中線水源公司技術(shù)發(fā)展部主任李全宏回憶，丹江口水庫(kù)2021年首次實(shí)現(xiàn)滿蓄目標(biāo)時(shí)，他和同事們繃緊了弦兒。盡管監(jiān)測(cè)與巡查持續(xù)加密，人員加班加點(diǎn)，但面對(duì)一系列未知的風(fēng)險(xiǎn)，“沒有人能完全把心放下�！崩钊�宏說。

　　兩年后，得益于數(shù)字孿生丹江口工程的技術(shù)加持，確�！叭齻�(gè)安全”的緊張工作已變成日常工作，大家也更有底氣了。

　　輕點(diǎn)鼠標(biāo)，水庫(kù)滿蓄各項(xiàng)關(guān)鍵數(shù)值和實(shí)時(shí)畫面躍然電腦顯示屏上。一分鐘內(nèi)，工作人員便能完成一項(xiàng)關(guān)于水庫(kù)170米蓄水大壩安全的數(shù)字演算，在風(fēng)險(xiǎn)來臨前預(yù)判演進(jìn)過程，提出多種處置方案，指導(dǎo)一線決策。

　　“在過去，大壩安全性態(tài)演算需要我們團(tuán)隊(duì)耗時(shí)數(shù)月完成海量計(jì)算，基于分析結(jié)論的處置耗時(shí)費(fèi)力，存在事后處置的局限�！睌�(shù)字孿生丹江口工程大壩安全有限元結(jié)構(gòu)分析模型技術(shù)負(fù)責(zé)人頡志強(qiáng)說。

　　頡志強(qiáng)長(zhǎng)期從事大壩安全性態(tài)演算工作，對(duì)比水庫(kù)首次滿蓄時(shí)自己的工作狀態(tài)，他感嘆“技術(shù)改變未來”。

　　不僅在確保工程安全領(lǐng)域功能強(qiáng)大，數(shù)字孿生丹江口工程在確保供水安全、水質(zhì)安全等領(lǐng)域也發(fā)揮著重要作用。

　　工作人員為記者模擬高水位下若突發(fā)水污染，新系統(tǒng)如何發(fā)揮作用：隨機(jī)輸入丹江口庫(kù)區(qū)某入庫(kù)支流站點(diǎn)污染物濃度數(shù)值，系統(tǒng)通過水質(zhì)輸移擴(kuò)散模型，快速推演出該污染物未來7天輸移擴(kuò)散路徑等重要結(jié)論，及時(shí)發(fā)出預(yù)警并提供指導(dǎo)性預(yù)案。

　　數(shù)字孿生丹江口工程水質(zhì)安全模塊現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人靖爭(zhēng)介紹，離開數(shù)字賦能，對(duì)水質(zhì)污染輸移擴(kuò)散情況開展精準(zhǔn)預(yù)判幾乎是不可能的。

　　得益于數(shù)字孿生丹江口工程，工作人員只需輸入相應(yīng)邊界數(shù)值，系統(tǒng)便能快速推演地質(zhì)災(zāi)害演進(jìn)過程。“地災(zāi)是否會(huì)發(fā)生、何時(shí)發(fā)生、如何發(fā)生以及對(duì)周圍建筑、道路有何影響等問題都能得到預(yù)判解答�！睌�(shù)字孿生丹江口工程庫(kù)區(qū)安全地災(zāi)模塊技術(shù)負(fù)責(zé)人韓旭說。

　　將“未知”變成“預(yù)知”，通過對(duì)大壩性態(tài)、庫(kù)岸穩(wěn)定、水質(zhì)狀況進(jìn)行同步跟蹤與動(dòng)態(tài)推演，數(shù)字孿生丹江口工程成功為大國(guó)重器裝上“智慧大腦”。

　　自主研發(fā)技術(shù)革新

　　數(shù)字孿生丹江口工程為何能實(shí)現(xiàn)“四預(yù)”功能？它的研發(fā)走過了怎樣的攻堅(jiān)之路？

　　在數(shù)字孿生丹江口工程集中辦公點(diǎn)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)給出了答案。通過持續(xù)自主研發(fā)，團(tuán)隊(duì)在深度分析丹江口水庫(kù)特性的基礎(chǔ)上，立足確保南水北調(diào)中線水源工程“三個(gè)安全”總目標(biāo)，在水利、計(jì)算機(jī)、環(huán)境等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)多學(xué)科深度融合，實(shí)現(xiàn)技術(shù)突圍。

　　“相較于國(guó)內(nèi)其他數(shù)字孿生水利技術(shù)，我們?cè)跇?gòu)建有限元結(jié)構(gòu)仿真分析模型、水質(zhì)污染輸移擴(kuò)散模型及滑坡仿真預(yù)演模型等方面走在了全國(guó)前列，攻克了行業(yè)難點(diǎn)�！睌�(shù)字孿生丹江口工程總負(fù)責(zé)人張力介紹。

　　作為國(guó)內(nèi)首家將有限元技術(shù)在數(shù)字孿生水利系統(tǒng)中運(yùn)用的項(xiàng)目，數(shù)字孿生丹江口工程通過構(gòu)建有限元結(jié)構(gòu)仿真分析模型，在數(shù)字世界將壩體解構(gòu)為210余萬個(gè)有限元單元，借助物理機(jī)制驅(qū)動(dòng)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)修正的全新計(jì)算模型，達(dá)到精準(zhǔn)掌握、預(yù)判大壩在各種溫度、水位等條件下各位置安全性態(tài)的目的，新老壩體結(jié)合部位安全情況及預(yù)判也盡在掌握。

　　作為南水北調(diào)中線工程水源地，丹江口水庫(kù)水質(zhì)“牽一發(fā)而動(dòng)全身”。丹江口水庫(kù)水深大、水質(zhì)分層特征明顯，國(guó)內(nèi)常規(guī)水質(zhì)模型不能完全滿足水庫(kù)水質(zhì)安全保障需求。團(tuán)隊(duì)將二、三維水動(dòng)力水質(zhì)模型與數(shù)字孿生水利系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，精準(zhǔn)分析污染物入庫(kù)后在不同水域、水深的擴(kuò)散路徑，對(duì)確保丹江口水庫(kù)水質(zhì)安全意義重大。

　　在實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害實(shí)時(shí)預(yù)演方面，數(shù)字孿生丹江口工程邁出跨越式一步。通過構(gòu)建滑坡仿真三維預(yù)演模型，可在線模擬分析滑坡在不同工況下的穩(wěn)定狀態(tài)和變形演化趨勢(shì)，從而對(duì)滑坡體變形全過程進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)判。

　　迭代升級(jí)仍在路上

　　“本次滿蓄既是充分測(cè)試、全面發(fā)揮數(shù)字孿生丹江口工程的重要契機(jī)，也為全面檢驗(yàn)、系統(tǒng)校正、不斷完善系統(tǒng)工程提供了實(shí)戰(zhàn)窗口。”在南水北調(diào)中線水源公司總經(jīng)理馬水山看來，此次滿蓄考驗(yàn)對(duì)數(shù)字孿生丹江口工程具有雙重意義。

　　在系統(tǒng)研發(fā)中，數(shù)字孿生丹江口工程充分踐行“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力”總要求，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生工程與數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生水網(wǎng)建設(shè)有機(jī)鏈接。

　　“在此次滿蓄過程中，我們接入了長(zhǎng)江委數(shù)字孿生漢江流域水文預(yù)報(bào)成果，實(shí)現(xiàn)了流域與工程互饋�！崩钊�宏介紹。不僅如此，公司積極與南水北調(diào)集團(tuán)開展深度技術(shù)交流探討，共享數(shù)字孿生水利研發(fā)成果，助力數(shù)字孿生水網(wǎng)建設(shè)。

　　“通過本次實(shí)戰(zhàn)演練，我們對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了深入檢視。未來，團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步充實(shí)數(shù)據(jù)底板、優(yōu)化參數(shù)選取、開展模型率定、修正數(shù)字模型，讓系統(tǒng)預(yù)警、預(yù)案功能更加豐富、更加貼近實(shí)際業(yè)務(wù)需求，推動(dòng)數(shù)字孿生丹江口工程不斷迭代升級(jí)�！睆埩Ρ硎尽�

　　來源：中國(guó)水利報(bào) 2023年10月21日