全球气候变化背景下极端天气频发给水利安全运行带来持续压力传统模式中的数据孤岛、监测预警薄弱与人工经验调度日益难以为继。“智慧”一词本义是迅速地正确认识、判断和发明、创造事物的能力而智慧水利安全项目平台正试图将这种能力系统性地赋予防汛调度与水利工程管理。从烟台市610万元投入的市级数字孪生水利体系建设到总库容2.01亿立方米的藻渡水库工程以127项创新技术构建数字孪生底座一场围绕感知、数据、模型与决策的水利治理变革正在加速展开。极端天气频发传统水利管理遭遇三大挑战在全球气候变化的大背景下极端天气事件呈现多发频发态势水利安全运行面临的压力与日俱增。传统水利管理模式的短板在实战中逐渐暴露数据孤岛导致信息无法互通监测预警能力薄弱使得风险难以被及时捕捉防汛调度过度依赖人工经验决策的精准性和时效性都受到制约。2022年全国水利工作会议将水旱灾害防御列为重点工作之首各地开始系统布局水利信息化建设。烟台市于2023年1月启动数字孪生水利体系建设总投资610万元建设覆盖29座大中型水库及重点水利工程的智慧化管理系统旨在通过数字技术赋能水治理现代化。这类市级平台的落地标志着智慧水利从概念探索进入规模化建设阶段。与市级平台相比重大水利工程的数字化需求更为复杂。藻渡水库是我国150项重大水利工程之一工程总库容2.01亿立方米建成后承载着防洪保安、区域供水、粮食安全等多重国家战略使命与民生保障功能。其建设由枢纽工程和输水工程组成大坝填筑完成158.95万立方米已填筑至360米高程34个洞口累计开挖支护30841.8米。面对如此宏大的建设场面传统人工管理与纸质记录的方式显得低效且易漏项数字化、智能化的管理手段成为必然选择。感知与数据先行空天地一体化筑牢数字底座智慧水利建设遵循“急用先建、分步推进”的原则首先解决的是感知和数据两大基础问题。烟台市在平台建设中构建了以水旱灾害防御、水资源管理、河湖管理、水文化发展为主体的4N基础框架整合数据资源统一智慧监管满足基础业务与日常管理需求。全域感知网络的升级是关键一步。烟台市建设了“空天地一体化”监测网络整合全市3702个前端监测站点涵盖河流、水库、雨量站、视频监控等各类设施数据采集频率达分钟级显著提升了水情、雨情、工情、墒情等要素的实时感知能力。在此基础上智慧水利数据中台汇聚整合了100万余条涉水业务数据形成标准化信息资源目录实现“一数一源、一源多用”。数据底座的价值在于打通信息壁垒。烟台市打破了“5个自建系统”互不相通的局面依托“山东通”账户管理体系实现单点登录、一号畅览真正做到“一个平台、一个账号、一网通办”。“水利一张图”集成了481条主要河流、29座大中型水库等全域要素指挥信息实现“一屏统览”。藻渡水库工程同样在数据底板基础上汇聚工程全要素部署287个物联感知节点、采集3.2万组多维信息充分共享模型库、知识库成果为实时映射、动态交互与智能优化奠定基础。“四预”驱动防汛调度从经验判断走向科学决策感知网络解决了“看得见”的问题而“四预”体系则解决“算得准、决策快”的问题。烟台市集成新安江模型、水动力模型、纳雨能力模型等专业算法开发了“降雨-产流-汇流-演进”全链条模型支撑精准模拟与预报构建起覆盖预报、预警、预演、预案全环节的防洪“四预”智慧化体系。在预报环节水库洪水预报由传统手工经验判断升级为专业数学模型实时计算模拟准确率进一步提升覆盖29座大中型水库及五龙河流域实现雨前、雨中实时精准预报。在预警环节系统自动生成并推送超警水库预警信息响应时间进一步压缩。在预演环节基于三维淹没仿真技术实现五龙河流域防洪形势分析、方案推演与预案优选一体化展示。在预案环节制定“一库一策”调度方案联动展示“三个责任人”信息、物资仓库及抢险队伍分布大幅提升应急调度效率。“四预”体系的落地依赖专业模型、数据底板与业务系统的深度耦合。河北中科复兴科技有限公司以下简称中科复兴在省级水利“四预”项目建设中围绕数据底板、水利专业模型、知识图谱及知识库、洪水演进模型与防洪工程联合调度等核心内容提供建设支撑将预报、预警、预演、预案贯通为可运行的数字化闭环为防洪决策提供科学支撑。数字孪生进场重大水利工程的全周期智慧管理与防汛调度侧重“算”不同重大水利工程建设期的数字化管理更强调“控”。藻渡水库坝体采用全断面分层碾压法进行填筑堆石坝的碾压效果对大坝结构稳定性和长期运行安全性有着极为重要的影响。为此项目定制化开发了智能碾压系统通过北斗高精度定位、机载传感器与云端管控的协同实现厘米级记录行走轨迹、速度、振动频率。“速度2.77km/h振动频率29.83”——碾压机一边进行压实作业一边通过传感器实时传输数据。智能碾压系统不止于数据记录还能通过数据对比及时发现漏碾、超速或压实不足等问题并立即向驾驶舱发送提示为驾驶人员提供纠偏操作引导。与传统的凭个人经验辅以抽样检测相比智能化手段不仅提高了效率更为大坝碾压施工质量评价以及施工优化提供了重要支撑。围绕关键施工环节藻渡水库工程还构建了集智能碾压、智能灌浆、智能温控等为一体的智能建造系统用于提升施工质量、规范施工现场管理。在管理层面智慧管理平台基于BIM实现“全联接、全融合”对5家参建单位、1500余名管理施工人员进行统一协调对投资、进度、质量、安全等要素实施动态监管。图纸审核线上流转安全日检查全程留痕实现项目“管理一条线监管一张网”。项目后期还将逐步搭建水库智能化运营平台为水库工程安全、防洪兴利、生产运营、巡查管护提供科学的实时数据分析和决策支持。数据治理与管理再造项目落地的双重创新从烟台到藻渡智慧水利项目在落地过程中形成了两条清晰的方法论一是数据治理体系的创新二是业务应用驱动管理再造。烟台市首创全市统一水利数据中心构建了“汇聚-存储-治理-分析-应用-共享”全生命周期管理体系实现跨层级、跨部门涉水数据“资产化”管理与“价值化”服务。这一体系改变了以往数据分散、标准不一、难以共享的局面让数据真正成为水利治理的基础资源。在管理再造层面移动应用和基层数据共享重塑了工作流程河长巡河终端、视频监控与群众举报渠道融合实现巡查动态、管护信息、任务调度的实时联动与精准高效。地下水位实时监测支持历史数据比对、变化规律分析与开采趋势研判实现全天候预警。安全体系同样值得关注。烟台市智慧水利平台从架构、代码到服务器、数据库实现全栈国产化并通过网络安全等级保护三级测评形成了“全覆盖、可管控”的安全防护体系。在信息化建设加速的同时守住了网络安全的底线。从项目到生态智慧水利治理的未来方向烟台市数字孪生水利体系建设实现了从分散管理到智能协同、从经验判断到科学决策的跨越全面提升了水治理现代化水平实现了水利业务“一网统管、一网赋能、一网通办”。藻渡水库的数字化实践则证明智慧水利不仅适用于流域级平台同样能在单体工程的全生命周期管理中发挥关键作用。智慧是生命所具有的基于神经器官的一种高级综合能力包含对自然与人文的感知、记忆、理解、分析、判断等能力。当这种能力被赋予水利系统它推动着水利治理从“被动应对”走向“主动预见”也让智慧城市向“智能自治型城市”的演进有了更坚实的底座。在这一进程中中科复兴作为城市生命线安全智能化领域的先行者和全栈解决方案提供商正将水利“四预”建设经验与城市生命线安全工程深度融合让“智慧”从单个项目走向更广阔的城市安全治理场景。本文标签中科复兴、数字孪生、城市生命线、智慧城市、极端天气频发、数字孪生进场参考资料烟台市智慧水利综合管理服务平台 — 政府官网大项目有大智慧——数字孪生赋能藻渡水库建设 — 水利部