站在百米多高的丹江口大壩上,水庫中群山連綿,層巒疊嶂,夕陽如同熔金般傾瀉而下,將天際染成了橘紅,余暉灑落在碧波蕩漾的水面上,水質清澈通透,如同一幅恢宏壯麗的大地畫卷。
丹江口水利樞紐地處湖北省十堰市丹江口市,位于漢江與丹江匯合口下游約800米處,是新中國成立初期我國自行勘測、設計、施工的大型水利樞紐工程,也是南水北調中線的水源工程。
水庫里的水,從這里出發(fā),聯通江淮,穿越黃河,最終直抵京津,惠及沿線26個大中城市及200多個縣(市),截至今年11月底,已累計向北方調水超過680億立方米,直接惠及人口逾1.14億,成為京津冀豫四省市受水區(qū)的主力水源。
南水北調中線水源有限責任公司(以下簡稱“中線水源公司”)是南水北調中線水源工程項目法人單位?!盀楦帽U稀齻€安全’(工程安全、供水安全、水質安全),我們構建了‘天空地水工’一體化智能監(jiān)測感知體系,實現水庫管理的全面信息化、智能化,確保一泓清水永續(xù)北上?!敝芯€水源公司副總經理付建軍在接受《中國新聞周刊》采訪時介紹道。
今年是南水北調中線一期工程全面通水10周年。丹江口市水利湖泊局黨組副書記張正有對《中國新聞周刊》表示,在過去十多年時間里,中線水源公司對丹江口水庫的保護與治理,不僅有效激活了周邊區(qū)域的經濟發(fā)展?jié)摿?,為京津冀協同發(fā)展、長江經濟帶發(fā)展注入強勁動能,同時也為推動中部地區(qū)加快崛起提供了重要的生態(tài)支撐。
從水庫中舀起一瓢清水倒入杯中,水質清澈透亮。張正有是地地道道的丹江口人,在他印象中,小時候水庫周邊無序養(yǎng)殖、非法捕撈等事件頻發(fā),且?guī)靺^(qū)進出管控不嚴,人員可以隨意進出。水庫周邊還散布著若干工廠,環(huán)境污染問題時有發(fā)生,水質和現在有天壤之別。
“丹江口水庫建設初期主要是為了防洪和灌溉,隨著南水北調工程的規(guī)劃和實施,水庫又承擔了向北方調水的重要任務?!备督ㄜ娭赋?,如今的丹江口水庫,在持續(xù)發(fā)揮防洪、灌溉、供水功能的同時,還成為生態(tài)保護和水資源科學管理的重要載體?!懊裆鸀楸荆|至關重要。”付建軍說。
初冬的清晨,倪雪峰坐著小型沖鋒舟快速穿梭在水庫中。作為中線水源公司供水管理部的一員,他要定期對水質進行采樣。中線水源公司在庫區(qū)設立了16個人工監(jiān)測斷面,但由于庫區(qū)面積廣闊,每次采樣,他們團隊都需耗時兩三天,特別是每年3月份之后,針對藻類容易生長的區(qū)域,還要每周進行一次專項巡查。
為了讓水質監(jiān)測變得更加智能,中線水源公司投入大量資源,設立了自動監(jiān)測站,對各項水質因子進行實時監(jiān)測,并根據水質因子的變化趨勢進行預警。當某項指標達到預設閾值時,系統(tǒng)會自動觸發(fā)告警,并通過短信或線上消息的形式將相關信息推送給相關部門?!拔覀冇媱澰诮衲昴甑浊皩崿F16條河流的水質自動監(jiān)測全覆蓋,加快實施陶岔水質自動監(jiān)測站和中心實驗室提檔升級,將更加及時、準確地掌握水庫的水質變化情況?!蹦哐┓灞硎?。
為更有效地保護庫區(qū)水質安全,中線水源公司于2021—2022年陸續(xù)與庫周六縣(市、區(qū))人民政府簽訂了丹江口庫區(qū)協同管理試點工作協議,建立了丹江口庫區(qū)政企協同管理工作機制。中線水源公司充分發(fā)揮在庫區(qū)巡查技術、資金等方面的企業(yè)優(yōu)勢,地方政府發(fā)揮縣直相關部門、庫區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)在庫區(qū)管護方面的屬地管理優(yōu)勢和行政執(zhí)法優(yōu)勢,形成了在河長制框架下“縣—鄉(xiāng)—村”網格化政企協同管理機制,政企雙方通過取彼之長補己之短,做好丹江口庫區(qū)管護同題共答。
“以往庫區(qū)管理工作常因缺乏綜合性協調機制,致使各部門間信息傳遞不暢,工作中常出現任務重疊執(zhí)行或關鍵管理環(huán)節(jié)缺失的問題?,F在我們建立了統(tǒng)一協作體系,打破了過去流域機構、庫區(qū)管理單位與庫周各級政府、行政管理部門之間的壁壘?!睆堈姓J為,庫區(qū)管理單位與庫區(qū)縣(市、區(qū))建立協同管理關系,這種創(chuàng)新協作模式的實施極大促進了庫區(qū)管理提質升檔,實現了資源的深度整合與高效配置,為庫區(qū)的持續(xù)穩(wěn)定運行提供了有力保障。下一步,中線水源公司擬擴大政企協同的工作范圍,建立涵蓋長江委有關部門或單位、中線水源公司、庫周地方人民政府的丹江口庫區(qū)政事企協同管理工作機制,織密庫區(qū)政事企協同保護管理網,共同做好丹江口庫區(qū)及其上游流域水質安全保障工作。
經過長期的保護與綜合治理,丹江口水庫生態(tài)環(huán)境顯著改善,“水中大熊貓”桃花水母頻繁在庫區(qū)被發(fā)現——作為水質優(yōu)良的“試金石”,桃花水母是生態(tài)環(huán)境良好的重要標志。監(jiān)測數據顯示,自南水北調中線工程通水后,丹江口水庫水質常年穩(wěn)定保持在Ⅱ類及以上。2023年,陶岔渠首斷面水質符合Ⅰ類水標準共343天,占比94%,109項水質監(jiān)測指標中有107項達到Ⅰ類。
“數字孿生技術作為一項前沿技術,我們歷經了從理論探索到實踐應用的自主研發(fā)、建設過程,實現了從無到有、從0到1的突破性發(fā)展。目前,數字孿生丹江口工程已入選數字孿生水利‘十大樣板名單’。”在中線水源公司調度中心,中線水源公司技術發(fā)展部助理工程師肖文韜現場演示數字孿生丹江口工程的應用成效。在巨型屏幕上,實時展現著大壩性態(tài)、水質狀況、庫岸穩(wěn)定性等多維度信息的同步映射與在線動態(tài)推演內容。
丹江口庫區(qū)面積遼闊,當處于正常蓄水位時,其水域面積可達1050平方公里,庫岸線更是綿延超過4600公里。面對如此龐大且復雜的管理對象,如何實現高效、全面的管理是一項極具挑戰(zhàn)性的任務,而數字孿生丹江口技術的引入,無疑為南水北調中線工程這一“大國重器”的水源地裝上了“智慧大腦”。
通過強化“衛(wèi)星—無人機—岸基遙感—監(jiān)測車船”等多源數據融合能力,中線水源公司構建了“天空地水工”一體化智能監(jiān)測感知體系,并在多項關鍵技術上取得了突破性進展,使得數字孿生丹江口在防洪和供水實踐中有效發(fā)揮預報、預警、預演、預案功能,為保障中線水源工程“三個安全”和支撐水利高質量發(fā)展發(fā)揮了重要作用。
“通俗而言,遙遠的天際有衛(wèi)星在感應,水域上空有無人機巡檢,水庫岸線有移動監(jiān)測車船巡邏,還有數千個監(jiān)測儀器24小時嚴密監(jiān)控著水質變化、庫岸穩(wěn)定和大壩安全性態(tài)……所有的監(jiān)測數據都匯聚到數字孿生信息化平臺上,用可視化的方式對工程所有即將發(fā)生的變化趨勢進行科學的推演和分析。”肖文韜介紹稱。
例如,數字孿生系統(tǒng)不僅能夠對自動監(jiān)測站的預警情況進行推演,還能實現庫區(qū)和入庫支流任意位置、不同排放方式、不同污染類型的突發(fā)污染場景快速構建及模擬。此外,系統(tǒng)還能根據污染物的類型(如易溶于水或難溶于水)和含量,通過自主研發(fā)的一維、二維、三維水質模型,預演污染物的擴散路徑。以油罐車墜入水庫的虛擬場景為例,系統(tǒng)能根據不同流量下的水流情況,預測油污的運動路徑與污染物擴散時間,從而評估對水庫的影響。
如今,中線水源公司已經初步具有“四預”功能的數字孿生丹江口工程,并持續(xù)開展系統(tǒng)迭代升級。同時,在充分發(fā)揮數字孿生建設基礎優(yōu)勢的前提下,中線水源公司從今年年初起,開始探索丹江口水庫現代化運行管理矩陣建設,全力打造全國水庫矩陣建設樣板。
所謂矩陣管理由“四全”管理、“四制(治)”體系、“四預”措施和“四管”工作等多個維度構成,每個維度下又包含多個具體的管理單元。這些管理單元相互關聯、相互作用,共同構成了整個管理矩陣?!肮芾砭仃嚱ㄔO是在標準化管理基礎上的進一步提升。標準化管理為整個工程的安全、穩(wěn)定、高效運行提供了基礎保障,而管理矩陣則是在此基礎上,通過引入數字孿生等先進技術,實現更加精細化、智能化的管理。管理矩陣將維護‘三個安全’的管理任務落實到具體的16個管理單元中,形成了一個全面、系統(tǒng)的管理體系?!备督ㄜ娊榻B稱。
“我們爭取在2025年7月底前,基本完成丹江口水庫現代化運行管理矩陣建設試點的各項工作任務,通過科技賦能新質生產力發(fā)展,打造具有水源地特色的現代化水庫運行管理矩陣,加快建設丹江口大壩全息影像‘一張圖’,實現工程要素的全息查詢與三維立體展示,為南水北調中線工程的穩(wěn)定運行和可持續(xù)發(fā)展奠定更加堅實的科技基礎?!备督ㄜ娬f。
丹江口大壩是漢江流域內規(guī)模最大的水利樞紐工程,而漢江,作為長江最大的支流,其流域的發(fā)展與長江流域發(fā)展息息相關。因此,丹江口大壩的戰(zhàn)略地位決定了它在促進長江經濟帶生態(tài)環(huán)境安全、水資源配置、防洪減災能力、區(qū)域經濟協調發(fā)展以及可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Ψ矫嬗兄豢商娲淖饔谩?/p>
多年來,中線水源公司通過對丹江口庫區(qū)及其周邊生態(tài)的保護治理,成功激活了區(qū)域發(fā)展的內在潛能,實現了經濟、社會、生態(tài)效益的和諧統(tǒng)一,詮釋了“綠水青山就是金山銀山”的理念。“隨著生態(tài)環(huán)境的持續(xù)優(yōu)化,丹江口構建了以水經濟為主導的現代產業(yè)體系,把水資源優(yōu)勢轉化為經濟發(fā)展勝勢。并依托‘中國好水’成功招引農夫山泉、華潤怡寶、燕京啤酒等知名企業(yè)投資?!睆堈姓f。
但值得關注的是,丹江口作為南水北調中線工程核心水源地和水源安全保障核心區(qū),實施最嚴格的水資源管理和生態(tài)環(huán)境保護制度,這里的產業(yè)發(fā)展受到嚴格限制。因此在歷年全國兩會中,都有關于丹江口生態(tài)補償或庫區(qū)建設的建議。事實上,多年來中線水源公司一直倡導建立多元化生態(tài)補償機制,調動各方力量,共同守護水源區(qū)水質與生態(tài)環(huán)境。付建軍指出,根據現有數據,丹江口區(qū)域的生態(tài)補償力度仍需加強。盡管丹江口每年都會獲得一定的財政撥款,但這些資金往往難以滿足生態(tài)發(fā)展與保護的全面需求。
付建軍強調,生態(tài)補償應注重公平交易原則,確保生態(tài)保護地區(qū)能夠獲得與其貢獻相稱的回饋。這種回饋不僅應體現在財政資金的扶持上,還應涵蓋政策傾斜、技術援助、產業(yè)發(fā)展機遇等多維度的補償措施。以庫區(qū)為例,為保護庫區(qū)生態(tài),當前庫區(qū)農業(yè)產業(yè)面臨發(fā)展約束,亟須研發(fā)適應庫區(qū)條件且具有經濟效益的作物新品種。同時,庫區(qū)擁有豐富的土地資源,如何合理規(guī)劃利用這些資源,引入適宜的產業(yè),也是社會資源參與生態(tài)補償的重要途徑。
付建軍提出,要實現生態(tài)補償的多元化和社會化,需要多部門的共同努力和協作。一方面,應加強基礎科學研究,為生態(tài)補償提供科學依據和技術支撐;另一方面,應積極探索社會資本參與生態(tài)補償的途徑和方式。通過政策引導和市場機制,激勵企業(yè)和社會組織投資生態(tài)保護項目,形成生態(tài)保護與經濟發(fā)展的良性循環(huán)。此外,政府還應加強對社會資本參與生態(tài)補償的監(jiān)管和評估,確保其行為符合規(guī)范且有效。
與此同時,付建軍提到,丹江口水庫管理控制流域面積大,涉及責任主體多,涵蓋行業(yè)領域廣,而現行相關法規(guī)文件缺乏協同、難以銜接,導致各方權責邊界不明晰、相關目標要求得不到落實,因此,亟須出臺丹江口水庫管理與保護專項法律法規(guī)。雖然多位全國人大代表和政協委員都曾建議按照“流域統(tǒng)籌、水陸統(tǒng)管、協同統(tǒng)一”的工作思路,出臺與南水北調中線水源地特殊地位相匹配適應的專項法律法規(guī),厘清涉庫管理各方的職責,從管理立法、行政監(jiān)管、資金保障、技術支撐等方面破解水源管理與保護難題,但目前尚未取得實質性進展。
積力之所舉,則無不勝也,如何確保“一泓清水永續(xù)北上”,還需要久久為功。