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　　□本報記者 賈茜 通訊員 楊敏

　　風起漢江，弄潮丹江口。

　　10月12日19時，當水浪再次拍打丹江口水庫右岸170米水位線，時隔2年，丹江口水庫再次取得漢江秋汛防御與汛后水庫滿蓄“雙勝利”。首次實戰(zhàn)的數(shù)字孿生丹江口工程，充分發(fā)揮預報、預警、預演、預案等“四預”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。

　　從我國最早建設的大型水利樞紐工程，到國內(nèi)規(guī)模和建設難度最大的大壩加高工程，丹江口工程屢次在我國水利事業(yè)發(fā)展進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，率先牽手數(shù)字孿生技術(shù)試水大型水庫滿蓄運用，在水利高質(zhì)量發(fā)展的征途上繼續(xù)求索向前。

　　“未知”變“預知”

　　距離丹江口大壩1公里處，南水北調(diào)中線水源有限責任公司調(diào)度指揮大廳裝備先進，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年丹江口水庫首次實現(xiàn)滿蓄時的“人防”場面，“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2021年首次實現(xiàn)滿蓄目標時，他和同事們繃緊了弦兒。盡管監(jiān)測與巡查持續(xù)加密，人員加班加點，但面對一系列未知的風險，“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�安全”的緊張工作已變成日常工作，大家也更有底氣了。

　　輕點鼠標，水庫滿蓄各項關(guān)鍵數(shù)值和實時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關(guān)于水庫170米蓄水大壩安全的數(shù)字演算，在風險來臨前預判演進過程，提出多種處置方案，指導一線決策。

　　“在過去，大壩安全性態(tài)演算需要我們團隊耗時數(shù)月完成海量計算，基于分析結(jié)論的處置耗時費力，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)負責人頡志強說。

　　頡志強長期從事大壩安全性態(tài)演算工作，對比水庫首次滿蓄時自己的工作狀態(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：隨機輸入丹江口庫區(qū)某入庫支流站點污染物濃度數(shù)值，系統(tǒng)通過水質(zhì)輸移擴散模型，快速推演出該污染物未來7天輸移擴散路徑等重要結(jié)論，及時發(fā)出預警并提供指導性預案。

　　數(shù)字孿生丹江口工程水質(zhì)安全模塊現(xiàn)場負責人靖爭介紹，離開數(shù)字賦能，對水質(zhì)污染輸移擴散情況開展精準預判幾乎是不可能的。

　　得益于數(shù)字孿生丹江口工程，工作人員只需輸入相應邊界數(shù)值，系統(tǒng)便能快速推演地質(zhì)災害演進過程。“地災是否會發(fā)生、何時發(fā)生、如何發(fā)生以及對周圍建筑、道路有何影響等問題都能得到預判解答。”數(shù)字孿生丹江口工程庫區(qū)安全地災模塊技術(shù)負責人韓旭說。

　　將“未知”變成“預知”，通過對大壩性態(tài)、庫岸穩(wěn)定、水質(zhì)狀況進行同步跟蹤與動態(tài)推演，數(shù)字孿生丹江口工程成功為大國重器裝上“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現(xiàn)“四預”功能？它的研發(fā)走過了怎樣的攻堅之路？

　　在數(shù)字孿生丹江口工程集中辦公點，技術(shù)團隊給出了答案。通過持續(xù)自主研發(fā)，團隊在深度分析丹江口水庫特性的基礎上，立足確保南水北調(diào)中線水源工程“三個安全”總目標，在水利、計算機、環(huán)境等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)多學科深度融合，實現(xiàn)技術(shù)突圍。

　　“相較于國內(nèi)其他數(shù)字孿生水利技術(shù)，我們在構(gòu)建有限元結(jié)構(gòu)仿真分析模型、水質(zhì)污染輸移擴散模型及滑坡仿真預演模型等方面走在了全國前列，攻克了行業(yè)難點�！睌�(shù)字孿生丹江口工程總負責人張力介紹。

　　作為國內(nèi)首家將有限元技術(shù)在數(shù)字孿生水利系統(tǒng)中運用的項目，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余萬個有限元單元，借助物理機制驅(qū)動、實測數(shù)據(jù)修正的全新計算模型，達到精準掌握、預判大壩在各種溫度、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，丹江口水庫水質(zhì)“牽一發(fā)而動全身”。丹江口水庫水深大、水質(zhì)分層特征明顯，國內(nèi)常規(guī)水質(zhì)模型不能完全滿足水庫水質(zhì)安全保障需求。團隊將二、三維水動力水質(zhì)模型與數(shù)字孿生水利系統(tǒng)有機結(jié)合，精準分析污染物入庫后在不同水域、水深的擴散路徑，對確保丹江口水庫水質(zhì)安全意義重大。

　　在實現(xiàn)地質(zhì)災害實時預演方面，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，從而對滑坡體變形全過程進行精準預判。

　　迭代升級仍在路上

　　“本次滿蓄既是充分測試、全面發(fā)揮數(shù)字孿生丹江口工程的重要契機，也為全面檢驗、系統(tǒng)校正、不斷完善系統(tǒng)工程提供了實戰(zhàn)窗口。”在南水北調(diào)中線水源公司總經(jīng)理馬水山看來，此次滿蓄考驗對數(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、應用至上、數(shù)字賦能、提升能力”總要求，實現(xiàn)數(shù)字孿生工程與數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生水網(wǎng)建設有機鏈接。

　　“在此次滿蓄過程中，我們接入了長江委數(shù)字孿生漢江流域水文預報成果，實現(xiàn)了流域與工程互饋。”李全宏介紹。不僅如此，公司積極與南水北調(diào)集團開展深度技術(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。

　　“通過本次實戰(zhàn)演練，我們對系統(tǒng)進行了深入檢視。未來，團隊將進一步充實數(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)預警、預案功能更加豐富、更加貼近實際業(yè)務需求，推動數(shù)字孿生丹江口工程不斷迭代升級�！睆埩Ρ硎�。

　　來源：中國水利報 2023年10月21日