“馬雄孕育珠江水，智水安瀾潤流域！”12月10日，水利部珠江水利委員會在廣州發(fā)布珠江水利專業(yè)模型體系，集中推出34個深植珠江流域特色的實戰(zhàn)化場景模型。模型體系的成功發(fā)布標(biāo)志著數(shù)字孿生珠江水利建設(shè)邁上了新臺階。

科技興則水利興，創(chuàng)新強則治水強。習(xí)近平總書記強調(diào)要實施網(wǎng)絡(luò)強國戰(zhàn)略，對提升流域設(shè)施數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平提出明確要求。水利部部長李國英在今年數(shù)字孿生水利體系建設(shè)現(xiàn)場會上提出，數(shù)字孿生水利體系要以數(shù)學(xué)模型為核心，加快建設(shè)數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)。此次珠江水利專業(yè)模型體系的發(fā)布，正是珠江委堅決貫徹黨中央、國務(wù)院決策部署，全面落實水利部工作要求，將頂層設(shè)計轉(zhuǎn)化為治水實踐的生動詮釋，更是流域水利領(lǐng)域踐行科技自立自強戰(zhàn)略的重大突破。

歷經(jīng)多年攻關(guān)迭代與實戰(zhàn)淬煉，這套專業(yè)模型體系已成為數(shù)字孿生珠江的“智慧大腦”。珠江委主任吳小龍表示，珠江委深入貫徹黨的二十大和二十屆歷次全會精神，認真落實水利部“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)智賦能、提升能力”的數(shù)字孿生水利建設(shè)原則，大力推進數(shù)字孿生珠江體系建設(shè)，緊抓“數(shù)學(xué)模型”這一核心，強化“四預(yù)”功能實現(xiàn)，自主構(gòu)建集“1個模型管理平臺、2類基礎(chǔ)模型、‘2+N’場景模型”的珠江水利專業(yè)模型體系，實現(xiàn)數(shù)學(xué)模擬過程和物理過程“高保真”，賦能流域治理管理各項工作。

“智”戰(zhàn)洪水

筑牢洪（潮）防御精細化屏障

珠江流域（片）面積大、范圍廣、地形復(fù)雜、氣候差異明顯，復(fù)雜的流域干支流體系加大了洪水預(yù)報與預(yù)演難度；加之近年流域局地強降雨、超強臺風(fēng)等極端天氣事件頻發(fā)，流域洪（潮）防御挑戰(zhàn)升級。珠江委副主任何力勁介紹，珠江委以模型創(chuàng)新破局，自主研發(fā)的水利專業(yè)模型貫穿“四預(yù)”全過程，成為筑牢洪潮安全屏障的“中流砥柱”。

雨水情精準(zhǔn)預(yù)報是基礎(chǔ)。珠江流域多源耦合洪水預(yù)報模型接入實時水雨情數(shù)據(jù)，構(gòu)建從云中雨到落地雨的全鏈條、多模式數(shù)值模擬體系。珠江委水文局副局長錢燕介紹，該模型集成到珠江水旱災(zāi)害防御“四預(yù)”平臺，在珠江“22·6”特大洪水以及2024年珠江13場編號洪水應(yīng)對中，提前2天預(yù)報北江發(fā)生特大洪水，提前6小時預(yù)報汀江棉花灘水庫出現(xiàn)特大洪水，提前11小時預(yù)報桂江桂林站發(fā)生超歷史洪水，為水工程聯(lián)合調(diào)度贏得關(guān)鍵決策窗口期。

珠江流域多源耦合洪水預(yù)報模型

風(fēng)暴潮高精度模擬是前提。珠江河口風(fēng)暴潮多耦合實時模擬模型耦合臺風(fēng)風(fēng)場、潮流、徑流等多要素，可實時校正臺風(fēng)風(fēng)場和高精度滾動預(yù)報風(fēng)暴潮，最大增水預(yù)報誤差不超過0.5米。2022年至2025年，模型成功實現(xiàn)對“馬鞍”“泰利”“蘇拉”“摩羯”“樺加沙”等臺風(fēng)暴潮的精準(zhǔn)預(yù)報，風(fēng)暴潮位誤差在10%以內(nèi)，模型已應(yīng)用于粵澳科技創(chuàng)新聯(lián)合資助專題、大灣區(qū)海堤防風(fēng)暴潮標(biāo)準(zhǔn)及護坡工程措施研究等多項科研咨詢項目。

臺風(fēng)“韋帕”增水預(yù)報圖

洪水前瞻預(yù)演是保障。珠江委珠科院黨委書記、副院長楊芳表示，自主研發(fā)的hydroMPM模型率先在國產(chǎn)CPU—GPU異構(gòu)平臺實現(xiàn)“流域—干流—支流—斷面”洪水演進高速計算，3分鐘內(nèi)可完成北江流域未來3天洪水淹沒過程的前瞻預(yù)演。構(gòu)建潰口風(fēng)險推演系統(tǒng)，支持任意堤防潰口設(shè)置，模擬最不利情況下潰堤淹沒風(fēng)險，為避險轉(zhuǎn)移和風(fēng)險評估提供了精準(zhǔn)及時決策依據(jù)。

HydroMPM云建模

水庫群精細調(diào)度是關(guān)鍵。珠江水工程群聯(lián)合防洪調(diào)度模型以“繡花”精度開展流域水庫群聯(lián)合調(diào)度，創(chuàng)新研發(fā)多層次自適應(yīng)動態(tài)組網(wǎng)建模、靜動庫耦合調(diào)洪、“正向—逆向—正向”互饋推演技術(shù)，精準(zhǔn)判斷干支流各斷面洪峰出現(xiàn)時間，精確調(diào)度干支流水庫群，用好每一座水庫的庫容，最大程度發(fā)揮水庫群攔洪削峰錯峰作用。近兩年，模型助力攔蓄洪水814億立方米，減淹城鎮(zhèn)1747個，實現(xiàn)珠江防洪調(diào)度高效建模、精準(zhǔn)調(diào)度與科學(xué)決策，保障珠江流域防洪安全。

“智”壓咸潮

驅(qū)動水資源管理與調(diào)配高效化

受全球氣候變化影響，珠江流域旱咸災(zāi)害交織。2020年以來，珠江流域降雨持續(xù)偏少，東江、韓江來水持續(xù)偏枯，骨干水庫蓄水嚴重不足，遭遇60年來最嚴重旱情?！扒锒哼B旱、旱上加咸”嚴峻形勢直接威脅供水安全，水利部高度重視，錨定供水保障目標(biāo)，強化“四預(yù)”措施，筑牢當(dāng)?shù)?、近地、遠地梯次供水保障“三道防線”，水利模型正是這場抗旱保供水硬仗的“關(guān)鍵利器”。

錢燕介紹，在徑流預(yù)測環(huán)節(jié)，珠江流域多尺度徑流預(yù)測模型充分考慮氣候背景、降雨及江河來水實況、降雨預(yù)報等影響因素，集成多種預(yù)測預(yù)報方法，實現(xiàn)重要斷面、骨干水庫來水長中短期多尺度精準(zhǔn)預(yù)測。

在咸潮防控環(huán)節(jié)，珠江河口復(fù)雜河網(wǎng)多元交互咸潮預(yù)測預(yù)報模型可精準(zhǔn)預(yù)測重要取水口取淡幾率、短期逐時含氯度過程及河網(wǎng)區(qū)咸潮上溯情況，確定最佳壓咸水流量，預(yù)見期可達72小時；珠江河口高分辨率三維斜壓咸潮模型已實現(xiàn)珠江三角洲網(wǎng)河區(qū)主要河道、八大口門和外海沖淡水約11.2萬平方千米，范圍內(nèi)徑流、潮汐、風(fēng)等多動力耦合精準(zhǔn)模擬。

模型預(yù)報珠江河口咸潮上溯過程

在調(diào)度優(yōu)化環(huán)節(jié)，珠江“壓咸補淡”水資源調(diào)度模型可快速生成兼顧供水、發(fā)電、航運、生態(tài)等多方需求的“帕累托”最優(yōu)方案，創(chuàng)新實現(xiàn)流域當(dāng)?shù)?、近地、遠地梯次供水保障“三道防線”高效聯(lián)動。通過專業(yè)模型有效支撐珠江“壓咸補淡”應(yīng)急水量調(diào)度實施20余年，更推動流域水資源管理與調(diào)配大步邁向高效化、智能化。

珠江“壓咸補淡”水資源調(diào)度模型

“智”治流域強管理

支撐水利多業(yè)務(wù)融合智慧化

從大壩安全預(yù)判到工程智能巡檢，珠江委以模型創(chuàng)新為水利工程安全運行筑牢數(shù)字防線。基于大壩特性動態(tài)評價的工程安全智能預(yù)測模型以數(shù)據(jù)、機理、知識三元驅(qū)動，實現(xiàn)大藤峽工程安全性態(tài)在線診斷、預(yù)測和安全風(fēng)險分級預(yù)警，總體預(yù)測準(zhǔn)確率達90%以上。河湖庫無人遙感智慧巡檢AI識別模型基于AI算法實現(xiàn)圖像智能分析，特定目標(biāo)物檢測速度達25幀/秒以上，準(zhǔn)確率超90%。

大藤峽工程安全智能評估與預(yù)測

珠江委國科處處長蔡海平介紹，從河湖“清四亂”、水土流失動態(tài)監(jiān)管到水行政許可審查等，珠江委以模型為內(nèi)核賦能水利各業(yè)務(wù)領(lǐng)域的“智能大腦”。水利遙感智能解譯模型采用AI遙感智能解譯技術(shù)，構(gòu)建了HydrSAI云平臺，高效監(jiān)管人為擾動、河湖“四亂”、崩塌滑坡等。“大禹視水”水利圖像識別模型基于2萬多座水庫15年圖像素材訓(xùn)練并集成到邊緣計算終端“水利智盒”，實現(xiàn)水庫、河湖等工程區(qū)域的人員活動、工程隱患、水質(zhì)異常等場景精準(zhǔn)識別。水行政許可高效智能審查模型基于“大模型智能統(tǒng)籌與小模型精準(zhǔn)計算”的架構(gòu)，構(gòu)建結(jié)構(gòu)化專業(yè)知識庫，一鍵智能化完成水資源和防洪論證報告審查，助力高效審批和科學(xué)決策。自主研發(fā)的智能模型正在多業(yè)務(wù)領(lǐng)域中大顯身手，共同提升流域治理管理現(xiàn)代化水平。

HydrSAI水利AI遙感云平臺——生產(chǎn)建設(shè)項目人為擾動圖斑AI解譯結(jié)果（局部）

潮起珠江，智水安瀾。珠江水利專業(yè)模型體系的發(fā)布，是珠江委以水利新質(zhì)生產(chǎn)力推動高質(zhì)量發(fā)展的生動實踐，是邁向“智慧珠江”建設(shè)的新起點。面向未來，珠江委將始終牢記“國之大者”，持續(xù)推動模型體系迭代升級，深化科技創(chuàng)新與流域治水深度融合，在流域治理現(xiàn)代化征程上勇立潮頭，“推動高質(zhì)量發(fā)展，保障珠江水安全”的流域治水工作中作出新的更大貢獻。

來源：水利部珠江水利委員會

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