福州溪源水库（受访单位供图）
溪源溪小流域数字孪生技术（记者 陈旻 摄）
九龙江北溪数字孪生技术（记者 陈旻 摄）
漳州九龙江北溪水闸（受访单位供图）
核心提示
2021年，水利部发布《关于大力推进智慧水利建设的指导意见》，指出到2025年，全国将建成包括闽江在内的七大江河数字孪生流域。
作为“数字中国”与水利建设的排头兵，福建率先开启了探索，福州溪源溪小流域（溪源水库）、九龙江北溪两个数字孪生项目于2022年启动建设，入选水利部数字孪生流域建设先行先试试点。目前，两个项目均已建设完成，同时水利部中期评估均为优秀，溪源溪小流域（溪源水库）数字孪生试点项目获选水利部优秀案例。
近日，记者来到溪源溪流域、九龙江北溪流域，感受数字孪生流域项目如何为防洪防汛、水资源调度提供信息技术支撑，为智慧水利带来“可视、可感、可知”的数字化、可视化应用。
智慧测报，防洪更及时
数字孪生技术通过计算机的强大算力，更精准测算出可能出现的险情
什么是数字孪生流域？近日，记者走进福州市水利局综合调度指挥大厅，大屏幕上，虚拟仿真的溪源溪从福州永泰县赤岸发源，一路汇集类雷头溪、大清坑溪、可溪，经过一堤、一库、三河、三站、五闸，从闽侯县上街镇倒著自然村入境，至上街镇马排村汇入南港。屏幕上还清晰叠加着当地的实时雨情、水情、气象预报等监测数据，及各水库、关键节点的断面水位、气象、周边经济社会信息等数据。
溪源溪，福州市闽江下游南港的一条小支流，河长43公里，流域面积208平方公里，是福建省暴雨中心区，暴雨强度大，洪水暴涨暴落，易突发山洪。在2005年“龙王”台风、2007年“圣帕”台风期间，溪源溪流域曾发生严重内涝。此后，溪源溪流域防洪排涝工程体系逐步完工，为流域防洪防涝打下了坚实基础。“溪源溪流域流经闽侯上街镇、福州高新区，沿途汇集福州大学城的涝水。”福州市水利局副局长陈异介绍说，该流域防洪减灾意义重大。
眼前的这套系统，在防御今年9月的“海葵”台风中发挥了作用。9月5—7日，受今年第11号台风“海葵”的严重影响，溪源溪流域遭遇强降雨。数字孪生项目虽是试用，但威力初显。
“预报显示，溪源水库最大入库洪峰将达到每秒1290立方米，最高库水位99.32米，超汛限水位14.12米，水库24小时洪量为2208万立方米，48小时洪量为3265万立方米……达到百年一遇洪水标准。”福州溪源溪小流域（溪源水库）数字孪生项目承建单位——四创科技有限公司的项目负责人陈炜回忆起当时的情形。
根据不断滚动的水雨情预测、预报和预警，9月4日12时，溪源水库管理处启动防御台风、暴雨Ⅲ级应急响应。根据预报的水雨情变化趋势，这套数字孪生系统生成了调度方案，建议溪源水提早预泄腾库，并逐步加大预泄流量。参考预案与实际水情，9月5日零时，水库将预泄流量提高到了泄洪洞的最大允许过流量——每秒93.8立方米。
9月5日5时，溪源水库最大入库洪峰达1290立方米/秒。结合滚动生成的预案，溪源水库及下游流域的各个闸站展开联合调度。5时30分起，水库溢洪道五孔闸全部开闸泄洪，成功削减洪峰1135立方米/秒，削峰率达88%，最大程度减少了下游洪涝灾害损失，保障了人民群众生命财产安全。
“说明系统可为防洪减灾提供有力支撑。”陈炜说，随着在未来实战中的进一步优化，预报、预警、预演、预案将越来越精准，全面提升溪源溪小流域山洪灾害防御能力，为江河安澜筑起一道“数字屏障”。
“减少台风和暴雨带来的溪源溪小流域洪涝灾害损失，保障溪源溪小流域公众生命财产安全，就是数字孪生项目的主要目的。”陈异说。
上游某条支流上空降下的一场雨，可能对几十公里外的城区产生什么影响？这样的“蝴蝶效应”如何发生，以往靠的是人工现场查看与历史经验，往往有人力难及之处；而数字孪生技术，则通过计算机的强大算力，更精准测算出可能出现的险情。
今年5月份举行的2023年福建省水旱灾害防御综合演练中，该项目通过算力，推演出其中的“蝴蝶效应”过程。
“根据预报，未来24小时，溪源溪流域和闽侯上街区域普降暴雨，平均过程雨量达300毫米，局部将超过450毫米。预测溪源溪流域上游将出现山洪，下游受闽江潮水顶托，大学新区可能出现严重内涝，建议对溪源溪流域库、湖、闸、站进行联合调度！”当指挥调度中心接到预报，溪源溪小流域（溪源水库）数字孪生的“四预”（预报、预警、预演、预案）应用立即作出反应——
水库自动预报显示：溪源水库当前水位84.19米，入库流量690立方米/秒，出库流量120立方米/秒，根据预测，1个小时后即5：00入库洪峰流量将达900立方米/秒，超过10年一遇。
系统实时监测水雨情、水库水位及汛情动态，预警系统滚动开展了洪水预报、发送山洪预警单。
结合洪水预报结果，根据设定的预警阈值，溪源溪流域数字孪生平台对流域内超警水文站点、超汛限水库、超警/超保河段等存在致灾风险区域告警。
参考方案迅速生成：采用“泄洪洞+坝顶溢流”的组合泄洪方式，泄洪洞的设计流量每秒120立方米，根据下游河道安全过流能力，溪源水库按每秒300立方米泄洪，错峰叠加区间洪水，预计榕桥水闸水位7.1米，下游行洪安全，不会出现洪水漫堤。
“模拟了山洪灾害监测预警、溪源溪流域联合调度等场景，溪源溪流域数字孪生项目在水旱灾害防御综合演练试运用中取得良好成效。”福州市水利局副局长陈异说。
自动计量，调水更精准
精细化调度既能保障下游城市不“渴”，也不浪费水源，保障枯水期用水
近日，记者来到福建省九龙江流域中心北溪水闸调度中心。调度中心位于九龙江北溪河口、漳州市台商投资区与龙海区交界处的郭洲头，管理着九龙江北溪最后一级控制性水闸工程——北溪水闸，它是九龙江北溪引水工程的龙头。深秋时节，开阔水面上白鹭不时飞过，这里的水质常年优良，是厦门原水供应的枢纽中心，承担着厦门80%的原水供应。
“流域降水年内分配不均，丰、枯水季节的径流量悬殊。”福建省九龙江流域中心副主任林建洪介绍说，枯水期如何合理利用水资源、保障供水安全，成为九龙江流域工作的重点和难点。
2022年10月，数字孪生九龙江北溪项目启动建设，这是全国第一批数字孪生流域试点中唯一将水资源配置与调度管理作为重点之一的试点项目。
九龙江流域中心副总工余启成介绍说，项目平台汇聚了82个水位监测、52个雨量监测、6个水质监测、3个藻类监测、32个流量监测、186个视频以及水工程信息等数据资源，还要考虑的因素包括万安、白沙、枋洋等周边水库的蓄水情况，厦门、漳州及龙岩市的生活、工业、农业及生态需水情况……
如何对大量水利工程实现互联互通、系统调度，既能保障下游城市不“渴”，也不浪费水源，保障枯水期用水，这样“烧脑”的精细化调度，需要信息化的助力。
经过半年建设，数字孪生九龙江北溪项目逐步成型。今年4月，“数字孪生九龙江北溪”项目成功上线了流域防洪、水资源综合调度、工程综合运行管理等应用场景。
在北溪水闸调度中心大屏幕上的“水资源调度与管理系统”，除了北溪引水工程左、中、右三条干渠的实时水量，还密布