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数字孪生三峡“智慧”防御洪水

发表时间:2024-07-24

  □本报通讯员 黄艳

  在防御长江2024年第2号洪水过程中,三峡水库拦洪52.8亿立方米,占上游水库群拦洪量的77%,降低中下游干流水位0.7~3.1米,充分发挥出“大国重器”防洪作用。其中,初步建成的数字孪生三峡1.0版为系统、科学、安全、精准调度决策提供了硬核支撑。 

  “数字孪生三峡库区淹没分析”助力精准调度 

  在每日例行的防汛会商会上,水利部长江水利委员会水文局使用“数字孪生三峡库区淹没分析”功能,动态预演“降雨在哪里-洪水在哪里-库尾风险在哪里、有多少”,多方案对比分析给出流量下泄数值。 

  会商中,长江委还进行极端风险预演。基于7月15日流域水雨情情势,并以2020年第4号、第5号洪水作为输入边界,开展计算分析。通过精细化的场景建模,系统动态预演了历年洪水风险最大区域长寿二中所属江段洪水演进及淹没损失过程,展示极端情况下三峡库尾防洪风险情况,为防汛决策提供了丰富的参考信息。 

  依托数字孪生三峡建设项目,长江委水文局充分利用以水文数据为核心的长江流域数据底板算据资源,构建三峡库区物理流域到虚拟场景双向互馈映射的数字孪生体,打通了算据、算法、应用间的数据流壁垒,贯通了防洪“四预”(预报、预警、预演、预案)应用,打造了数字孪生应用场景,初步实现了三峡库区淹没风险关键区位分析计算,以虚预实,丰富了数字孪生长江计算分析体系。

  “数字孪生三峡库区淹没分析”模块构建了“正向预演-逆向推演”防洪预报调度业务体系,统筹考虑上游水库群和下游调度目标,正向预演防洪风险形势,逆向推演洪量分配过程,双向互馈计算完成调度方案推荐,实现了多目标、多约束的水工程群调度方案生成,为以三峡水库为主的水工程联合调度提供了技术支撑。模块创建了三峡入库洪水概率预报功能体系,提供基于置信度的水库入库概率预报区间,为调度风险评价提供数据支撑。模块创新了调度方案分析研判体系,基于数字孪生体跟踪研判库区淹没风险,分析对比不同调度方案下库区淹没损失,实时计算淹没面积、淹没耕地、财产损失等风险评估指标,辅助专家调度决策。

  “数字孪生三峡库容冲淤动态监控”保障防洪库容安全

  长江委高度重视三峡水库库容安全,多次实施水库泥沙调度,减轻三峡库区泥沙淤积。

  在防御长江第1号、第2号洪水过程中,三峡水库进行了持续的拦洪运用,库水位高于历史同期。伴随着洪水过程的形成,三峡水库库区干支流入库沙量开始逐渐增大,高水位与较大的入库输沙过程叠加,将增加库区泥沙淤积。

  “数字孪生三峡库容冲淤动态监控”模块采用实时水沙报汛数据,开展了第2号洪水泥沙实时调度预演,运用综合调度系统提供的流域预报模拟成果,结合防洪调度出库流量,对比分析不同调度方案下的水库输沙排沙效果、库区淤积量及淤积分布等,预演多种调度情景,为进一步深化研究沙峰调度指标提出了指导性建议。

  围绕三峡水库库容管理需求,库容冲淤动态监控模块基于自主研发的模型,开发了汛期沙峰调度、消落期减淤调度、长期冲淤监控等功能,实时动态掌握三峡水库库容冲淤时空分布状况,并在线分析模拟计算,实现不同调度方式下的三峡水库泥沙冲淤等长期预测,实现库区减淤调度模拟、多方案对比和调度影响效果评估,为三峡水库科学调度和库容长期使用提供技术支撑。

  来源:中国水利报 2024年7月24日

作者:黄艳
责任编辑:王瑜

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