浙江寧波市
數(shù)字孿生賦能水利多場景智慧升級
□本報記者 席晶 通訊員 張睿婷 陳颯
在浙江省寧波市，水利的“神經(jīng)末梢”幾乎無處不在，超過1.4萬個監(jiān)測感知點位，全面覆蓋水庫、堤防、海塘、閘泵、河湖、供水、排水等七大類水利工程，敏銳地捕捉著每一處工程的細微脈動，并將海量數(shù)據(jù)實時匯聚至指揮中樞。
這張龐大而精密的感知網(wǎng)絡，正是寧波數(shù)字孿生水利的根基。如今，數(shù)字孿生技術(shù)已融入寧波水利的方方面面——從防洪減災到城市供水，從工程管理到河湖生態(tài)保護，為這座因水而興的城市帶來前所未有的智慧變革。
讓防洪減災“預”見未來
地處東南沿海的寧波，飽受臺風、暴雨侵襲之苦。依托數(shù)字孿生技術(shù)，這座濱海城市的防洪體系發(fā)生了質(zhì)變。
“同樣是200毫米左右降水，2015年臺風‘燦鴻’造成經(jīng)濟損失27億元，而2024年臺風‘康妮’卻未引發(fā)災情。”寧波市水利局防御處督察專員周則凱指出，這得益于工程體系不斷完善、防御能力大幅度提升，其中，甬江流域預報調(diào)度一體化模型功不可沒。
該模型是寧波數(shù)字孿生流域建設的核心技術(shù)成果，集成了水利、自然資源和規(guī)劃、應急管理、氣象等多部門海量數(shù)據(jù)，以預報、預警、預演、預案為核心，通過數(shù)字孿生技術(shù)實現(xiàn)自然流域與虛擬模型的動態(tài)聯(lián)動，構(gòu)建起“實時感知、水信互聯(lián)、過程跟蹤、智能處理”的治水新格局，有效破解了甬江流域因上游山區(qū)源短流急、下游潮水頂托，流域洪水與城市內(nèi)澇交織帶來的復雜調(diào)度難題。
在防御臺風“康妮”時，寧波市水利局應用并行計算技術(shù)，將干流及平原主要水位的預報時間從八分鐘大幅度壓縮至兩分鐘。對余姚、北渡等主干河流代表站水位的預測結(jié)果，與實際測量值偏差小于10厘米，為流域精準防洪調(diào)度提供了關(guān)鍵決策依據(jù)。
此外，寧波依托甬江流域預報調(diào)度一體化模型，動態(tài)分析水庫蓄水、河網(wǎng)水位及潮汐影響，科學調(diào)整“預泄—錯峰—攔蓄”策略，實現(xiàn)了水資源優(yōu)化調(diào)配與旱季供水保障。2024年汛期，成功利用臺風后期雨洪資源超1000萬立方米?！斑@相當于一座中型水庫的蓄水量，在提升水資源利用效率的同時，也夯實了城市供水安全基礎?！敝軇t凱說。
讓水資源調(diào)配實現(xiàn)“精打細算”
寧波在全國首創(chuàng)了城市供水環(huán)網(wǎng)“高速路”，打破傳統(tǒng)“一廠供一區(qū)”的模式，各水廠產(chǎn)水后先匯入環(huán)網(wǎng)“高速路”，再按需精準分配至各區(qū)域，確保全域水質(zhì)穩(wěn)定，實現(xiàn)水資源的統(tǒng)一調(diào)度與高效配置。“即便某水廠出現(xiàn)供水異常，其他水廠的水也能通過這條‘高速路’迅速補給到位?！睂幉ㄊ兴Y源管理中心周陽靖解釋。
寧波雖依山面海，卻是典型的資源性缺水城市，人均水資源占有量不足全國平均水平的一半?！耙幌掠昃蜐常幌掠昃秃??！敝荜柧柑寡?，“我們通過調(diào)度上的‘精打細算’，努力彌補資源稟賦的先天不足。”
為此，寧波市水利局創(chuàng)新構(gòu)建了“庫群互聯(lián)、三網(wǎng)協(xié)同”的智慧水網(wǎng)體系，以城區(qū)供水網(wǎng)為試點，率先建成數(shù)字孿生水網(wǎng)系統(tǒng)，并結(jié)合供水網(wǎng)、雨水網(wǎng)和污水網(wǎng)模型，著力打造“孿生三網(wǎng)”，實現(xiàn)了“源頭—水廠—龍頭”的全鏈條智慧監(jiān)管。
在虛擬空間中，水庫、水廠、管網(wǎng)協(xié)同運轉(zhuǎn)：常態(tài)下的多水源優(yōu)化調(diào)度模型確保每一滴水沿最優(yōu)路徑抵達千家萬戶，精準化解抗旱期的供水難題。周陽靖介紹，通過聯(lián)合調(diào)度與資源挖潛，旱情供水保障天數(shù)顯著延長。
“數(shù)字孿生系統(tǒng)的調(diào)配模型能根據(jù)需求反算方案。例如，輸入100天的供水量需求，系統(tǒng)會自動優(yōu)化均衡各水庫和水廠的調(diào)配，生成啟用備用水源等方案，為決策提供強有力的支撐?！敝荜柧刚f。
2025年4月，寧波市數(shù)字孿生水網(wǎng)作為全國市級水網(wǎng)唯一典型代表，亮相第八屆數(shù)字中國建設峰會。
驅(qū)動重點水利工程建設“全周期智控”
在華東第一高拱壩——周公宅水庫大壩上，一臺無人機從緩緩展開的機艙中騰空而起，精準執(zhí)行預設的“空中巡查”任務。它不僅能高清捕捉250米范圍內(nèi)的圖像信息，其搭載的熱成像傳感器更能實現(xiàn)-40℃至550℃的精準測溫。借助AI（人工智能）算法，系統(tǒng)可智能識別庫區(qū)內(nèi)游泳、釣魚等違規(guī)行為。一旦發(fā)現(xiàn)大壩裂縫、滲漏等安全隱患及異常事件，能在20秒內(nèi)自動生成處置工單，并將預警信息實時推送至工作人員手機。
自2022年5月起，寧波市啟動數(shù)字孿生周公宅-皎口梯級水庫項目，圍繞信息基礎設施、數(shù)字孿生平臺、業(yè)務應用及網(wǎng)絡安全四大核心領域，全面升級優(yōu)化水庫運行管理體系。
以周公宅-皎口水庫數(shù)字孿生系統(tǒng)為例，寧波創(chuàng)新構(gòu)建了現(xiàn)代水庫運行管理矩陣，通過植入“安全醫(yī)生”智能診斷模塊，可對大壩等關(guān)鍵設施實施全天候健康監(jiān)測。“系統(tǒng)能自動分析滲流、位移等安全指標，預判潛在風險，并生成詳實的‘體檢報告’，推動水庫管理從被動應對轉(zhuǎn)向主動防控?！睂幉ㄊ兴畮旃芾碇行母敝魅文邉P軍介紹。
數(shù)字孿生建設離不開持續(xù)投入。自2020年入選水利部智慧水利試點以來，寧波市年均投入近兩億元。2025年前5個月，寧波市推進建設重點水利工程97個，完成水利建設投資97.4億元，同時結(jié)合“工程建設帶動數(shù)字孿生”模式，新啟動17個數(shù)字孿生工程，累計已完成投資6000萬元。
從“治”水邁向“智”水，數(shù)字化正引領寧波水利邁入智慧治理新時代。據(jù)寧波市水文與數(shù)據(jù)中心工作人員李亮介紹，全市已建有成熟的水利水務物聯(lián)感知平臺和視聯(lián)網(wǎng)平臺，整合了7754條河流、396座水庫及千余座山塘閘泵等工程數(shù)據(jù)，構(gòu)建起覆蓋1100平方公里的三維實景數(shù)字孿生底座。未來，寧波將深化數(shù)字孿生技術(shù)在防洪排澇、水資源調(diào)配等領域的應用，并積極探索人工智能與水利業(yè)務的深度融合，進一步提升預報預警能力，為智慧城市建設提供堅實的水利支撐。
來源：中國水利報 2025年6月28日
責任編輯：王瑜
