據新華社6月28日消息，據水利部統(tǒng)計，入汛以來，廣東、廣西、江西、湖南、福建、黑龍江、新疆等21個省份共有538條河流發(fā)生超警以上洪水。當前，廣西、湖南、江西、浙江、黑龍江等13個省份仍有60條河流維持超警，洞庭湖湖區(qū)、鄱陽湖湖區(qū)、太湖周邊河網區(qū)有28站水位超警。其中，長江中下游及江南部分地區(qū)強降雨持續(xù)性、極端性和致災性凸顯。面對今年大江大河汛情異常提前，中小河流洪水頻發(fā)重發(fā)的嚴峻形勢，全國多地已調集大量人力物力財力進行應對。此外，上游新聞注意到，不少高新技術也悄然應用于防災減災的實際工作中，“最強大腦”“數(shù)字孿生”“算法模型”等正助力各地應對洪澇災害并開始展現(xiàn)效果。
6月26日，長沙市天心區(qū)沿江的河堤上，街道工作人員和村民24小時輪崗值守排查險情。中新網
數(shù)“智”賦能>>>
“最強大腦”“數(shù)字孿生”“算法模型” ，是今年防汛抗洪中，在大數(shù)據方面較為亮眼的應用創(chuàng)新。
數(shù)字孿生發(fā)揮“四預”體系功能
今年入汛以來，廣東省境內北江流域先后發(fā)生多場強降雨過程，汛情來得早、來得猛。4月16日至23日，受大范圍強降雨影響，北江流域發(fā)生2024年第2號洪水并發(fā)展成特大洪水。在此過程中，水利部門充分利用廣東智慧水利一期工程（簡稱“智慧水利工程”），通過數(shù)字孿生與空天遙感技術實戰(zhàn)，支撐水工程智能調度與災情監(jiān)測，強化智慧水利科技賦能防汛決策，有力防御了北江特大洪水。
智慧水利工程的核心是數(shù)字孿生流域。據悉，數(shù)字孿生北江系統(tǒng)基于省級數(shù)字孿生平臺，聚焦“防洪工程體系聯(lián)合優(yōu)化調度”，完成了數(shù)據資源、模型算法和三維仿真整合，經過多輪實戰(zhàn)，在本次防御北江2號洪水中再次投入實戰(zhàn)化應用。
實戰(zhàn)中，數(shù)字孿生北江發(fā)揮了“預—預警-工—調度-河—演進-風—研判-預案執(zhí)行”的“四預”體系功能，實現(xiàn)了全要素監(jiān)視分析、實時滾動超前預報、水工程聯(lián)合調度、多要素風險評估以及智能化預案推選等智慧化防洪管理，為北江2號洪水的防汛指揮提供重要支撐。
北江大堤。南方+
在北江本輪洪水防御中，智慧水利模型平臺利用氣象降雨數(shù)據，逐小時開展預見期為72小時的洪水滾動預報預演，提前兩天半預報將發(fā)生特大洪水。4月19日17時，基于當時的氣象降雨，數(shù)字孿生北江水文模型預報48小時之后大部分產流區(qū)面雨量超過200毫米，預演結果顯示北江石角站22日可能出現(xiàn)19300立方米每秒洪峰流量。根據預演結果，省水利廳比選優(yōu)化調整水庫調度方案，精準削峰錯峰，調度北江干支流水庫提前預泄，成功將北江洪水量級控制在北江大堤安全泄量以內。
“隨著降雨和水情快速變化，智慧水利模型平臺持續(xù)開展預報作業(yè)，可在數(shù)分鐘內完成水庫多種方式模擬調度計算。”省水利廳相關負責人介紹，在洪峰進入飛來峽庫區(qū)的關鍵時刻，模型精準預報了飛來峽入庫流量確定了飛來峽控泄調度目標，為會商調度提供重要決策依據。
“最強大腦”實現(xiàn)水位厘米級調度
“一個流量、一方庫容、一厘米水位”的精細調度，這是水利部對防洪工程科學調度的具體要求。
水利部長江水利委員會（以下簡稱長江委）水旱災害防御局調度處王學敏介紹，從2012年起，長江流域水工程聯(lián)合調度的基礎研究、能力提升、信息化建設、體制機制、調度實踐等方面持續(xù)深化完善。至2024年，納入聯(lián)合調度的水工程已拓展到127座，其中控制性水庫53座，基本形成了以三峽水庫為核心、金沙江下游梯級水庫為骨干，金沙江中游群、雅礱江群、岷江群、嘉陵江群、烏江群、清江群、漢江群、洞庭湖“四水”群和鄱陽湖“五河”群等9個水庫群組，總調節(jié)庫容1169億立方米，總防洪庫容706億立方米。
在長江水利委員會，借助長江流域控制性水利工程綜合調度系統(tǒng)這一“最強大腦”，就能實現(xiàn)厘米級水位精細調度。系統(tǒng)包括大數(shù)據信息平臺和業(yè)務應用系統(tǒng)兩部分，集合流域情勢分析、流域水模擬和調度業(yè)務分析等主要功能，支持防洪、水量、泥沙、水生態(tài)等9大調度業(yè)務。該系統(tǒng)的運用，進一步提高了長江流域調度決策智能化水平，進一步強化流域水工程統(tǒng)一聯(lián)合調度。
長江流域納入聯(lián)合調度的53座控制性水庫示意圖。長江委供圖
長江委水文局預報中心信息室主任秦昊介紹，綜合調度系統(tǒng)首先匯集了大量信息，包括流域、干流、支流各處的水位、流量，流域內堤防、水庫、蓄滯洪區(qū)、洲灘民垸等防洪工程信息，甚至含沙量、鹽度、蒸發(fā)過程等等，并進行了信息數(shù)據的融合，集成了徑流洪水模擬、水工程調度、調度推演，洪水調度、水資源調度、生態(tài)調度、泥沙調度等功能模塊，可以對流域各方面狀況進行智能化模擬，生成各種調度方案，分析其利弊，以供會商決策。
例如，一個水庫在什么時間應該設定多大的出庫流量，必須滿足流域水工程聯(lián)合調度運用計劃、工程調度規(guī)程等要求，又要考慮適時動態(tài)變化的水雨情，既要考慮防洪的需求，還要考慮供水、發(fā)電、生態(tài)、航運等方方面面的需求，實現(xiàn)近中遠期的協(xié)調、多目標的綜合調度。
6月25日，三峽水庫的出庫流量達到24000立方米每秒，就是因為根據預報，未來十天有連續(xù)強降雨過程，為控制防洪風險，協(xié)調上下游關系，通過模型模擬分析后得出的科學結論。
算法模型成功預測積水澇點
7月2日，持續(xù)了半個多月的“暴力梅”終于“賽場休息”，久違的陽光露了頭。
防汛工作“喘息”的間歇，在杭州市臨安區(qū)綜合行政執(zhí)法局綜合指揮中心，杭州師范大學的科研團隊和指揮中心工作人員，忙著開展汛期復盤。
復盤的主要工作，是一一核驗梅汛期臨安主城區(qū)的預警積水點位和實際發(fā)生積水的點位是否相符，來驗證UFIM模型（城市復雜地表暴雨內澇智能模型）預測的準確性。
“借助UFIM模型的算法，結合實地巡查，我們共排查出了109個積水點位，除少數(shù)管網堵塞等不可抗力因素外，其余積水點位都是借助UFIM模型實現(xiàn)了精準預警，有的積水點是管徑狹窄所致，有的則是雨水篦子不足導致……預測準確率達75%以上。”模型研發(fā)團隊成員、杭州師范大學教授胡潭高介紹，接下來，會把這些“薄弱點”提供給臨安有關部門，建議在后續(xù)加以改進。
據了解，UFIM模型覆蓋了臨安主城區(qū)錦城、錦北、錦南、玲瓏街道的部分區(qū)域，建模面積25余平方公里，涉及管網長度達到74余公里，包含了8000多個雨水管網節(jié)點。
2024年6月23日9時-11時積水深度專題圖。杭州日報
UFIM模型接入了氣象部門未來2小時的天氣預報數(shù)據、精細的地形數(shù)據和雨水管網數(shù)據“三類數(shù)據”，在模型中通過算法模擬出未來1.5小時的城市雨水管網負荷情況，并繪制出地面積水空間分布圖。借助UFIM模型算法，汛情期間，指揮中心每隔一小時，就會匯總UFIM模型信息，發(fā)布汛期簡報（包含短時降雨預報、雨水管網預報、地面積水預測、綜合研判等信息），確保能及時、準確地提前預測未來1.5小時內建模區(qū)的雨水管網、地面積水情況，提前預判積水點，及時地進行汛期排澇指揮調度。
借助這一數(shù)字化洪澇預警系統(tǒng)，在過去一周的“暴力梅”期間，UFIM模型就曾立過“大功”。
6月23日中午12時許，“暴力梅”剛剛拉開“雨幕”，UFIM模型就做出預警：玲瓏老街209號附近，一個半小時內積水深度預計將達到7厘米。“玲瓏老街區(qū)塊，一直是積水隱患點，又沒有監(jiān)控，屬于監(jiān)測盲區(qū)。UFIM模型給出預警后，當天下午1點35分，我們立即聯(lián)系了搶險人員和排水車輛趕赴現(xiàn)場提前豎起警示牌，及時排水。由于排澇工作跟進及時，處置得當，提前解除了積水隱患。”綜合指揮中心工作人員介紹，過去一周，UFIM模型成功預測臨安城區(qū)積水澇點30余處，為城市防澇提前預判，提供高效決策和快速反應處置能力。
硬件創(chuàng)新>>>
除了以大數(shù)據、算法及仿真技術為代表的防汛輔助決策工具的運用，防汛搶險的硬件也在不斷創(chuàng)新發(fā)展。
新型防淤堵減壓井成套技術成功運行多年
在長江科學院展廳，長江科學院土工所副所長崔皓東介紹了長江科學院科技創(chuàng)新成果——新型防淤堵減壓井成套技術。
管涌是長江堤防最常見也是危害最大的險情之一，至今仍是堤防安全的重要威脅。崔皓東介紹，長江中下游堤防堤基多為二元結構地層，上層為弱透水覆蓋層，下層為深厚的強透水砂層或砂礫石層，汛期高水位在堤內地層形成承壓水，地表薄弱處受承壓水頂托，易發(fā)生管涌險情。
長江科學院自20世紀60年代就開始了減壓井防治管涌的研究，80年代起開展持續(xù)攻關，在1998年洪水后堤防除險加固工程中，首次提出了過濾器可拆換式減壓井技術并獲得專利。近年來經過不斷改進，逐步形成了完整的新型防淤堵減壓井成套技術，實現(xiàn)了減壓井防淤堵、根治管涌、便于維護、智能監(jiān)測、智慧預警和長效服役。
漢江遙堤減壓井安裝現(xiàn)場。長江委供圖
“傳統(tǒng)減壓井運行兩三年之后就可能發(fā)生淤堵，甚至完全喪失排水減壓功能。”崔皓東介紹，針對傳統(tǒng)減壓井的弊端，長江科學院自主研發(fā)的過濾器可拆換式新型減壓井，采用雙濾層結構，讓淤堵發(fā)生在可拆換過濾器濾層，大幅延緩減壓井淤堵進程。減壓井功能衰減時，可通過清洗或更換過濾器，立即恢復功效。該項技術經鑒定達到國際領先水平，先后榮獲湖北省科技進步獎二等獎、國家科技進步獎二等獎，并被列入2023年水利部實用先進技術重點推廣目錄。
崔皓東介紹，目前該技術產品已更新至第四代，可實現(xiàn)汛期減壓井性態(tài)智能化監(jiān)測及預警功能。截至目前，新型防淤堵減壓井成套技術已成功應用于荊南長江干堤、陽新長江干堤、安慶長江堤、九江長江干堤、漢江遙堤等險工險段，其中，荊南長江干堤新型減壓井已成功運行20年，經受住多次長江洪水考驗，社會效益顯著。
除了該項技術，長江科學院近年來還研發(fā)了網模卵石排護底、寬縫加筋生態(tài)砼護坡、背包便攜式充水圍井技術等新型生態(tài)護岸材料和支撐水旱災害防御的一系列新技術。
防洪閘替代沙包構筑“鋼鐵屏障”
4月21日以來，廣東清遠市清城區(qū)普降暴雨，不少低洼地段被水浸。在清城區(qū)飛來峽鎮(zhèn)上下渡街和江口大街的交匯處，一道長達200米的組合式防洪閘樹立在街道中間，擋板外上下渡街的低洼處水深已超1米，墻內江口大街并沒有明顯積水，成功阻擋洪水蔓延。
“鋼鐵屏障”。南方+
“板和板之間有一層防水膠條，讓我們在低洼易澇點上加了一道保險閘。”飛來峽鎮(zhèn)相關負責人介紹，相比以往堆沙包的方式，可拆卸式防洪閘為鋁合金材質，可以快速構筑“鋼鐵屏障”防洪抗洪。整個防洪閘可以加裝15塊板，每塊板是20厘米，也就是說可以攔截3米高的洪水。
“當天上午花了4個小時就把這道墻豎起來了。”飛來峽鎮(zhèn)相關負責人介紹，防洪閘具有靈活鋪設、安裝簡易快速和儲存搬運便利等運用特性。
“鐵塔哨兵”為防汛抗災贏得寶貴時間
近期，湖南省連續(xù)遭受強降雨侵襲，防汛形勢嚴峻。在這場與大自然的較量中，一座座鐵塔矗立在城市與山林之間，猶如一個個忠誠“哨兵”。它就是湖南省自然資源廳的防汛“秘密武器”——“鐵塔哨兵”系統(tǒng)。
這一系統(tǒng)如同防汛“千里眼”，能夠智能發(fā)現(xiàn)河湖汛情、山體滑坡等地質災害，為防汛人員提供了精準的數(shù)據支撐。據統(tǒng)計，6月19日至25日，“鐵塔哨兵”系統(tǒng)共智能發(fā)現(xiàn)河湖汛情112處、山體滑坡5處，為防汛抗災贏得了寶貴時間。
“鐵塔哨兵”監(jiān)控畫面。瀟湘晨報
近日，湖南省自然資源廳已將“鐵塔哨兵”系統(tǒng)部署至省長值班室，據了解，下一步，省自然資源廳將結合氣象、雨量傳感器設備數(shù)據，進行人工智能技術研發(fā)，實現(xiàn)汛情預判相關模型研發(fā)，讓湖南省全省防汛指揮調度更及時、更科學。
水文監(jiān)測科技基礎不斷夯實
氣象衛(wèi)星、天氣雷達、測雨雷達、航空遙感、激光雷達、智能傳感等現(xiàn)代監(jiān)測技術，為雨水情監(jiān)測預報提供了先進的感知手段；降雨預報、產匯流、洪水演進等數(shù)學模型的研發(fā)應用以及大數(shù)據、人工智能、云計算等技術的迭代更新，為雨水情監(jiān)測預報提供了算法支撐和算力保障。
“當前，新一輪科技革命和產業(yè)變革加速演進，特別是以數(shù)智融合應用為驅動的新技術快速發(fā)展，為推進水文現(xiàn)代化提供了強勁推動力和支撐力。”水利部水文司司長林祚頂介紹，自去年以來，水利部不斷強化氣象衛(wèi)星和測雨雷達產品研發(fā)，開展強降雨定量化預報預警。積極推進測雨雷達組網建設，湖南、四川等省水利測雨雷達精準監(jiān)測，有效預警。全國水文規(guī)劃實施和京津冀等地水文設施災后恢復重建，監(jiān)測站網不斷加密，大大提升超標準洪水測報能力。
同時，強化預報、預警、預演、預案“四預”措施，加強流域產匯流、洪水演進水動力學模型研發(fā)，建成多源空間信息融合的洪水預報系統(tǒng)，具有“四預”功能的數(shù)字孿生水利體系初步構建。
水利部信息中心副主任錢峰說，當前，我國已基本建立完備洪水感知體系?？梢詫＞€調度23顆衛(wèi)星影像、2500架無人機航攝數(shù)據、15638個視頻級聯(lián)級控點位監(jiān)控信息，并與15.5萬個地表水文報汛站融合構建“天、空、地、水、工”五位一體監(jiān)測感知體系，具備滾動跟蹤洪水演進、全方位實時感知洪水態(tài)勢的能力。下一步，水利部門將進一步加大人工智能等新技術新方法在水文情報預報領域的創(chuàng)新應用，努力提升防洪“四預”業(yè)務能力和水平。
科技的進步，極大地提高了洪澇災害監(jiān)測、預警效率，但并不意味著過去行之有效的一些做法就要退出歷史舞臺。6月26日，湖南省減災委員會辦公室發(fā)布通報，對近期12起成功避險案例予以通報表揚。從這一批成功避險案例中，可以發(fā)現(xiàn)一個共性，都是通過“雙腳”的巡查，及時發(fā)現(xiàn)隱患，并及時上報、及時處置，從而避免了悲劇發(fā)生。
6月26日，長沙市天心區(qū)沿江的河堤上，街道工作人員和村民24小時輪崗值守排查險情。中新網
越來越多的防汛“黑科技”正在被應用，但要適應和吃透大自然的復雜性，仍需要時間。先進的技術、科學的制度，最終都是要靠人來落到實處發(fā)揮效果。換句話說，就是防汛不僅僅要防洪水猛獸、次生災害，更要防人的麻痹思想、粗心大意，以及防危機意識和責任意識淡薄。
“當前，或許人的‘雙腳’仍是最靠譜的，只有該查的地方查到位，該報的內容報及時，該處置的時候夠果斷，才能真正防患于未然，打好防汛抗災這場硬仗。”紅網在評論中表示。
新聞多一點：
中國氣象局發(fā)布氣象預報大模型
另據“中國氣象局”微信公眾號消息，6月18日，中國氣象局發(fā)布人工智能全球中短期預報系統(tǒng)“風清”（以下簡稱“風清”大模型）、人工智能臨近預報系統(tǒng)“風雷”（以下簡稱“風雷”大模型）和人工智能全球次季節(jié)—季節(jié)預測系統(tǒng)“風順”（以下簡稱“風順”大模型）。
該模型具有大氣強物理融入和可解釋性，在實現(xiàn)高效計算的同時，可為預測結果提供物理可解釋性依據，自動挖掘包括天氣系統(tǒng)內在的物理演變。該模型的訓練過程緊密結合物理守恒特性，可有效提升長時效預報結果的活躍度。該模型采用可擴展的多時效優(yōu)化策略，可綜合考慮未來多天預報的效果，有效延長預報時效，不斷提升短中期預報效果。檢驗結果表明，該模型全球可用預報天數(shù)達到10.5天，超過歐美主流氣象預報大模型，尤其是在較長預報時效，具有更為明顯的優(yōu)勢。
