为河流“克隆双胞胎”、自动化精准“把脉”，四川升级一批防汛监测“黑科技”

为河流“克隆”一个数字版“双胞胎”

亮点：在计算机中构建一个和物理流域同步的虚拟流域环境，即搭建了一个“指挥沙盘”。通过计算机对物理流域进行仿真模拟和可视化展示，实现流域防汛“预报、预警、预演、预案”功能，为流域联防联控和河湖健康保护决策提供依据。

琼江是涪江的一级支流、嘉陵江的二级支流，全长240公里，发源于资阳市乐至县，从遂宁市安居区出川，流经重庆市潼南区，最终在重庆市铜梁区安居古镇汇入涪江。琼江主干线位于遂宁市安居区境内，全长122.6公里。

8月21日，红星新闻记者跟随四川省水文中心报道组，来到遂宁水文中心安居水文站。坐在调度室电脑前，四川省遂宁水文水资源勘测中心副主任于川轻点鼠标，虚拟的琼江流域民居建筑、河流、沟渠、桥梁、水库等场景，便通过“琼江流域数字孪生‘四预’平台”呈现在大屏幕上。

啥是数字孪生流域？“孪生技术是对物理流域进行数字化映射、智能化模拟。通俗来讲就是在虚拟环境中构建复现现实的场景，创造一个数字版的‘克隆体’，也就是河流的‘双胞胎’。”于川指着大屏幕介绍，可以把这套系统想象成一个“指挥沙盘”，在虚拟场景中通过数字底板、水利模型和算力算法等，模拟洪水传播演进和淹没范围，“只要输入相关数据，就可以直观、精准地预测洪水在重点关注区域的淹没范围，为提前转移受威胁群众提供科学参考。”

▲琼江流域数字孪生四预平台

事实上，要为河流“克隆”一个数字版“双胞胎”并非易事。于川表示，在采集琼江（遂宁段）的流域基础数据时，团队成员利用无人机、无人船搭载测绘设备完成流域内水上水下地形、水利工程、防护对象等图像和数据测绘。同时，在建设过程中还要综合运用地理信息系统，利用三维地形建模、无人机建模结合人工建模等复杂方式，搭建起数据底板。“数据底板建成后，想要真实模拟出物理流域现状及动态，除了依靠专业的模型和强大的算力外，资金、人力、物力投入都很大。”

“目前建成琼江（遂宁段）重点区域和主要水利工程的L3级精细化数字底板100平方公里，全建成覆盖全流域的L2级数字底板4400平方公里范围。同时，整合已建水文站点、水库监测站点、山洪监测站点、视频监控点等共80余处，补充新建自动水质监测站7处，配合无人机、无人船等新型监测手段，构建了覆盖全流域的水利感知网。”于川表示，数字孪生系统建成后，可以进行雨水情及水污染传播监测、预测，并将模拟演算成果进行动态展示，再分析给出应对预案建议，实现防洪、治污等智能化管理，为综合治理决策提供支撑。

▲琼江流域数字孪生四预平台

运用“智慧大脑”实现“水陆空”自动化水文监测

亮点：以往的水文站需要依靠人力蹲点，实施数据监测。如今，依靠无人机、无人船搭载智能设备，以及自动化监测设备投入水文监测中，为河流精准“把脉”，初步形成“水陆空”立体水文要素监测网，“汛情雷达”时刻在线，为防汛做好科技支撑。

梓江流域面积5200多平方千米，是涪江最大支流，在绵阳境内流经江油、梓潼、盐亭后在遂宁射洪市汇入涪江干流。而梓江流域属径流低值区，多年平均径流深不到400毫米，加之降水主要集中在6—9月，年内分配差异大，导致梓江流域汛期防汛压力大，而枯水期用水矛盾又非常突出。

8月22日，红星新闻记者来到盐亭水文站，沿着河坝台阶往河面看去，沿途有一组人工观测水尺设施和一套气泡式水位计，旁边的嫘祖大桥上装有7个固定式电波流速仪和雷达波水位计，均是用来测量水文要素的监测仪器。在间隔河流十米左右的河坝上有最新的双立杆设备，“这个设备相当于‘智慧大脑’，所有测量数据都汇聚在这里并发送到指挥中心。”绵阳水文中心涪城测报中心主任吴银龙说道。

▲盐亭水文站“智慧大脑”

“桥上的仪器就是在‘空中’测水位，使用雷达波水位计，通过观测探头到水面的距离确定水位。”吴银龙介绍，沿河的人工水尺读数虽然准确，但是观测费时费力，恶劣天气下，观测人员还存在人身安全风险。“这是个典型的现代化水文站，它（盐亭水文站）的建成充分补齐了梓江流域站网布局短板，有效提升了流域水旱灾防御支撑能力和水资源监控管理能力。”

举个例子，传统水文站的必须依靠人力蹲守，不管流量监测还是断面测量，更多地依靠缆道系统，每到汛期监测数据时，均由人力完成。如今无人船、无人机以及自动化监测设备投入使用后，提高了监测效率，节约了大量人力成本。“传统水文站至少需要配备3个人以上，监测流量数据大概需要1个小时。现在自动化实时监控，几秒内就能完成数据监测。”吴银龙表示，该站点不再需要人员值守，实现了“水陆空”自动化实时监控，工作人员只需定期对设备设施维护、成果校核，未来，靠人力蹲守的传统水文站或将成为历史。

▲盐亭水文站“水陆空”自动化水文监测

联防联控 提升水文基础能力

亮点：通过水文基础能力提升，实现水文信息采集全覆盖立体化、水文监测全要素全量程自动化、水文信息服务智能化以及水文管理精细化，促进渠江流域水旱灾害联防联控工作形成闭环合力。

8月23日，红星新闻记者跟随报道组来到位于达州市的渠县水文测报中心。“渠县测报中心总共6个人，基本上全是‘90后’，而且全是本科生。”达州水文中心主任蒋大成对这支年轻的队伍很熟悉，能叫出每个人的名字和毕业学校。过去，由于基层水文工作条件艰苦，在人才招引、留住人才方面面临许多困难。

如今，凭借“水文基础能力提升项目”资金支持，该中心在渠县县城购置办公用房，6名员工平时均在县城办公，可对渠县范围内5处水文站、3处水位站和63处雨量站进行监控管理，并根据需要对全县范围内各站点进行巡测。蒋大成介绍，通过水文基础能力提升，要实现水文信息采集全覆盖立体化、水文监测全要素全量程自动化、水文信息服务智能化以及水文管理精细化，促进渠江流域水旱灾害联防联控工作形成闭环合力。

▲达州水文中心现场演示

谈及联防联控的成效，蒋大成表示，今年7月1日—4日，渠江流域普降大到暴雨，部分河段出现接近超警戒洪水情况。“达州水文中心提出水库群联合调度建议，通过水库群调度有效错峰，提前开展金盘子电站下泄，在巴河洪水即将汇合渠江前，控制金盘子由3800m³/s降低至300m³/s，削减洪峰3500m³/s，精细化的调度有效减小州河洪水对渠江干流洪水叠加，降低渠县城区洪水位约2.63米，最大限度发挥了防洪减灾作用。”

▲无人机＋无人船设备展示

此外，记者从四川省水文水资源勘测中心获悉，截至目前，四川省水文基础能力提升项目已下达省级项目投资3.6亿元，完成计划建设任务，共新建346处、改造升级360处水文监测站点，5处水文巡测基地，3处水质监测中心，完成16处测报中心基础设施提档升级和60处测报中心技术装备配置。

红星新闻记者 赵雨欣 摄影报道

编辑 李钰仪