數(shù)字賦能“裝”入電腦的大藤峽
——大藤峽數(shù)字孿生工程建設(shè)紀實

李鎮(zhèn)江 葉 貝

2022年6月23日，西江4號洪水出現(xiàn)洪峰，最大流量達到34000立方米每秒，推進迅猛，來勢洶洶。與來勢兇猛的洪水形成鮮明對比，大藤峽工程的工作人員卻氣定神閑，他們正通過大藤峽數(shù)字孿生“四預”平臺對大藤峽水利樞紐科學調(diào)度。最終，在珠江委的統(tǒng)一調(diào)度下，此次洪峰被順利削減——大藤峽大壩如磐石般將滾滾洪水攔在水庫內(nèi)，有效減輕了整個珠江三角洲的防洪壓力。

這是大藤峽應(yīng)用大藤峽數(shù)字孿生“四預”平臺統(tǒng)籌調(diào)度整個防洪工作的“首秀”。大藤峽“四預”平臺的成功“首秀”，是數(shù)字賦能大藤峽建設(shè)的“小荷才露尖尖角”，也是數(shù)字化在現(xiàn)代水利工程建設(shè)、管理與應(yīng)用中發(fā)揮重要作用的一個縮影。

找準突破口 以數(shù)字孿生水利工程撬動智慧水利建設(shè)

《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》明確指出，智慧水利是新階段水利高質(zhì)量發(fā)展最顯著的標志，數(shù)字孿生流域是智慧水利建設(shè)最鮮明的特點，數(shù)字孿生水利工程是數(shù)字孿生流域最重要的組成部分。

很快，在智慧水利建設(shè)方面已頗有成效的大藤峽工程走入了頂層設(shè)計者的視野之中。

2021年10月29日，大藤峽數(shù)字孿生工程建設(shè)寫入水利部《智慧水利建設(shè)頂層設(shè)計》和《“十四五”智慧水利建設(shè)規(guī)劃》。2021年11月29日印發(fā)的《“十四五”期間推進智慧水利建設(shè)實施方案》，明確要求大藤峽在2025年前完成大藤峽數(shù)字孿生工程建設(shè)。

大藤峽數(shù)字孿生工程建設(shè)啟動儀式現(xiàn)場

2021年12月23日，水利部召開推進數(shù)字孿生流域建設(shè)工作會議，水利部黨組書記、部長李國英明確提出，數(shù)字孿生水利工程是數(shù)字孿生流域建設(shè)的突破點，大藤峽等重大水利工程要率先開展數(shù)字孿生工程示范建設(shè)。隨后，在2022年全國水利工作會議上，“加快建設(shè)數(shù)字孿生流域和數(shù)字孿生工程，強化預報預警預演預案功能”被列為年度10項重點工作之一。2022年2月，水利部印發(fā)《關(guān)于開展數(shù)字孿生流域建設(shè)先行先試工作的通知》，明確到2023年基本建成大藤峽等11個重大水利工程數(shù)字孿生平臺。

一路高光，大藤峽數(shù)字孿生工程走上了全國水利人矚目的舞臺。

大藤峽數(shù)字孿生可視化平臺

聞令而動 以實際行動探索先行先試

為貫徹落實水利部黨組決策部署和珠江委工作要求，大藤峽公司迅速行動、狠抓落實、扎實推進，編制了《大藤峽公司“十四五”網(wǎng)絡(luò)安全和信息化專項規(guī)劃》，明確提出建設(shè)大藤峽數(shù)字孿生工程，并于2021年12月21日正式啟動大藤峽數(shù)字孿生工程建設(shè)。這是全國水利行業(yè)首個正式開工建設(shè)的數(shù)字孿生水利工程，沒有任何成熟的經(jīng)驗可以借鑒參考。

為推進大藤峽數(shù)字孿生工程建設(shè)，2022年1月，大藤峽公司成立大藤峽數(shù)字孿生工程項目建設(shè)領(lǐng)導小組，主要領(lǐng)導掛帥，負責協(xié)調(diào)和處理項目建設(shè)和管理中的重大問題。同時，抽調(diào)精干力量組建工作專班負責項目推進，建立了與水利部、珠江委、工程參建單位等協(xié)同推進的聯(lián)合工作機制，共同支持大藤峽數(shù)字孿生工程建設(shè)。

為做好大藤峽數(shù)字孿生工程建設(shè)頂層設(shè)計，項目各方按照“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力”的要求，圍繞李國英部長關(guān)于大藤峽的定位——珠澳供水保障的第二道防線，結(jié)合公司黨組確立的“六個重要”（流域防洪安全的重要保障、實施國家水網(wǎng)重大工程的重要結(jié)點、粵港澳大灣區(qū)水安全的重要屏障、建設(shè)珠江黃金水道的重要中樞、區(qū)域電力安全的重要支撐、地方鄉(xiāng)村振興的重要水源）工程新定位，根據(jù)《數(shù)字孿生水利工程建設(shè)技術(shù)導則（試行）》等技術(shù)文件，開展了全面細致的前期現(xiàn)狀分析及需求調(diào)研工作，謀劃了大藤峽數(shù)字孿生工程的建設(shè)思路和總體框架，提出了建設(shè)目標、建設(shè)任務(wù)、技術(shù)方案和分步實施的考慮。

在頂層設(shè)計過程中，大藤峽公司始終堅持全委一盤棋，積極向水利部、珠江委溝通匯報，確保數(shù)字孿生大藤峽與數(shù)字孿生珠江建設(shè)標準統(tǒng)一，實現(xiàn)算據(jù)、算法、算力等共建共享。

2022年4月29日，大藤峽公司向水利部報送了《“十四五”數(shù)字孿生大藤峽建設(shè)方案（數(shù)字孿生大藤峽建設(shè)先行先試實施方案）》，5月26日，該方案通過水利部審核并得到評審專家的高度肯定。

先行先試 當好數(shù)字孿生水利工程“領(lǐng)頭雁”

數(shù)字孿生大藤峽明確了建設(shè)“一臺雙賦三化四預、打造南方河流數(shù)字孿生水利工程標桿”的總體目標?！耙慌_”指建設(shè)一個數(shù)字孿生平臺，“雙賦”指對工程建設(shè)管理與工程運營管理雙向賦能，“三化”指支撐公司管理標準化、專業(yè)化、精細化，“四預”指開展預報、預警、預演、預案研究與應(yīng)用。具體的建設(shè)任務(wù)，主要包括搭建數(shù)字孿生平臺，夯實信息化基礎(chǔ)設(shè)施，提升業(yè)務(wù)應(yīng)用智能化水平，完善網(wǎng)絡(luò)安全體系，強化軟硬件及數(shù)據(jù)、門戶等內(nèi)外部系統(tǒng)集成等5個方面。工程建設(shè)周期為2022年至2025年，其中，2022年至2023年主要完成水利部部署的先行先試工作，屆時將基本建成大藤峽工程數(shù)字孿生平臺；到2025年，工程建設(shè)完成后，將基本實現(xiàn)對大藤峽工程全要素和工程管理全過程數(shù)字化映射、智慧化模擬、多方案優(yōu)選，數(shù)字大藤峽將與實體工程同步仿真運行、交互迭代，有力支撐工程調(diào)度運行精準決策。

那么究竟又是哪些工作需要數(shù)字孿生大藤峽的支撐、協(xié)助呢？

在工程建設(shè)階段，數(shù)字孿生大藤峽的開發(fā)應(yīng)用主要是針對高邊坡、深基坑、塔吊群密集、超標準洪水威脅等安全生產(chǎn)風險，通過信息化手段強化風險防范措施，助力工程建設(shè)規(guī)范有序，確保安全。在工程運行方面，則主要是針對左岸工程樞紐調(diào)度、航運、發(fā)電、庫區(qū)等運行管理經(jīng)驗不足的問題，可以通過信息化手段提升水庫運行調(diào)度的精細化、精準化、智能化水平，實現(xiàn)運行科學規(guī)范、安全高效，助推工程綜合效益全面充分發(fā)揮。

“十四五”時期是大藤峽工程全面建成并發(fā)揮綜合效益的5年，更是進入新發(fā)展階段大藤峽工程建設(shè)運行和公司高質(zhì)量發(fā)展關(guān)鍵的5年。公司管理模式由建設(shè)與管理并重逐步轉(zhuǎn)為全面運營，需要通過數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的思維、戰(zhàn)略、資源、方法，推進國有企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，強化工程調(diào)度運行“四預”措施，增強履職能力、監(jiān)管能力、服務(wù)水平和突發(fā)事件應(yīng)急處置能力，提高現(xiàn)代化企業(yè)運營管理水平。

這些需求都將在數(shù)字孿生大藤峽的建設(shè)過程中逐步得到滿足。

厚積薄發(fā) 優(yōu)良“底子”為先行先試打好基礎(chǔ)

近年來，大藤峽公司信息化建設(shè)在業(yè)務(wù)應(yīng)用方面已全面鋪開：已開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)28個；數(shù)據(jù)資源不斷豐富，數(shù)據(jù)資源總量超500千兆；信息基礎(chǔ)設(shè)施日益夯實，已擁有監(jiān)測感知設(shè)施設(shè)備14000余套，外部網(wǎng)絡(luò)4兆連接水利部、30兆連接珠江委專線，內(nèi)部建成了南寧、桂平、武宣三地專線連接，且三地分別建設(shè)了私有云及一體化機房、視頻會商系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)安全防護能力不斷提升；組織機構(gòu)、人員隊伍、標準規(guī)范等保障環(huán)境逐步健全。

最為關(guān)鍵的是，大藤峽公司信息化建設(shè)始終將支撐業(yè)務(wù)發(fā)展、與業(yè)務(wù)深度融合作為根本出發(fā)點和落腳點?！笆濉逼陂g所建設(shè)的28個信息系統(tǒng)中，包括智慧工地10個、智慧運營8個、智慧企業(yè)6個、智慧園區(qū)4個。基本建成了智慧大藤峽統(tǒng)一門戶，實現(xiàn)了工程建設(shè)管理、生產(chǎn)運行管理、公司內(nèi)控管理等業(yè)務(wù)在線辦理，極大地提高了業(yè)務(wù)辦理效率，創(chuàng)新了管理機制、優(yōu)化了管理流程、深化了管理內(nèi)涵、提升了管理能力，有效支撐并推動了工程建設(shè)運行和公司發(fā)展。

此外，“十三五”期間，大藤峽公司抓住大數(shù)據(jù)技術(shù)對企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的創(chuàng)新機遇，開展了大藤峽數(shù)據(jù)中心和一體化應(yīng)用支撐平臺建設(shè)，促使業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)資源不斷匯集，“數(shù)據(jù)孤島”問題得到緩解，數(shù)據(jù)共享與協(xié)同環(huán)境明顯改善。在數(shù)據(jù)積累方面，形成了一定規(guī)模的數(shù)據(jù)資源，包括項目管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、移民管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、人力資源管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、智能溫控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、灌漿監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、車牌識別系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、安全監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、水情監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫等。在數(shù)據(jù)接入方面，數(shù)據(jù)中心已接入1985張表，匯聚45.68億條數(shù)據(jù)，信息資源存儲量超500千兆。在數(shù)據(jù)服務(wù)方面，數(shù)據(jù)中心提供44個數(shù)據(jù)服務(wù)接口，日均對外數(shù)據(jù)服務(wù)3300多次，初步實現(xiàn)了數(shù)據(jù)資源的匯聚與共享。

未來可期 社會效益、經(jīng)濟效益雙豐收

大藤峽工程是珠江流域唯一入選開展數(shù)字孿生工程建設(shè)的重大水利工程，且是11個重大水利工程中唯一的在建工程，代表性、示范性和工程特點突出，對大力推進智慧水利建設(shè)具有重要示范意義。通過大藤峽數(shù)字孿生試點工程建設(shè)，將對探索數(shù)字孿生流域關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，形成一批可復制可推廣的成果，以大藤峽數(shù)字孿生試點工程為基礎(chǔ)輻射帶動數(shù)字孿生珠江建設(shè)，支撐流域?qū)崿F(xiàn)“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一治理、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一管理”，助力推動新階段水利高質(zhì)量發(fā)展起到顯著作用，社會效益明顯。

同時，大藤峽數(shù)字孿生工程建設(shè)將深入開發(fā)和充分利用數(shù)據(jù)資源，對業(yè)務(wù)過程進行全息精準化模擬和超前仿真推演，有助于科學合理地制訂調(diào)度運用方案、精準可靠地控制工程設(shè)施以及實時精確地掌握工程安全狀況，推動工程管理精細化、趨勢預測精準化、決策支持科學化，將有力保障大藤峽水利樞紐安全穩(wěn)定運行，提高應(yīng)急處置能力，保障工程綜合效益發(fā)揮。其中，在防洪方面，可提高洪水預報精度和延長預見期，優(yōu)化防洪調(diào)度方案，完善西江抵御自然災(zāi)害的強大防線，充分發(fā)揮水庫錯峰調(diào)節(jié)、削減洪峰作用，保障工程及工程影響范圍內(nèi)人民生命財產(chǎn)的安全。在航運方面，提升船閘的自動化運行能力和智能化水平，實現(xiàn)船閘“無人值班”“少人值守”的人工微干預運行機制，降低人為安全生產(chǎn)風險，提高船舶過閘效率。在發(fā)電方面，科學制訂發(fā)電計劃，增加機組出力，提高發(fā)電效益，為區(qū)域電力安全提供重要支撐。在水資源配置方面，可夯實珠澳供水保障的第二道防線，強化汛末蓄水預報調(diào)度，儲備應(yīng)急調(diào)水水量，提高珠江枯水期應(yīng)急水量調(diào)度水平，縮短水資源調(diào)配時間，有效保障粵港澳大灣區(qū)水安全。在灌溉方面，可提高灌區(qū)水資源利用效率。此外，在生態(tài)方面，可科學開展人工造峰調(diào)度，為下游產(chǎn)卵場四大家魚的產(chǎn)卵和繁殖提供良好條件，保護西江干流魚類資源。

在應(yīng)用新一代先進技術(shù)、推動水利科技創(chuàng)新方面，大藤峽數(shù)字孿生工程建設(shè)同樣先人一步。它充分利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、移動互聯(lián)等各項新技術(shù)手段，全面推進水利科技創(chuàng)新，優(yōu)化整體工作效率。通過構(gòu)建數(shù)字孿生水利工程，消除“信息孤島”，支撐業(yè)務(wù)聯(lián)動，有效解決資源整合和共享問題、信息深度開發(fā)和利用問題及決策支持方面的各項問題，實現(xiàn)防洪興利智能預報調(diào)度、工程安全智能分析預警、生產(chǎn)運營智慧綜合管理、庫區(qū)智慧巡查監(jiān)管、三維展示與會商決策等業(yè)務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級。

突出的經(jīng)濟效益同樣令人期待。

大藤峽數(shù)字孿生工程建設(shè)將大力推動資源整合與綜合利用，提升資源集約化能力與水平，提高工程經(jīng)濟效益。

通過大藤峽數(shù)字孿生工程建設(shè)，可加強水雨情、工程安全等地面監(jiān)測能力建設(shè)，強化遙感監(jiān)測，優(yōu)化空天地監(jiān)測感知網(wǎng)布局，夯實工程安全監(jiān)測預警基礎(chǔ)，提升洪水預報精度、延長預見期，提高災(zāi)害預防和預警能力，增強對突發(fā)災(zāi)害和潛在危險的快速反應(yīng)能力，確保防御措施跑在風險隱患之前，防范化解洪水、淹沒等重大風險，降低人民生命和財產(chǎn)損失。

結(jié)合數(shù)字孿生珠江流域建設(shè)，大藤峽數(shù)字孿生工程將積極參加西江流域梯級水庫調(diào)度，引入全流域級的聯(lián)合調(diào)度手段，充分發(fā)揮大藤峽防洪、航運、發(fā)電、水資源配置、灌溉等綜合效益，提升大藤峽水利樞紐在西江流域梯級電站中的地位和作用。通過防洪與水量調(diào)度“四預”系統(tǒng)建設(shè)，短期水情預報精度預計可提高至90%以上，中長期水情預報精度預計可提高至75%以上；預案可操作性及準確性更高，結(jié)合風險度判斷，能夠為工程及地方政府提供較為可靠的決策依據(jù)；實際調(diào)度方案將可比傳統(tǒng)調(diào)度計劃年度減少棄水5%以上、增加發(fā)電量3%以上。此外，通過工程安全風險與健康評估系統(tǒng)建設(shè)，預警處置時效較之前提高30%以上，安全隱患發(fā)現(xiàn)率較之前提高50%以上。通過庫區(qū)岸線空天地立體監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)，河湖“四亂”、崩岸、滑坡等問題發(fā)現(xiàn)率將達到100%。通過生產(chǎn)運營智慧管理系統(tǒng)建設(shè)，樞紐、發(fā)電廠、船閘運行管理業(yè)務(wù)將實現(xiàn)100%在線管理。如按24小時通航計算，每天船閘運行可以增加1個閘次，提升約7%的船閘通航能力。

大藤峽數(shù)字孿生工程建設(shè)將全面整合大藤峽公司各部門掌握的基礎(chǔ)資料、水文資料和多年積累的信息化成果，共享珠江委掌握的地形資料、遙感資料等，以及工程設(shè)計單位、承建單位掌握的資料，盤活存量資源價值，深度開發(fā)信息資源，實現(xiàn)決策科學化，優(yōu)化整體工作效率。

在數(shù)字賦能助力下，在建設(shè)者的辛勤耕耘中，日臻完善的大藤峽工程將在新時期水利高質(zhì)量發(fā)展的征途上帶好頭、起好步，未來可期。