在當(dang)今時代，數(shu)(shu)字(zi)孿生技(ji)術正(zheng)逐漸改變我們的生活和工作方式。在水(shui)利行(xing)業，數(shu)(shu)字(zi)孿生技(ji)術也為水(shui)利行(xing)業建設(she)和管理開啟了(le)新篇章，推動了(le)水(shui)利工程設(she)計的變革(ge)。
智慧水(shui)利(li)(li)(li)建設(she)是(shi)推動新階(jie)段水(shui)利(li)(li)(li)高質量(liang)發展(zhan)的重要(yao)(yao)(yao)路徑之一(yi)，是(shi)新階(jie)段水(shui)利(li)(li)(li)高質量(liang)發展(zhan)的顯著標志。國(guo)家(jia)“十四(si)五”規(gui)劃(hua)綱要(yao)(yao)(yao)明確要(yao)(yao)(yao)求(qiu)構建智慧水(shui)利(li)(li)(li)體系，國(guo)家(jia)“十四(si)五”新型基礎設(she)施建設(she)規(gui)劃(hua)也明確提(ti)出(chu)(chu)了要(yao)(yao)(yao)推動大(da)江(jiang)大(da)河大(da)湖數(shu)(shu)(shu)(shu)字孿生(sheng)(sheng)(sheng)。2022年(nian)(nian)，水(shui)利(li)(li)(li)部提(ti)出(chu)(chu)要(yao)(yao)(yao)加快建設(she)數(shu)(shu)(shu)(shu)字孿生(sheng)(sheng)(sheng)流域(yu)(yu)和(he)數(shu)(shu)(shu)(shu)字孿生(sheng)(sheng)(sheng)工(gong)程。2023年(nian)(nian)，浙江(jiang)省委(wei)省政(zheng)府(fu)提(ti)出(chu)(chu)三個“一(yi)號(hao)工(gong)程”，要(yao)(yao)(yao)求(qiu)抓(zhua)好(hao)數(shu)(shu)(shu)(shu)字經(jing)濟創(chuang)新提(ti)質“一(yi)號(hao)發展(zhan)工(gong)程”，為走出(chu)(chu)一(yi)條高水(shui)平(ping)數(shu)(shu)(shu)(shu)字發展(zhan)道路提(ti)供(gong)浙江(jiang)范例(li)。柯城(cheng)區(qu)委(wei)區(qu)政(zheng)府(fu)緊(jin)緊(jin)圍繞水(shui)利(li)(li)(li)部和(he)省委(wei)、省政(zheng)府(fu)關于數(shu)(shu)(shu)(shu)字化改革的要(yao)(yao)(yao)求(qiu)，搶抓(zhua)機遇、立(li)足區(qu)情，率先開(kai)展(zhan)數(shu)(shu)(shu)(shu)字孿生(sheng)(sheng)(sheng)流域(yu)(yu)建設(she)，以數(shu)(shu)(shu)(shu)字化、網絡(luo)化、智慧化為主線，以數(shu)(shu)(shu)(shu)字化場景、智慧化模擬、精準(zhun)化決策(ce)為路徑，打造集數(shu)(shu)(shu)(shu)據底板、模型庫(ku)、知識庫(ku)以及孿生(sheng)(sheng)(sheng)引擎于一(yi)體的數(shu)(shu)(shu)(shu)字孿生(sheng)(sheng)(sheng)平(ping)臺，助力(li)柯城(cheng)水(shui)利(li)(li)(li)高質量(liang)發展(zhan)。
逆流而(er)上 彌補空白
常山港是錢(qian)塘江(jiang)南源，上(shang)游為開化縣(xian)馬金溪(xi)，自航(hang)埠(bu)鎮的(de)(de)北淤村(cun)(cun)(cun)進(jin)入柯城區(qu)(qu)境(jing)內(nei)(nei)，經航(hang)埠(bu)、溝(gou)溪(xi)、河(he)(he)(he)東、萬川、汪村(cun)(cun)(cun)等村(cun)(cun)(cun)莊后(hou)，在(zai)雙港口匯(hui)入衢州的(de)(de)母親河(he)(he)(he)——衢江(jiang)，河(he)(he)(he)道(dao)長(chang)度175.9公(gong)里(li)，流(liu)域(yu)面積3385平(ping)方(fang)公(gong)里(li)。常山港屬(shu)山區(qu)(qu)性河(he)(he)(he)流(liu)，易暴漲暴落，流(liu)域(yu)內(nei)(nei)的(de)(de)航(hang)埠(bu)鎮、溝(gou)溪(xi)鄉地勢低平(ping)，歷史上(shang)洪水災害較(jiao)為頻(pin)繁。據(ju)統計，建國后(hou)共(gong)發生13次較(jiao)大的(de)(de)洪水，平(ping)均每4年(nian)發生一次。2011年(nian)“06.16”、“06.19”兩次洪水，造成(cheng)經濟(ji)損(sun)失超過2億元，2022年(nian)發生“6.20”特大洪水，北一村(cun)(cun)(cun)洪峰水位73.1米(mi)（為1958年(nian)以來(lai)的(de)(de)最大值），兩岸受(shou)(shou)淹受(shou)(shou)災嚴重(zhong)。
為(wei)進一(yi)步解(jie)決(jue)常山港(gang)防(fang)洪問題，2022年11月(yue)，柯城區(qu)(qu)將常山港(gang)流(liu)(liu)(liu)域(yu)列為(wei)數(shu)(shu)字(zi)孿生流(liu)(liu)(liu)域(yu)建(jian)設試點，完(wan)善信息(xi)基礎設施，構建(jian)常山港(gang)流(liu)(liu)(liu)域(yu)數(shu)(shu)據底板、模型平臺(tai)、知(zhi)識平臺(tai)，打造(zao)數(shu)(shu)字(zi)孿生流(liu)(liu)(liu)域(yu)模擬(ni)仿真平臺(tai)，在(zai)數(shu)(shu)字(zi)化場景下，通過(guo)“真實”投影智(zhi)慧化模擬(ni)物理流(liu)(liu)(liu)域(yu)全要素和水(shui)利治理管理活動全過(guo)程(cheng)，為(wei)支撐柯城區(qu)(qu)常山港(gang)流(liu)(liu)(liu)域(yu)防(fang)洪精準調度決(jue)策(ce)，提升流(liu)(liu)(liu)域(yu)和工(gong)程(cheng)預(yu)報、預(yu)警、預(yu)演、預(yu)案“四預(yu)”能力。
“數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)”常(chang)山港在衢州市柯城(cheng)區水利局的指導下由浙(zhe)江九州治水科技(ji)股份(fen)有(you)限(xian)公(gong)司(si)(si)進行研發(fa)。公(gong)司(si)(si)堅持“需求牽引、應用至上、急用先行、實戰實效”的原則，從保障常(chang)山港流域防洪安全、工程運行管(guan)理實際需求出發(fa)，強化組織工作，加快(kuai)數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)常(chang)山港建設，構(gou)建智慧流域管(guan)理體系，推進新階(jie)段水利高質量發(fa)展。
項(xiang)目(mu)由浙江九州(zhou)治水公(gong)司董(dong)事長和總工程師為總指(zhi)導，數(shu)字工程部部長擔(dan)任項(xiang)目(mu)負責人，匯(hui)聚(ju)水文、水工、測繪、軟件工程、地理信(xin)息、自(zi)動化、電氣等十多個不同專業(ye)的技(ji)術骨干組成。面對項(xiang)目(mu)實現過程中的重重挑戰，團隊(dui)成員們(men)不畏困難，全力以赴完成項(xiang)目(mu)節點任務。老隊(dui)員們(men)經驗豐富，主(zhu)動扛起重擔(dan)，協調項(xiang)目(mu)分(fen)工、分(fen)析(xi)解決(jue)實際需(xu)求和問題；新(xin)隊(dui)員們(men)朝氣蓬勃、挑燈夜戰，積極(ji)參(can)與溝通、認真深(shen)入思考、反復(fu)實踐探索。大家凝(ning)心聚(ju)力、共同保障每一項(xiang)任務的高質(zhi)量落(luo)實。
針對項(xiang)目(mu)(mu)涉及專業多、需(xu)求(qiu)廣(guang)、跨度(du)大的(de)(de)特殊(shu)性，團隊(dui)(dui)成員每周開(kai)展例會討論，大家(jia)一(yi)起想點(dian)子(zi)、談經驗，凝聚集體智(zhi)慧，齊心協(xie)力解決各類技(ji)術銜接、融合難題。 “數字(zi)孿(luan)生(sheng)的(de)(de)核(he)心是(shi)什(shen)么？數字(zi)孿(luan)生(sheng)常山港重點(dian)在那(nei)幾個方面？縱向(xiang)橫向(xiang)數據如何(he)(he)打通、整合？如何(he)(he)做(zuo)好'四預'？如何(he)(he)提(ti)高(gao)科(ke)學性、準確性、提(ti)前量？如何(he)(he)更好地(di)展示展現？”在一(yi)次(ci)(ci)次(ci)(ci)專題討論中，答案逐漸(jian)明晰。 “眾人拾(shi)柴火(huo)焰(yan)高(gao)”，集思(si)廣(guang)益的(de)(de)協(xie)作模(mo)式加快(kuai)了項(xiang)目(mu)(mu)進度(du)，提(ti)高(gao)了大家(jia)的(de)(de)專業水平和溝通能力、拓寬(kuan)了知識(shi)寬(kuan)度(du)、加深了思(si)維深度(du)。盡管項(xiang)目(mu)(mu)時(shi)間緊迫，團隊(dui)(dui)成員仍然能夠保(bao)持求(qiu)真務實的(de)(de)工作作風，沉(chen)穩從容地(di)完成每一(yi)個模(mo)塊(kuai)，達成每一(yi)個目(mu)(mu)標，不(bu)折不(bu)扣滿足(zu)項(xiang)目(mu)(mu)要求(qiu)。
在采訪(fang)中(zhong)，項(xiang)目組(zu)人員表示,這(zhe)次(ci)研發過程(cheng)中(zhong)，最大的(de)挑戰是技(ji)術(shu)。隨著技(ji)術(shu)的(de)不(bu)斷(duan)發展，團隊需要不(bu)斷(duan)學習(xi)和更(geng)新自己的(de)知識儲備(bei)。有時候(hou)，為了理解(jie)新的(de)技(ji)術(shu)或者解(jie)決復雜的(de)技(ji)術(shu)問題，他(ta)們需要花費大量的(de)時間和精力進(jin)行研究(jiu)和驗證。此外，他(ta)們還需要不(bu)斷(duan)與(yu)主管局、業主的(de)技(ji)術(shu)人員進(jin)行溝通與(yu)交流(liu)，以(yi)確(que)保開發過程(cheng)中(zhong)的(de)技(ji)術(shu)方(fang)向正確(que)。
自2022年11月以來，浙江九州治水投入大量(liang)人力(li)(li)、物力(li)(li)，歷經(jing)12月的(de)(de)開(kai)發研究，數(shu)字孿(luan)生常山港已具(ju)雛形。項目團隊(dui)在無經(jing)驗借鑒(jian)、無成熟案(an)例的(de)(de)局面下，苦(ku)心孤詣的(de)(de)鉆研，歷經(jing)20余次較大的(de)(de)方案(an)修正(zheng)、上(shang)百次局部優化調整，從最(zui)開(kai)始(shi)的(de)(de)一個概念，逐步建(jian)立起一整套(tao)具(ju)備科學性(xing)、先進性(xing)、實時性(xing)和實用性(xing)的(de)(de)常山港“數(shu)字孿(luan)生”體系。
問題導向 破解(jie)痛點
數(shu)字(zi)孿生流(liu)域(yu)建設的目標(biao)是利用(yong)數(shu)字(zi)技術構(gou)建一個“多尺度-分(fen)布式-多層次”的全面多維精細刻畫(hua)及(ji)動(dong)態(tai)(tai)模擬(ni)流(liu)域(yu)全景過(guo)程的模型(xing)系統，目標(biao)是實現對(dui)流(liu)域(yu)的數(shu)字(zi)化(hua)管理與(yu)智能決策，從而提(ti)高流(liu)域(yu)的防(fang)洪抗旱能力，優化(hua)水資源配置(zhi)，促進水生態(tai)(tai)環(huan)境改善。
在此背景下，浙(zhe)江(jiang)九州(zhou)治(zhi)水在常山港數(shu)字孿生(sheng)流(liu)域建(jian)設(she)方(fang)案的(de)(de)設(she)計過(guo)程中，始終堅(jian)持問題導向，把(ba)解決流(liu)域管理中的(de)(de)痛點(dian)、堵點(dian)、難(nan)點(dian)問題，作(zuo)(zuo)為工作(zuo)(zuo)的(de)(de)出發點(dian)和(he)腳點(dian)，確保建(jian)成后的(de)(de)數(shu)字孿生(sheng)流(liu)域建(jian)設(she)能在實戰實效(xiao)中接(jie)受檢(jian)驗。為此，公司本著精益(yi)(yi)求精的(de)(de)態度，堅(jian)持上下求索，努力追求“技術先(xian)進、科(ke)學準確、安全可(ke)靠、簡(jian)便實用”的(de)(de)效(xiao)益(yi)(yi)定位(wei)。
為不斷完善項(xiang)目設計方案(an)，公司組織研(yan)發成員開展專(zhuan)題研(yan)究，對國(guo)內(nei)外關于數字孿(luan)生(sheng)流域的相關技術進(jin)(jin)行(xing)全面梳理，從先(xian)進(jin)(jin)性、適(shi)用(yong)性、經濟性等多個維度進(jin)(jin)行(xing)分析，并與(yu)當(dang)地水行(xing)政主(zhu)管部門進(jin)(jin)行(xing)溝(gou)通(tong)協商(shang)，選擇最優先(xian)進(jin)(jin)技術加(jia)以應(ying)用(yong)。還多次組織召開常(chang)山港數字孿(luan)生(sheng)項(xiang)目建(jian)設需求(qiu)交流會，邀請(qing)省、市、區各級水利(li)專(zhuan)家和(he)領(ling)導(dao)進(jin)(jin)行(xing)指導(dao)，共(gong)同解決項(xiang)目推進(jin)(jin)過程中(zhong)存在(zai)的難點(dian)、卡點(dian)和(he)堵點(dian)，使數字孿(luan)生(sheng)流域建(jian)設更加(jia)符合國(guo)家水利(li)工(gong)作的戰略(lve)導(dao)向和(he)規(gui)劃(hua)要求(qiu)。
同時(shi)，針對常(chang)山港流域(yu)水(shui)(shui)(shui)文資料不夠(gou)全面豐富的(de)(de)現狀，堅持立足基(ji)層(ceng)、問(wen)計(ji)于民(min)。專門組織赴沿(yan)線鄉(xiang)鎮、村莊(zhuang)廣泛開(kai)展(zhan)實地調研，詳細了解流域(yu)歷年洪(hong)水(shui)(shui)(shui)情況，鄉(xiang)鎮基(ji)層(ceng)特(te)別是(shi)老百姓的(de)(de)所(suo)需(xu)所(suo)盼(pan)所(suo)求(qiu)。比如：針對鄉(xiang)鎮提出的(de)(de)“每年防(fang)洪(hong)調度中，是(shi)否能(neng)早一點(dian)預報哪些(xie)村莊(zhuang)、哪些(xie)農(nong)戶可能(neng)會進水(shui)(shui)(shui)，好安排提前開(kai)展(zhan)人員(yuan)轉移，哪怕(pa)是(shi)早一個小(xiao)時(shi)也好”的(de)(de)需(xu)求(qiu)，在(zai)設計(ji)當中，將(jiang)洪(hong)水(shui)(shui)(shui)演(yan)進模型分(fen)析作(zuo)為核心要(yao)求(qiu)進行(xing)研究。
再如：遙感(gan)技(ji)術(shu)是(shi)數字孿生流(liu)域建(jian)設的重要(yao)應用(yong)(yong)之一。自20世紀80年代開始應用(yong)(yong)于洪(hong)澇災害監(jian)測(ce)(ce)以來，遙感(gan)技(ji)術(shu)已經廣泛應用(yong)(yong)到旱(han)情監(jian)測(ce)(ce)、水土保持(chi)監(jian)測(ce)(ce)、河(he)湖監(jian)管、水生態環境(jing)監(jian)測(ce)(ce)評價等業務中(zhong)。這(zhe)種(zhong)技(ji)術(shu)的應用(yong)(yong)，使得(de)我們能夠獲取到更(geng)為準確和全面(mian)的水文數據，為決(jue)策提供重要(yao)的科學依(yi)據。
“常山(shan)港(gang)數(shu)(shu)字孿生怎(zen)么用(yong)？” “通過數(shu)(shu)字孿生技術，我們(men)可以(yi)(yi)構建(jian)一個(ge)虛擬(ni)的常山(shan)港(gang)流域系(xi)統，模(mo)擬(ni)現實世(shi)界(jie)的各種情(qing)況(kuang)，從而(er)實現對真實世(shi)界(jie)的深入理(li)解和預測。這就(jiu)像是為水利行(xing)業(ye)打開了一扇新的窗戶，讓我們(men)能夠以(yi)(yi)前所未有的方式來管理(li)和利用(yong)水資源。”吳有星總工說到，透過一塊屏(ping)幕，可以(yi)(yi)全方位無死角地(di)感知常山(shan)港(gang)流域的“風(feng)吹(chui)草動”,響應各級系(xi)統預警(jing)和突發事件(jian)，調度(du)相(xiang)關單位及時處理(li)，極(ji)大提高了管控(kong)效(xiao)率。
提(ti)高(gao)站(zhan)位(wei)，視(shi)野才(cai)會開(kai)闊；目光向(xiang)下,基礎方能堅實。在(zai)常山港探索推進(jin)數字孿(luan)生流域(yu)建設(she),九州(zhou)治水人有著(zhu)直面問(wen)題的勇(yong)氣、用心(xin)用情的態(tai)度和精益(yi)求精的作風，為的就是要在(zai)這一領域(yu)不斷開(kai)拓進(jin)取(qu)、爭創一流。
五大(da)場景 呵護安全
“我們(men)把常(chang)(chang)山港縮進(jin)了計算機，在電腦(nao)上打造了一個與實際常(chang)(chang)山港一樣(yang)(yang)的(de)‘數(shu)字(zi)沙盤常(chang)(chang)山港’，對現實中(zhong)的(de)常(chang)(chang)山港進(jin)行(xing)數(shu)字(zi)映射、智(zhi)能模(mo)擬(ni)、前(qian)瞻預演，與現實中(zhong)的(de)常(chang)(chang)山港流(liu)域(yu)同步(bu)仿真運行(xing)、虛實交互、迭代升級”。輕(qing)輕(qing)點擊(ji)大屏幕，常(chang)(chang)山港流(liu)域(yu)的(de)自然背景、工程設施、流(liu)量動(dong)態、機電設備(bei)等可視化模(mo)型便一一呈(cheng)現在眼前(qian)，這是數(shu)字(zi)孿生常(chang)(chang)山港構(gou)建的(de)數(shu)字(zi)化場(chang)景，可以身臨其境(jing)地(di)掌(zhang)握(wo)流(liu)域(yu)現狀(zhuang)，像(xiang)人到(dao)了現場(chang)一樣(yang)(yang)，更能看到(dao)現場(chang)看不到(dao)的(de)動(dong)態數(shu)據。
浙江九州治水秉承一張圖，一個界面理念，數字(zi)孿(luan)生常山(shan)(shan)港(gang)分為決策支持、實時監測、防汛預報、防汛救(jiu)災(zai)、歷史回顧(gu)5大場(chang)景應用(yong)。隨著應用(yong)場(chang)景越來越多，數字(zi)孿(luan)生常山(shan)(shan)港(gang)建設將深度應用(yong)到(dao)水旱災(zai)害(hai)防御工作中，成為“主力軍”之一。
“我們針(zhen)對城區、薄弱鄉鎮、水(shui)利工程等全流域(yu)(yu)20平方公(gong)里區域(yu)(yu)內重點(dian)對象建設L3級精細(xi)化數(shu)字底(di)板(ban)。同時(shi)，整合流域(yu)(yu)內已建泵站、水(shui)閘(zha)、AI視頻監(jian)(jian)控點(dian)、水(shui)雨情監(jian)(jian)測點(dian)等共(gong)140余處(chu)，構(gou)建全覆蓋的數(shu)字底(di)板(ban)和水(shui)利感(gan)知網。”總經理(li)助理(li)汪小東說道。汛期(qi)時(shi)，將常山港流域(yu)(yu)的水(shui)文、水(shui)位(wei)、區域(yu)(yu)降雨、泵站水(shui)閘(zha)運行工況等信息通過多(duo)種手段實時(shi)匯(hui)集到數(shu)字孿(luan)生(sheng)平臺，實現(xian)在虛擬世界里為常山港流域(yu)(yu)“把脈(mo)問診”，為防(fang)汛救災爭取更多(duo)的時(shi)間。
據悉，該項目(mu)建成后，將為后期其他流域數字孿生流域、河湖庫健康評價(jia)工作(zuo)積累建設經驗，具有技術攻關和示范引(yin)領的作(zuo)用。
“數(shu)(shu)字(zi)孿生技術將為水(shui)(shui)(shui)利(li)(li)(li)工(gong)(gong)程(cheng)運行管理帶來(lai)革命性的變革。”浙江(jiang)九州治(zhi)水(shui)(shui)(shui)董事長石(shi)向榮表示，“下一步將逐步建(jian)設(she)覆蓋柯城區(qu)域范(fan)圍(wei)的重點流域、水(shui)(shui)(shui)網、水(shui)(shui)(shui)利(li)(li)(li)工(gong)(gong)程(cheng)，針對沿江(jiang)城區(qu)、江(jiang)心洲島、重要(yao)水(shui)(shui)(shui)利(li)(li)(li)工(gong)(gong)程(cheng)及工(gong)(gong)程(cheng)節點等構建(jian)精細化(hua)數(shu)(shu)據底板，集成水(shui)(shui)(shui)利(li)(li)(li)感知信息，開發基于防汛抗旱、水(shui)(shui)(shui)資(zi)源(yuan)調度保障、河湖健康復蘇、河道采(cai)砂管理等方(fang)面的業務應用，加快推進數(shu)(shu)字(zi)化(hua)轉型(xing)和(he)成果運用，逐步構建(jian)柯城區(qu)智(zhi)慧水(shui)(shui)(shui)利(li)(li)(li)體系。”