一线直击 | 揭秘2023年长江防洪调度演练背后的水文科技（下）

双向互馈——

“如果按照方案2调度，三峡水库调洪高水位将达到164.8米，城陵矶水位34.9米，可以不使用蓄滞洪区，避免人员转移，大幅减少经济损失。”

“但是三峡水库调洪高水位还是偏高，城陵矶水位也超过保证水位半米，风险太高了。”

随着讨论不断热烈起来，推演也来到全场的高潮，此时也是调度最难的地方——既要尽可能降低城陵矶水位，避免运用蓄滞洪区，减少经济损失，又要尽量降低三峡水库水位，为后续可能发生的洪水留足防洪库容。问题似乎陷入了一个上下两难的境地。

“能否在方案2的基础上进行优化，控制三峡水库调洪高水位不超过163米，同时保证城陵矶水位不超过34.6米?”专家提出了一个破解“两难”的思路。

“马上计算验证方案的可行性！”

只见水文预报员在综调系统中将专家提出的目标条件输入，屏幕上立即显示出为了达到调度目标，需要额外处理的超额洪量，并根据不同河段水工程防洪库容的余量，将防洪库容进行合理分配，最终输出相关水库的调度方案，而整个过程仅仅花了几分钟。

以多个目标和多重约束为条件，迅速反算出调度方案，这一套杀手锏便是由长江委水文局研发的“基于预报调度一体化的‘正逆向’高效互馈智能预演体系”。

基于预报调度一体化的“正逆向”高效互馈智能预演体系

从今年初确定技术研发小组，长江委水文局采用专人负责、集中管理、挂图作战的方式以周为单位开展集中攻关。短短几个月，系统就实现了针对水库、蓄滞洪区等巨型水工程群的多目标智能实时演算。

通过这个系统，可以精准计算控制断面超额洪量，根据不同河段水库群所能发挥的作用，快速知晓防洪库容“剩多少”“剩在哪”“够不够用”“能不能用”。再根据不同的调度目标，运用建立的多场景调度目标推演方案库，实现调度方案的“按需定制”。不仅如此，系统还能动态展示水库群利用实效、目标对象控制要素的演变过程和多方案自动化对比分析，进一步完善了预报调度一体化，实现了预报调度“正向”互馈预演、调度方案“逆向”智能推荐，让水工程调控更加智慧。

“正逆向”互馈演算概化图

数字孪生——

经过两个多小时的推演，洪水最终安然俯首，江河复归平静。

长江流域水库群共拦蓄洪水约400亿立方米，莲花塘站最高水位34.6米，未启用蓄滞洪区，减少经济损失近500亿元。“1999+”洪水得以成功处置。

推演虽然结束，但让人最为难忘的，无疑是把长江“复刻”至电脑，身在会场却犹如置身奔流大江的情景式体验。推演过程中，那一幕幕洪水推进时，实时演示洪水淹没范围的三维动画，让专家们“身临其境”地实时掌握流域防洪现状、水库运行情况、水情异常和预报趋势，直观掌控调度决策风险。

为了真实再现三峡库区的全貌，预报中心采用多源影像融合、多时相影像集成等技术，实现高分辨率、全色影像与高光谱融合，复刻三峡库区倾斜摄影模型。

数字孪生—三峡库区水面线（视角1）

数字孪生—三峡库区水面线（视角2）

在建立模型的基础上，首次实现数字孪生技术与预报调度业务化系统的共融互馈，通过控制孪生体的虚拟行为，将抽象的调度信息数据通过数字影像视觉模拟展现出来。

而“复刻”三峡库区的最终目的，就是要深化风险感知，采用发展、融合、共享等手段，扩容仿真情景，对不同调度目标下，库区水面线变化所造成的库区两岸淹没范围、淹没深度及淹没风险进行评估与预警，使调度方案制定者以“上帝视角”，充分了解调度方案的得与失。

数字孪生——汉口

“1999+”洪水调度演练已圆满结束，过程中展现的亮眼科技成果，是长江委水文局智慧水文建设多年成果的缩影。

按照李国英部长关于“数字孪生流域”的构想，长江委水文局紧紧围绕“四个链条”的发展思路，持续开展水文水资源预测预报智能方法研究和水工程智慧调控技术攻关，不断提升长江水文“三算”“四预”能力，在守正笃行中不断推陈出新，在流域数字化转型的浪潮中勇立潮头。

水文现代化建设之路道阻且长，长江委水文局将坚定不移贯彻新发展理念，大力开展自主创新，不断加强站网优化、信息感知、模型算法、信息服务等体系建设，行稳致远、久久为功，奋力书写水文科技助力新阶段长江水利高质量发展的新篇章。