水云間：智慧“大腦”佑河安
——提質數字孿生平臺 奏響高質量發展大河強音

文／許雅寧 曹麗偉

打開“云黃河·山東”，映入眼簾的是承載“智慧大腦”的一級界面，該界面中部為數字孿生平臺，兩側分列“2+N”智能業務應用系統，頂部、底部支撐服務體系依次排開，整體設計仿佛一對振翅，又似一方動感的駕駛艙，既寓意為母親河插上科技翅膀，也寓意山東黃河河務局將駕駛智慧之艙遨游大河上下。

2021年，水利部、黃委相繼提出“智慧水利”“數字孿生領域”建設理念，正式吹響了數字孿生流域建設的集結號。在這波向水利數字化建設發起的沖鋒中，山東黃河河務局以“需求牽引、應用至上、數字賦能、提升能力”為遵循，以數字化、網絡化、智能化為主線，以數字化場景、智慧化模擬、精準化決策為路徑，舉全局之力，融全局之智，建設以“三算（算據、算法、算力）+四預（預報、預警、預演、預案）”為內核的數字孿生山東黃河暨云黃河·山東平臺，搶先打通黃河水與智慧云之間的“天塹通途”，為新階段黃河流域高質量發展蓄勢賦能。

“數據+”：底座愈加堅實

靜坐辦公室，山東黃河信息中心副主任馬德輝輕點鼠標，一幅山東黃河流域孿生場景躍然屏上?！斑@是我們初步構建的虛擬山東黃河流域，透過系統場景可以身臨其境地全面掌握山東黃河流域的現狀、異常和趨勢，清晰掌握任一閘室的設備布局、關鍵數據和實時運行畫面，足不出戶，便可看到千里之外的景象，瀏覽并獲取流域水利工程實時情況和數據信息?！睂Ρ戎暗墓ぷ鳡顟B，馬德輝直言“技術改變未來”。

為采集實景三維圖像，山東黃河河務局數字孿生團隊用時數月，利用無人機、激光點云等設備和技術，根據《山東黃河地理空間數據傾斜攝影制作指導手冊》，采用外部數據集成共享、歷史設計資料搜集整理、現場實景拍照等方式，基本完成了流域內特定區域建筑物、河道、植被等圖像的數據采集。

山東黃河一張圖匯集山東段水文、監測、業務信息，累計集成山東黃河干支流29個基礎圖層、5個專業應用、3類15個水利對象，同步關聯地理坐標工程要素、業務詳情、監測數據，實時關聯壩垛斷面與三維模型，實現一鍵搜索自定義范圍內的防汛隊伍、倉庫庫存等有效信息。

山東黃河河務局數字孿生團隊基于水利部統一的L1級數據底板，獲取東平湖1:2000水下地形數據，采集山東黃河干流、東平湖蓄滯洪區和大汶河流域、黃河三角洲1.7萬平方千米的L2級中精度數據底板；建成黃河濟南段（建邦大橋至二環黃河大橋）28平方千米、東平湖與黃河干流連接區域10平方千米、濟南建邦大橋以西河段、濱州惠民標準化堤防、東明游蕩型河段、艾山卡口、金山壩7處重點河段的L2級高精度數據底板；建成潘莊、清河門、陳山口等14處重要水閘的BIM模型。多級數據底板一體集成匯入山東黃河大數據中心進行統一存儲、分級使用。

山東黃河一張圖

如今，全面升級的山東黃河一張圖和集成融合的三級數據底板，正是山東黃河河務局推動數字孿生山東黃河建設往實處走的重要一步。

“四預+”：引擎持續優化

“嘀嘀嘀——”警報驟響，山東黃河算法平臺發出紅色預警，類型指向涉水安全警報。數字孿生山東黃河算法工程師馮士賀迅速調取回傳圖像，顯示天橋黃河河務局八里控導13號壩有游人靠近河邊，自動發送“喊話”提醒指令：“水深危險！請勿靠近……”

兩年來，山東黃河河務局加大算法研發、深化算法應用。冰凌監測、浮橋拆除、壩岸坍塌、垃圾傾倒、水位識別5類成熟的智能識別算法已被廣泛應用于山東黃河188處工程關鍵部位；堤防工程隱患、非法擺攤、涉水安全、主溜線4類2023年新研發的智能識別算法試點應用于378處工程關鍵部位。從上9類智能識別算法均在山東黃河全域實現了樣本適用和算法通用試驗。此外，該局還研發了干流洪水過程預報、干流洪峰預報、東平湖調洪演算、大汶河降雨產流預測、水沙沖淤等7個水利專業模型，搭建山東黃河模型平臺，集成模型發布、方案生成等功能，實現統一管理和調用服務。

將“未知”變成“預知”，智能識別算法和水利專業模型為“云黃河·山東”提供了一條用數據說話的新路徑，正升級成為山東黃河精準化防汛的助手和參謀，在科技創新的新賽道上為黃河流域生態保護和高質量發展提供智力支持。

“險情發生時，通過實時數據和模型預測，全域指揮調度系統對防汛全信息統一調度和管理，確保防汛工作的科學性和精準性?！鄙綎|黃河河務局運用知識圖譜、向量數據庫等，感知水利對象，認知水利規律，搭建起覆蓋黃河水利全行業的知識平臺，營造了高效、便捷、安全的水利知識環境，為知識分析提供技術支持。

“示范+”：場景先行先試

“先以折線圖的形式展示水位、蓄水量的具體數值，再用水尺仿真模型和周邊的三維數字化場景作參考，更加形象、具體地模擬老湖水位的變化情況?！睌底謱\生山東黃河遙感工程師劉瑩正在規劃東平湖數字孿生“預演”場景的構建思路。

聚焦東平湖蓄滯洪區洪水工程改建后未曾經過洪水考驗、直觀評估洪水影響范圍和危害程度能力不足等短板，數字孿生東平湖數據底板集成關鍵水利要素，基于調洪演算模型，通過科學調度大汶河洪水和黃河分滯洪運用，實現融智能預報、動態預警、仿真預演、復盤評估為一體的防洪調度情景，完成東平湖洪水入湖、湖水位變化、水工程調度、河道洪水演進、淹沒情況等高保真模擬。目前，該建設成果已經在2023年黃委防御大洪水演習、2023年山東黃河防汛調度演練中得到應用，效果顯著。

數字孿生山東黃河濟南段典型場景定位“黃河干流直管工程、直管河道數字化場景樣板”，采集水上水下一體化精細數據底板，融合濟南段關鍵水利要素信息，實現重點區域不同洪水量級的“四預”應用；預報關鍵洪水要素，預警直達一線，預演洪水水位、流量、流場，實時分析漫灘風險、淹沒情況，匹配不同洪水量級下的處置預案。

東平湖和濟南段典型場景雙雙從最初的“有模有樣”逐步成長至如今的“虛實交互”。

“山東黃河河務局自主研發的數字孿生黃河建設模型、算法、場景，在思路上都是領先的，要把數字孿生黃河落實落地，為國家水網建設作出歷史性貢獻?！边@是水利部紀檢組組長王新哲調研山東黃河河務局信息化建設階段性成果給予的評價和期望，也是山東黃河河務局正在晉級的“賽道”和奔赴的“藍?！?。

終日乾乾，與時偕行。

面對智慧水利這道新“考題”，山東黃河河務局以科技創新蓄力，用攻堅精神作答，讓奔涌的黃河水與互聯網云時代深度交匯，一幅滿載“數、算、技、人、智”的數字黃河未來圖景正徐徐展開……