黃河小浪底水利樞紐實(shí)拍。水利部供圖
6月26日8時，黃河小浪底水利樞紐3條排沙洞噴涌出巨大水流，升騰起白色霧氣。“現(xiàn)在下泄流量是3000立方米/秒。”小浪底管理中心開發(fā)公司綜合部副部長李立剛介紹，目前下泄的基本是清水，預(yù)計(jì)到7月初開始大量排出黃沙。
3天前，小浪底水利樞紐下泄水量增加至2600立方米/秒，黃河2025年調(diào)水調(diào)沙正式啟動。這也是自2002年以來，為解決黃河泥沙淤積而實(shí)施的第30次調(diào)水調(diào)沙。而今年的調(diào)水調(diào)沙卻有著以往不同的地方，這種改變來自“智能大壩”小浪底。
一變：量身定做的大壩“CT”
小浪底水利樞紐是黃河中下游防洪、水沙調(diào)控體系中的關(guān)鍵控制性工程，控制著黃河91.2％的徑流量和近100%的輸沙量。
6月26日15時許，小浪底管理中心開發(fā)公司水工部年輕的工程師邵文強(qiáng)操控一架無人機(jī)向小浪底大壩進(jìn)水塔飛去。
小浪底水利樞紐無人機(jī)自主巡檢系統(tǒng)。水利部供圖
“這是今天的第四次無人機(jī)巡檢。”邵文強(qiáng)說，“人工巡檢很難到達(dá)進(jìn)水塔前，但是無人機(jī)巡檢就很方便。”
2024年9月，小浪底管理中心在小浪底工程和配套工程西霞院水庫各設(shè)置了一套無人機(jī)自主巡檢設(shè)備，針對兩站的水工建筑物、滑坡體等進(jìn)行無人機(jī)巡檢，并實(shí)時輸出巡檢報告，推動巡檢模式向數(shù)字化和智能化方向轉(zhuǎn)變。
“像對山體滑坡體的日常巡檢，由兩周一次提高到一周一次。”26日無人機(jī)3次巡檢發(fā)回了水面漂浮物、邊坡長草、落石等15項(xiàng)告警信息。
與智能化巡檢系統(tǒng)一起建起來的還有3臺測雨雷達(dá)監(jiān)測庫區(qū)“云中雨”，對3201支儀器進(jìn)行補(bǔ)充完善和自動化升級改造，在255個關(guān)鍵部位測點(diǎn)建立監(jiān)控指標(biāo)體系，架設(shè)572個高清數(shù)字?jǐn)z像頭對大壩、進(jìn)水塔等核心生產(chǎn)區(qū)域24小時全覆蓋監(jiān)控……“聚焦‘天空地水工’一體化監(jiān)測感知體系建設(shè)，我們不斷加強(qiáng)工程安全、水沙和庫區(qū)的監(jiān)測，”小浪底管理中心開發(fā)公司生產(chǎn)技術(shù)部部長王忠強(qiáng)說，“爭取及時、精準(zhǔn)掌握水庫上下游、左右岸的全面信息。”
二變：預(yù)知未來的智能“哨兵”
“沿河人員請注意，小浪底水庫正在進(jìn)行泄洪放水作業(yè)，河道水位將迅速上漲，請盡快撤離河道，保護(hù)自身安全、財產(chǎn)安全。”2024年10月11日，小浪底工程和西霞院工程的泄洪預(yù)警廣播系統(tǒng)正式上線，通過數(shù)字化設(shè)施賦能管控水域日常監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)了“24小時站崗、危險自動報警、遠(yuǎn)程喊話驅(qū)離”。
“在今年調(diào)水調(diào)沙以及汛期期間，這套泄洪預(yù)警廣播體系可以有效發(fā)揮作用，提醒下游人員及船只遠(yuǎn)離危險區(qū)域。”李立剛說。
小浪底管理中心以數(shù)字孿生水利建設(shè)為先導(dǎo)，持續(xù)提升樞紐智能分析預(yù)測水平，在多個領(lǐng)域取得進(jìn)展：
——研發(fā)來水預(yù)報、防洪調(diào)度、水庫沖淤、庫區(qū)產(chǎn)匯流等11個水利專業(yè)模型，可提前預(yù)判庫水位降幅、異重流運(yùn)動過程、庫區(qū)沿程沖淤變化、工程安全性態(tài)等，對調(diào)水調(diào)沙全過程進(jìn)行預(yù)演，提前做好相關(guān)應(yīng)對措施。
——針對255個工程監(jiān)測關(guān)鍵部位測點(diǎn)建立監(jiān)控指標(biāo)體系，實(shí)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)分級預(yù)警。調(diào)用防汛調(diào)度、大壩安全有關(guān)模型滾動推演計(jì)算，形成大壩安全預(yù)報成果，有效支持大壩安全會商決策。
——利用AI識別模型對庫區(qū)每月衛(wèi)星遙感影像進(jìn)行識別處理，智能提取出“四亂”問題變化圖斑。建立圖上核驗(yàn)、現(xiàn)場核查、現(xiàn)場審核業(yè)務(wù)流程，顯著提升庫區(qū)管理效率。
“我們利用科學(xué)技術(shù)加強(qiáng)對工程狀態(tài)的分析預(yù)測預(yù)判，確保風(fēng)險隱患早預(yù)測、早發(fā)現(xiàn)、早處置、早消除。”王忠強(qiáng)說。
三變：工程管家手中的“利器”
數(shù)字孿生小浪底集控中心。水利部供圖
在小浪底集控中心，小浪底管理中心開發(fā)公司集控中心數(shù)字孿生應(yīng)用科科長賈春雷正在電腦上根據(jù)第二天的調(diào)水調(diào)沙方案推演計(jì)算未來水位升降、異重流運(yùn)動、庫區(qū)沖淤和工程安全等。“以前靠傳統(tǒng)信息系統(tǒng)無法預(yù)測！”賈春雷說，現(xiàn)在有了數(shù)字孿生系統(tǒng)最快7分鐘可以得到結(jié)果。
快速的秘訣在于“數(shù)字孿生小浪底平臺”建設(shè)。
小浪底管理中心按照“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力”的要求，于2023年在水利系統(tǒng)率先建成了數(shù)字孿生小浪底平臺，成立小浪底集控中心，實(shí)現(xiàn)樞紐水、沙、電統(tǒng)一調(diào)度，水調(diào)、閘門、機(jī)組、供水、供電等多目標(biāo)統(tǒng)一管控，多專業(yè)聯(lián)合研判，達(dá)到“一屏全覽、一廳統(tǒng)管”。
“數(shù)字孿生小浪底平臺和集控中心投運(yùn)后，樞紐防洪、調(diào)水調(diào)沙運(yùn)用等預(yù)報、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案能力大幅提升。”小浪底管理中心水量調(diào)度處處長李鵬說，“水庫調(diào)度指令處理時間從30分鐘縮減至5分鐘。”
近年來，通過持續(xù)迭代優(yōu)化數(shù)字孿生小浪底平臺，數(shù)據(jù)底板不斷夯實(shí)，模型計(jì)算精度明顯提高，正算反算功能逐步完善，小浪底調(diào)水調(diào)沙調(diào)度更為科學(xué)高效。
水少沙多、水沙關(guān)系不協(xié)調(diào)，是黃河復(fù)雜難治的癥結(jié)所在。來自水利部黃河水利委員會的數(shù)據(jù)顯示，通過多年的調(diào)水調(diào)沙，黃河下游“地上懸河”河床明顯下降，累計(jì)輸沙入海35億噸，下游河道主河槽平均降低3.1米，過流能力從不足1800立方米每秒增大到約5000立方米每秒，大大提高了河道行洪輸沙能力，黃河之懸終究會迎來解決的一天。
“黃河寧，天下平。”小浪底管理中心黨委書記、主任孫長安表示，小浪底人將以智慧和擔(dān)當(dāng)，持續(xù)推動小浪底水利樞紐建設(shè)“安全大壩、生態(tài)大壩、智能大壩”，為黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展做出貢獻(xiàn)。