数字孪生 | 数字孪生为灌区装上“智慧大脑”

走进聊城位山灌区智慧调度中心，巨幅液晶显示屏上，灌区地形地貌、渠系、闸站等分布一目了然，各类引水、供水、泥沙等数据图表、线条动态呈现，科技感十足。

“这是灌区的数字孪生平台，不仅可以实时监控各渠系、闸站的水位、流量等数据，还能对灌区干渠系统输配水过程进行场景化动态模拟，实现配水调度预演可视化。”位山灌区管理服务中心信息化科负责人梁以昌一边介绍，一边操作预演界面，只见蓝色的“河水”在屏幕中的“渠道”中缓缓流动，“通过平台，可以精准查看预演水流的时间、流量等数据，系统还能通过卫星遥感分析验证灌溉进度和面积，及时修正模型参数，提高水资源的集约高效利用水平。”
通过“智慧”配水与科学管理，灌区每年可为聊城市节水6000万立方米。这背后，离不开数字孪生技术在位山灌区的试点应用。

10月20日，全国数字孪生灌区建设现场会在聊城举行，来自水利部和全国各省份水利部门相关负责人，现场观摩数字孪生灌区建设成效。
数字孪生灌区是对物理灌区全要素和建设运行全过程进行数字映射、智能模拟、前瞻预演。“作为智慧水利建设的重要内容，数字孪生灌区能有效提升灌区建设管理水平。”位山灌区管理服务中心主任王会忠说，通过与物理灌区同步仿真运行、虚实交互、迭代优化，能够实现对物理灌区的实时监控、发现问题、优化调度等。
位山灌区是我省最大灌区，也是黄河第二大灌区，承担着聊城65%耕地面积的农业灌溉用水，兼顾生活、生产、生态用水，同时承担为天津、河北等地跨流域调水任务。如今，数字孪生灌区建设正在为灌区管理注入新活力。
“以前人工启闭闸门，平均每个每次需要半小时。现在通过远程闸门启闭系统，一人就能操作全部闸门，2分钟内就能完成任一闸门启闭，不仅提高了效率，更避免了水资源的浪费。”王会忠介绍，目前灌区建成13处大型节制闸和39处支渠闸远程控制系统，35处全自动缆道、轨道测流设施，1182处水情监测站点，实现灌区重点闸门远程自动化监控启闭和骨干渠道用水监测全覆盖，指令传达网络化、工程调控自动化得以实现。

去年12月，水利部正式启动数字孪生灌区先行先试建设，全国49处大中型灌区纳入试点。在山东，除了位山灌区，还有滨州市属灌区、德州豆腐窝灌区和东营路庄灌区共4处灌区入选全国试点，数量居全国第一。
“围绕国家省级水网先导区建设，我省将‘数字强水’作为‘六水共治’发展思路之一，提出了包括数字灌区在内的全省数字水利建设总体框架。”省水利厅厅长黄红光在现场会上介绍，目前，我省正以信息化工程设施为基础，以水情、工情、墒情多元数据融合为手段，以4处试点灌区为重点，推动建设省级灌区运行管理系统，高标准打造“业务引领、智慧驱动”的全省灌区“一张图”。
数据采集是数字孪生的基础。“十三五”以来，我省累计实施106处大中型灌区节水改造，在渠首和重要分水口建设自动量测水、视频监控和闸泵远程测控设施，建成灌区信息中心122处、通信光缆969公里，实现干支渠重要水情、工情在线传输。

试点灌区则以更高标准，全力打造现代化灌区示范。目前4处试点灌区新建218套水位、流量和墒情监测点，819处视频监控点，140套闸门测控等设备。灌区管理有了数字孪生技术加持，相当于装上了“智慧大脑”。德州、滨州等地打造“智能巡渠”场景，在重点渠段运用智能视频技术，第一时间识别、处置涉水违法活动。路庄灌区智慧水利平台，实现旱涝灾害预报、违规用水预警、极端天气预演、粮食产量预判“新四预”目标。引黄灌区综合分析旱情遥感、墒情监测、气象预报等数据，科学测定需水量，制订供水计划，实时监测渠系流量和受益面积，供水调配由“拼脑力”转为“拼算力”，春灌周期可缩短3至5天。
“下一步，我省将持续加大现代化灌区建设力度，省级层面年内将完成灌区运行管理系统建设，整合全省灌区水情、工情信息接入平台，后续还将逐年配套完善监测硬件设施，推广试点经验。”黄红光表示。