(来源:团结报)
转自:团结报
□ 方俊彦
如今,以水网为核心的新型基础设施建设,已成为支撑我国经济社会高质量发展、保障民生安全的重要基石。数字孪生平台作为现代化水网建设的核心赋能手段,已走过单点试点、示范探索的初级阶段,进入全域体系化铺开的关键时期。
当前,我国七大江河数字孪生流域建设有序推进,数字孪生三峡、南水北调等11项重点工程落地应用,数百处数字孪生灌区、农村供水工程相继建成,水利数字化、智能化框架基本成型。与此同时,行业内“重展示、轻闭环,重建模、轻数据,重建设、轻运维”的问题仍然存在。部分项目功能堆砌、场景繁多,却难以落地实际业务;三维可视化效果不断升级,而防洪调度、水资源调配仍依赖经验决策;云端平台常态化运行,但“三断”极端场景下数据传输仍会彻底失效。立足现代化水网提质增效目标,数字孪生水利建设应坚守“需求牵引、应用至上、数智赋能、提升能力”核心原则,完成从“搭建平台”向“落地实效”的根本性转型。
数字孪生水利的核心价值在于服务实战,防洪调度、跨流域调水、工程与生态安全监管是水网数字化建设的三大核心刚需。在防洪减灾领域,要全面落地“预报、预警、预演、预案”闭环体系。例如,浙江嘉兴依托数字孪生平台动态推演闸泵调度方案,在防御台风期间,用时两分钟即可生成人员转移预案,用数字化手段筑牢安全防线。在水资源调配领域,南水北调中线工程通过数字孪生动态优化冰期输水模式,在2023—2024年度冰期超额供水3.4亿立方米,充分验证了数智模型赋能调度的实战价值。在工程生态监管领域,坝体渗流监测、堤防隐患排查、取水口精准计量、生态流量管控等关键环节是建设投入的优先方向。
针对水利项目立项,应建立业务场景前置审核机制,优先明确项目服务的调度场景、替代的人工环节,杜绝同质化“大屏拼装”建设。对于无法赋能一线决策、无法精简实操流程的项目,建议立项审批,从源头杜绝无效建设。
数据是数字孪生水利的生命线。当前水利感知体系仍存在明显短板,近半数中小型水库缺乏水文监测设备,超八成规模以上河湖取水口无精准计量设施,堤防安全监测点位不足,导致优质模型算法陷入“无米之炊”的困境。要构建全域精准的感知网络,应完善“天空地水工”一体化监测感知体系,通过卫星遥感捕捉全域下垫面变化,利用雷达、无人机补齐区域监测盲区,依托地面报汛站、水下传感设备等,实现对水利工程全维度的动态感知。
其中,极端场景通信韧性不强是长期被忽视的关键短板。暴雨、山洪灾害易引发断电、断网、断路,造成监测站点信息失联。实测数据证明,低轨卫星物联网可有效破解这一难题,在有野外遮挡、无市电的恶劣条件下,仍可保障较高的通信成功率,多数业务可实现快速回传,时延、稳定性、性价比全面优于传统高轨卫星方案。
为此,建议将低轨卫星物联网纳入水利感知体系,对无公网覆盖、公网可靠性薄弱的站点,强制落实星地双链路备份。同时,建立刚性验收标准,明确通信成功率、分钟级数据回传率等硬性指标,守住感知底座建设底线。
目前,多数数字孪生水利项目存在“模型陈列化”问题,海量算法模型闲置在库中,未真正融入调度实战流程。要破解这一问题,需全面推行“机理模型+水利大模型”双模融合模式,依托专业机理模型保障洪水演进、冰情预测、生态流量计算的专业性与准确性,利用水利大模型实现智能问答、预案生成、异常研判等便捷化应用,推动两类模型在汛期演练、调水调度中常态化运行、动态比对优化。
同时,需建立模型量化评价体系,以计算精度、响应时效、实测偏差为核心验收标准,淘汰无效、低效模型。平台建设要严格遵循水利行业通用规则,兼容现有成熟系统,减少冗余接口改造,让建设重心回归算法优化和业务落地。
要扭转“重建设、轻运维”乱象,还需打破“竣工即收尾”的传统验收模式,建立一年期实效后评估制度,以如下五大核心指标量化建设成效:以洪水预见期、错报漏报率衡量防洪能力;以供水增量、输水损耗率考核调水效益;以人工成本、故障处置效率评判运维水平;以生态流量达标率、取水计量覆盖率评估监管效能;以“三断”极端场景下通信保障率界定应急韧性。
另外,应将极端场景数据保障能力作为核心考核标准,摒弃重外观、轻实用的“花瓶式”项目,对实战价值突出、能切实赋能水利治理的项目予以持续扶持。
数字孪生水利的进阶之路,不在于视觉效果的炫酷,而在于实战实效的落地。面向“十五五”现代化水网建设目标,只有聚焦水网建设刚需,补齐感知监测、模型应用两大短板,优化集约统筹建设体系,才能推动数字孪生水利从“建得成”向“用得好、靠得住”转变,以水利新质生产力筑牢国家水安全屏障。
(作者系民革中央企联会副秘书长、香港技术院新能源学部主任、教授)
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