作为我国首个在大型水库满蓄中深度运用的数字孪生工程，数字孪生南水北调中线工程在保障工程安全方面展现出强大功能，成为护航南水北调中线工程安全的“智慧大脑”、守护水质安全的“千里眼”。
日前，在距离丹江口大坝不远处的南水北调中线水源有限责任公司调度指挥大厅内，技术人员轻点鼠标，丹江口水库各项关键数据和实时画面跃然于电脑显示屏上。
记者从中国南水北调集团了解到，2023年12月1日南水北调中线一期工程进入年度冰期输水，截至今年2月24日，该集团中线公司通过冰情预测预报模型动态优化调度方案，实现供水10.05亿立方米，比计划多1.75亿立方米。
据悉，冰情预测预报模型是数字孪生南水北调中线版应用内容之一。近年来，该公司围绕安全监管、智能调度、水质保护、智能运维，探索构建保障南水北调中线工程安全、供水安全、水质安全的预测、预报、预演、预案功能体系。目前，该平台已在多个典型业务场景中发挥作用，成功入选数字孪生水利建设十大样板。
“南水北调中线工程运行管理以来，我们从始至终在探索输水调度模式，一直在优化输水调度方案，初步构建了一套自动化输水调度系统。”南水北调中线水源有限责任公司总调度中心技术人员靳燕国介绍，构建中线智能调度业务应用、为精准化调度决策提供技术支撑是数字孪生南水北调中线工程的重要任务之一。
针对输水调度的重点和难点，该公司研发数字孪生中线智能调度业务应用，集成水情数据智能清洗模型、自主学习训练模型、一维水动力快速精准仿真模型，初步具备自主生成目标方案、输水状态仿真预演、水力效果调控模拟等能力，可对任意渠段、任意工况、任意时间实现仿真模拟，根据实测数据来进行自主水情数据智能清洗、稳态识别，对重要水力参数甚至模型结构可以进行自动反演。
据悉，没有应用智能调度业务应用平台前，该公司出台南水北调中线工程各类调度方案，需要相关专家凭借多年积累的经验手工计算。现在，公司使用智能调度业务应用平台，可随时对工程渠道输水能力做评估，不仅能科学指导日常调度方案，还能优化供水方案。
数字孪生中线冰期输水业务应用在冰期输水方面效果非常明显。据介绍，该公司积累了南水北调中线工程冰期输水的大量数据，建成统计学、预报和精细模拟两套模型，在水温和冰情预测预报上互为参考、相互验证，不但可以预测预报未来3至15天各渠段位置的水温、冰情，还可以在水温、岸冰、流冰、冰盖达到临界值时及时预警，针对冰情生成相应预案。
2023年12月12日至23日，南水北调中线工程沿线多地出现低温历史极值，该公司通过模型预测的未来3天水温与实际水温平均差值在0.35摄氏度以内，为有效应对极端寒潮天气提供了强有力的技术支撑。
南水北调中线亿人民群众的饮水质量。数字孪生南水北调中线水质保护业务应用基于已建的水质监测——预警——调控决策支持综合管理平台，构建水质保护业务应用、集成水质预测、污染物扩散模拟及退水等3套模型，可动态掌握水质监测现状和未来发展趋势。
据悉，水质保护业务应用共享了13个水质监测自动站、30个固定监测断面的实时监测数据，可预测9项水质指标和未来7天水质变动情况，在水质监测数据和预测数据超过临界值时自动预警。过去，若发生水质污染突发事件，该公司现场人需要打电话、找专家、查资料，形成处置方案。现在，数字孪生中线水质保护业务应用可结合现场真实的情况，对现场应急物资仓库、退水线路等作出最佳选择，自动推送最优应急处置方案，最快只需要3分钟。
该公司利用 AI、大数据、物联网、地理信息等技术，构建数字孪生中线智能运维业务应用，分析研判供电、机电金结等设备正常运行及风险状态，从主动性、计划性和预防性的角度提出运行维护建议，降低设备正常运行风险，提升安全指数。
数字孪生南水北调中线工程是一项系统工程，该公司将进一步夯实数据底板，系统开展数据治理，补充完善典型重点交叉河流、建筑物及渠段数字化场景，完善感知体系，深化5G、AI、物联网、大数据、北斗、卫星遥感等新技术集成应用，扩容改造云平台、传输系统、网络系统。
“我们设计的数字孪生汉江流域工程，简单来说，就是给汉江造一个‘数字双胞胎’。”长江设计集团研发中心有关技术人员介绍，数字孪生流域建设可以让工作人员“身临其境”地掌握流域水位现状、流域水库情况、水情异常和未来趋势。
该公司将围绕南水北调中线工程“三个安全”核心业务需求，迭代优化业务应用系统，加快完成数字孪生中线版建设，为全方面提升国家水网安全保障能力提供有力支撑。（文、图/记者 朱江 通讯员 许安强）
