近期在主汛期的影响下,长沙频繁迎来雷阵雨。游客小常记得,7月中旬的一天晚上9点,一场暴雨来得很急,1分钟前还在解放西街道悠闲逛街的市民游客,瞬间四散到沿街店铺屋檐下,动作稍慢一点就会全身湿透。

他不知道的是,当时正结束一天工作靠在沙发休息的饶晟,连忙打开了手机,查看水位、流速、流量等变化后,确认影响不大才安心。

这个一下雨就心神不宁的人,是长沙市城区水文水资源局局长,负责㮾梨水文站等多个站点。“看一下总是安心些。现在在家就能看,而且通过数字孪生㮾梨水文站的智能‘四预’功能,出现异常情况也会自动提醒值班人员,比以前要一直盯着方便多了。”

△㮾梨水文站数字孪生平台

天气越是变化多端,水文人越是不能松懈,他们的重要使命之一,就是“预测”未来的水势变化,提供决策依据给相关部门,默默为人们的生命安全保驾护航。而饶晟所负责的㮾梨水文站,作为浏阳河汇入湘江的最后一个控制站,伫立在浏阳河畔66年,见证了一代又一代的水文人扎根在这,守护长沙几百万居民。

今年,他们迎来了重要的数智助手——通过海康威视智能物联技术构建的数字孪生平台,不仅让水文监测到的各种数据更加直观呈现,助力水文高效测报,还有智能“四预”(预警、预报、预演、预案)系统,使水文工作者应对紧急情况更加高效准确。此外,数字孪生平台联动了㮾梨水文站和上游的8个站点,初步打造了一条长达224公里的影像孪生浏阳河,为水文四预做出更全面的支撑。

水文工作“预”字当先

预报更是立身之本

饶晟的父辈也是水文人,小时候一下雨,父亲就消失不见了。“因为他要汛期值班,有时还要去乡下、野外测流,很担心。我见过洪水,那真是如猛兽,小时候觉得就像天塌了一样。”

而饶晟的父亲,出门在外所做事情的目的之一,就是为了预报水位。“预报可以说是水文的立身之本,根据水位、流量、降雨量等信息,来推断河里面的水会涨多高,在什么时间会涨到最高?给相关部门提供防洪抗灾措施的依据。”

在洪水面前,预报至关重要。2017年7月2日,饶晟始终铭记这一天。这天,他见证了㮾梨水文站1957年建站以来记录到的最高水位——40.98米,和站点预报的水位41米只相差0.2米。

这0.2米不仅意味着㮾梨水文站预报的精确,更意味着下游人民的安全。“我们预测不会超过41米,这是堤坝承受得住的范围。那个时候一方面相信自己的预报,一方面就怕水位万一有变化,那种压力你能想象吗?一旦垮堤,那影响的就是(长沙)主城区几百万人。所以那个时候我们就是紧盯着水位,一直守到洪水慢慢褪去。”

△㮾梨水文站的下游就是长沙城区

那半个多月,饶晟和所有同事吃住都在堤坝,24小时不分日夜,等他回到家,才想起来自己的胡子都没刮。那一刻,他有心酸,也有理解——他明白了父亲的突然“消失”,也明白他面对紧急情况下的义无反顾,因为这关乎的不是一个小家庭,而是千千万万人组成的大家庭。

从靠经验发现河水规律

到一屏掌握近20种数据科学分析

老一辈水文人,听着浏阳河声音几十年,靠经验就能判断河水的规律,一场雨下来,什么时候涨水,会涨多少水,都有迹可循。不过,如今变化多端的天气,加上水库、水电站等设施的建立,让“把脉”江河的规律,更需要科技手段。

△饶晟指导新人使用遥控测流船进行测流

现在,在㮾梨水文站数字孪生平台上,水文站工作人员通过可一键操控的无人机、自动缆道等智能设备,自动采集雨量、蒸发、水位等各项数据,为预报提供更全面的信息。并且以往这些设备归属平台都不一样,水文人需要打开不同的平台查看,然后再通过一番计算预测出数据,需要花费很多时间精力。

如今,近20种水文数据统一呈现在数字孪生㮾梨水文站一张图上,包括水位、流速、流量、蒸发量、湿度等,多维度多方面地掌握河流情况,辅助研判,让预报变得更直观、快速。

此外,数字孪生平台还能通过㮾梨水文站的降雨雷达、预报模型,自动预报未来三天内的水位变化,直观呈现在数字孪生的大屏幕上,让水文人提前心中有数。这样的预报不仅对防汛发挥作用,在抗旱、水资源开发利用等领域也有重要帮助。“比如这几年雨水比较少,水库就可以依据我们的预报,更精准地进行水库蓄水。”

未发生的洪水也能看见

智能“四预”让决策调度更及时

预报之外,预警、预案、预演对于紧急关头的水文工作推进都至关重要。除了数字孪生流域的建设,㮾梨水文站还联合海康威视接入了智能“四预”系统,让水文人处理紧急情况更加高效、准确。

比如进入汛期,水位多变,有时一场暴雨,就会让水位临近警戒线。虽然有24小时值班人员,但依旧有错过重要信息的可能。而智能“四预”系统可以实时监测水位变化,一旦“预报”水位达到警戒线,系统就会立马报警,并联动水文站的报警广播,及时通知工作人员做好应对措施。

一旦预警发出,系统会自动联动对应的处置预案,而且不同水位预警自动调用不同预案,可以帮助相关人员快速反应,及时落实应对措施。此外,结合预演功能和数字孪生技术,可以让水文站的工作人员直观看到假设状态下的洪水情况,在实景地图上直观呈现,对防洪决策、资源调度提供重要支撑。

从单个站到224公里流域

新技术点亮“影像孪生浏阳河”

当数字孪生复制到更多水文站点,就可以为更大范围的水利调度、防汛抗旱带来智慧。

今年,数字孪生㮾梨水文站系统内,将㮾梨水文站和浏阳河上游8个水文站的水位、流量等信息和现场视频数据统一接入,初步建立了一条224公里的影像孪生浏阳河水域,让整条流域的水雨情的变化更加直观地呈现。

“这样我们预测水文变化的时候,就更加地方便,而且考虑进去的因素也更加全面。”饶晟记得,以前查询上游的数据,要打开电脑系统一个个查询,如果上游无人站点的数据有异常,还得驱车几十公里去查看。如今,上游站点的视频、水文信息都可以在数字孪生平台上查看,大大节省了水文人的时间,提高了效率,并且为水文“四预”提供了更有力的支撑。

近些年来,水利部根据新阶段水利高质量发展需求,提出加快建设数字孪生水利的战略任务。在百年的水文时光里,新技术的到来、数字孪生水文站的建设就像一束光,照亮了浏阳河和66岁㮾梨水文站,也照亮了那些驻扎在河畔的水文人,继续坚守。