漳河治水迈入数字“新纪元”——“绿水青山就是金山银山”的漳河实践（二）

爱上荆门

阅读提示：依托国家重点推进的150项重大水利工程之一漳河灌区“十四五”续建配套与现代化改造工程（一期、二期）、漳河水库除险加固工程，湖北省漳河工程管理局统筹三个项目信息化建设，以数字化、网络化、智能化为主线，以数字化场景、智慧化模拟、精准化决策为路径，全面推进算据、算法、算力建设，加快构建具有预报、预警、预演、预案“四预”功能的智慧灌区体系，“数字孪生漳河”项目应时而生，有力地保障了灌区粮食安全。

漳河水库总干渠。

初冬时节，漳河总干渠车桥节制闸风静树止，渠内绿水带蓝，衬映碧天。若有行人路过，便有广播语音智能提醒：不要乱扔垃圾，爱护干渠环境。

旁边的自动观测点上，有一个白色“盒子”，自动监测这个区域的水位、流量、开闸高度以及周围的环境，并将数据实时上传到“数字孪生漳河”平台上。

漳河灌区是湖北省最大灌区、全国九大灌区之一，地跨荆门、荆州、宜昌三市，灌溉面积260余万亩，是荆楚重要粮仓之一，灌区骨干水源漳河水库总库容21.13亿立方米，是湖北省管最大水库。

漳河灌区原有自动量测水设施182处、水位站点246处、渠道水网范围内雨量站点27处、视频（图像）采集点129处、墒情监测站5处、田间水层监测站5处。

过去漳河信息化感知主要以点尺度上的实时监测为主，态势感知的数量和种类不足，覆盖不全面，缺乏对供需水情况的整体把控，对于需水量特别是实时灌溉需水量缺乏定量分析，旱情防御主要是根据经验判断，提前调配水量。

为此，湖北省漳河工程管理局利用漳河灌区“十四五”续建配套与现代化改造工程（一期、二期）、漳河水库除险加固工程，三个项目分期开展水雨情设施配备、安全监测设施升级改造、视频监控设施补建、闸门自动化控制设施建设等。补充建设水库及灌区18个雨量站、6个水文站、181处量测水站、206处水位监测站、501处智能视频监控及广播预警、203处闸门自动控制站；实现工程安全监测自动化，采用测量机器人监测大坝变形，采用GNSS监测边坡变形；利用卫星遥感技术采集作物种植结构、水域面积、灌排渠沟结构等数据，为数据底板提供全要素实时感知数据。

“有了这些实时的监测信息，我们水资源的精准计量、科学调度，以及渠道的安全运行就更有保障了，目前我们漳河灌区建有这样的自动监测设施共1300多台（套），基本上达到了各级渠系和关键节点的全覆盖。”湖北省漳河水库防汛抗旱指挥部办公室主任助理陈祖梅说。

湖北省漳河工程管理局在推动“数字孪生漳河”平台建设时，整合资源，打造数字引擎，构建漳河灌区核心驱动。针对已建系统的数据资源，按照面向对象模型进行全面整合。在整合的过程中，对监测数据采用制订的治理规则进行清洗，完善补全漏缺数据，同时共享来自周围区县的气象预报数据、省水利厅空间数据、荆门城市大脑数据，使数据实时性得到进一步增强，奠定“数字孪生漳河”的智慧核心。

湖北省漳河工程管理局党委委员、漳河水库防汛抗旱指挥部办公室专职副主任冯天权说：“‘数字孪生漳河’要解决四大核心业务，一是洪水来了怎么办？二是一库清水如何用？三是工程安全如何保？四是标准化管理如何做？”

在原有防洪调度系统的基础上，采用新的研发技术，重新架构研发，补充洪水场次时序资料，有针对性地开展精准降雨预报模型研究，并将气象预报与洪水预报耦合，不仅提高了洪水的预报精度，延长了预见期，并结合二三维孪生场景进行预警；针对不同防洪调度方案进行预演下泄的洪水对下游河道特别是莫家湖分蓄洪区的影响，从中选择最优的调度方案，补充完善或新建预案，形成了完整的业务链条。

“以防洪调度系统为例，像9月17日这一场华西秋雨，我们通过水雨情监测系统以及气象预报，就能够解决落地雨以及未来降雨预报的问题，通过新安江模型和降雨径流模型，可预测本场的降雨、洪水总量，以及一日洪量，还有峰限时间和洪峰流量，在这一张图上就一目了然。如果洪水总量超过了水库的承受范围，就要做出多个泄洪预案。以陈家冲水库为例，这是泄两孔对下游的影响，通过这种预报、预警、预演，最终形成预案来服务领导决策。”冯天权说。

“数字孪生漳河”针对中长期来水预报，利用相似年法、周期叠加法、回归分析法等进行多种模型对照预测预报；针对需水预测，利用历史数据和遥感解译的种植结构进行动态分析预测；利用上述来水预测和需水预测结果，结合短期水文预报，开展年、月、日不同尺度的水量平衡分析和演算，使配水更加精准，也大大减轻了人工劳动强度；针对水量平衡分析形成的调度方案，利用一维水动力学模型进行水流模拟，分析比较不同方案的调度效果，实现对调度计划的动态快速调整，使调度更加科学，节水效益大幅提升。

在漳河水库防汛抗旱指挥部办公室内，记者见到了漳河灌区水资源配置概化图。冯天权说，“因为整个漳河灌区是一个多目标、多用户、多功能的复杂的水利工程体系，这里面有工业用水、农业用水、生活用水，以及生态用水的需求，以渠首闸为例，通过遥感，可以解决它灌溉的种植结构，并且根据不同生长期的用水定额，能够知道每一个分水口，未来需要多少、现在已经灌了多少、还要灌多少，这样可以适时适量解决用水户的用水需求。”

在2022年大旱之年和2023年春夏连旱期间，“数字孪生漳河”初展身手，通过对灌区供需水量及旱情发展实时预测，统筹生产、生活、生态用水，进行水资源调配多方案模拟分析，经科学研判，提前开闸灌溉、错峰调度，做到了应放尽放、能灌尽灌和安全供水，有力保障了灌区社会经济发展和260万亩良田的稳产丰产。（记者 付永锡 通讯员 何红霞 叶玉兵 文/图）