近年来,汹涌的雨带如期而至,大江大河、中小流域乃至城市“毛细血管”,无不面临洪水的严峻考验。在这场与自然的博弈中,科技正以前所未有的广度和深度介入防汛体系。然而,水有其独特的自然属性——它并非孤立存在,而是在一条绵延不绝的循环链路上紧密关联:山涧溪流汇聚成河,河流滋养城市又奔涌入海,降水、蒸发、径流周而复始。仅聚焦于某个单点水安全项目,对提升整体防御能力的效果提升往往不尽人意。“头痛医头,脚痛医脚”的传统模式,难以真正破解复杂多变的水安全问题。
正是深刻洞察了水的这一循环本质,贵仁科技作为国内智水科技创领企业,率先提出并实践了 “全域水安全防汛链路一体化体系” 的核心概念。我们认为,唯有将涉水全要素——从贯穿整个流域范围的大江河脉络到作为“毛细血管”的小流域、从调蓄水库到城市排水管网——视为一个有机循环的整体,进行统一规划、系统建模、协同调度,才能构建起真正智慧、韧性的水安全防线。
杭州样板:顶层体系化链路的设计尝试
杭州,这座贵仁科技的创立之地,凭借其得天独厚的 “山、丘、城、库”交织的自然环境优势和“创新实践先行”的城市基因,成为了这一体系化链路理念最佳、最完整的“样板间”和“试验田”。
接下来,我们将以“杭州脉络”为轴,聚焦其流域防洪的核心环节,分期为大家讲解贵仁科技如何依托前沿技术,以统一规划为蓝图,通过分布式场景落地,构建起覆盖“小流域-大流域-水库-城市”的防洪体系链路,探寻人与水安全和谐共处的新模式。
杭州市地处钱塘江下游,台风、暴雨、山洪、城市内涝风险叠加,“降雨预见期短、预报精度低、调度决策慢”曾是三大痛点。贵仁科技有幸与钱塘江流域管理中心、杭州市综合行政执法局、富阳农业农村局等单位融合共创,在覆盖全域的水安全顶层设计上,率先将“体系化链路”理念以项目部的形式嵌入进去,构建起以钱塘江为主动脉、覆盖全域涉水要素的防汛体系,打造了全国领先的“杭州样板”。
数字孪生钱塘江 ——体系化链路的“智慧中枢”与成果典范
作为体系化链路建设的关键中枢节点,“数字孪生钱塘江”项目是杭州全域水安全网络的核心调度引擎。钱塘江作为杭州母亲河,天然串联起上游山丘区、中游城市带与下游河口区,承接富阳等上游山洪传导,中游联动城市内涝防控,下游统筹潮汛顶托压力,形成“山洪-涝水-潮汐”全域贯通脉络,既是抵御洪峰的城市安全堤防,又是蓄滞削峰的关键调蓄区,更是跨流域水量调度的中枢通道,是整个杭州全域水安全链路中承上启下的核心节点。其独特的地理格局与功能集成,在扮演着至关重要的“智慧中枢”角色,是体系化链路建设的关键一环和成果集中体现。
智慧中枢——要素、模型、事件与数据驱动多维融合
- 要素驱动的高精孪生映射
贵仁科技对钱塘江流域内的涉水全要素及之间的相互关系,进行了高精度的物理+逻辑全息孪生建模。选择了富春江水电站以上流域作为本次洪水预报系统的建模区域。覆盖区域约31858平方公里,包含14个主要控制站点,23个大中型及以上水库群,涉及富春江、梅城、兰溪、金华等多个关键区域。在此范围内,完成了550公里河道孪生建模,构建311个水文子流域,划分20万个网格建立一二维耦合淹没模型;
- 模型驱动的数字孪生
数字孪生钱塘江以GRMS深度智水模型云为核心引擎,深度集成一二维水动力、水文、水工建筑等多维专业模型的强大计算与分析中枢,基于物理机制的高精度模拟,能够为精准模拟水循环过程、预测水情变化、评估工程效果提供坚实运算基础,以“四预”为核心的主动防控体系:“预报、预警、预演、预案”形成完整闭环。这不仅是目标,更是贯穿体系链路全过程的运行机制,确保从风险感知到决策执行的连贯性与主动性;
- 事件驱动的智能“正-反-正”演算法
面对突发暴雨、洪水等事件,体系具备快速响应能力。在考虑未来网格化降雨基础上,针对正向预报模拟中发现的局部超保证水位问题,通过定位下游控制站安全泄量约束,调用 AI 反算模型自动生成水库群协同调度方案,精准调整水库泄流时段、最大泄量及目标水位等,并通过预报模型进行模拟验证,给出最佳调度方案;
- 数据驱动的多维动态对比
系统持续进行监测数据、模型预报数据、历史数据、预案数据等多维度的动态交叉对比。通过数据驱动的对比分析,对模型准确性、发现潜在风险、触发预警和优化预案的关键环节进行验证,实现“用数据说话、用模型决策”的科学决策。
成效卓著 - 实战检验
·实现 23 座水库联合削峰,
将单方案生成时间从传统人工的30分钟压缩至 30 秒内;
·实现了流域"四预"方案的动态化,
将单次调度决策的黄金窗口期从 40 分钟延长至2 小时;
·使洪峰流量削减 15%-20%,
超保证水位站点数减少 60%以上;
·钱塘江洪涝损失率降至0.15%,
变水害为水利;
·“20220620”洪水洪峰水位预报误差仅5厘米;
精准支撑2023年“杜苏芮”台风期间新安江水库七孔削峰以及2024年暴力梅洪水防御实战等,显著提升流域调度效率有效减少损失;
·荣获水利部2023数字孪生水利建设十大样板。
数字孪生钱塘江的成功,不仅为杭州筑起了坚固的智慧防线,其积累的技术、数据和经验,更将无缝衔接至小流域山洪防治、城市内涝治理等相关环节,编织成一张覆盖全域、响应迅速、调度科学的水安全防护网。通过以流域为基线的数据共享共用,该体系基座能够实现全域防汛的主脉安澜,保障城域主水脉防汛平稳,为城域防汛体系中的其他水安全单元项目提供有效安全基础。
下一期,我们将深入杭州的“毛细血管”,聚焦贵仁科技如何运用前沿技术破解小流域山洪暴发难题,敬请期待!