從上古的大禹、春秋的孫叔敖，到宋代的蘇軾、元代的郭守敬，再到新中國的無數(shù)水利人，自古以來人們治水以安邦，從泥漿中挖出了一個溝通南北、聯(lián)通東西的水系網(wǎng)絡(luò)。如今，在大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)字孿生等技術(shù)加持下，我國水網(wǎng)建設(shè)更加智能化。

近日，在第二屆國家水網(wǎng)及南水北調(diào)高質(zhì)量發(fā)展論壇“數(shù)字孿生與國家水網(wǎng)智能化發(fā)展”平行論壇上，水利部南水北調(diào)司副司長王勇表示，為加快推進水利智慧發(fā)展，水利部明確將數(shù)字孿生水利列為推動水利高質(zhì)量發(fā)展六條路徑之一，系統(tǒng)構(gòu)建數(shù)字孿生流域、數(shù)字孿生水網(wǎng)、數(shù)字孿生工程的數(shù)字孿生水利框架體系。

數(shù)字孿生南水北調(diào)初建成

我國南方水多、洪澇多發(fā)，北方水少、干旱頻生。如果能從南方“借”一些多余的水給北方，有利于緩解北方的水資源短缺問題——這是我國推進南水北調(diào)工程的初衷。

南水北調(diào)工程是國家水網(wǎng)的主骨架、大動脈，南水北調(diào)東線、中線和西線工程溝通黃河、淮河、海河、長江四大流域，將構(gòu)建起“四橫三縱、南北調(diào)配、東西互濟”的水資源配置格局。目前中線后續(xù)引江補漢工程進展順利，東線后續(xù)工程、西線工程前期工作正在抓緊推進。

今年是南水北調(diào)東中線一期工程全面通水10周年。中國南水北調(diào)集團有限公司黨組書記、董事長汪安南在論壇上介紹，通水10年來，南水北調(diào)東中線一期工程向北方累計調(diào)水超760億立方米，直接受益人口超1.85億人。

這離不開數(shù)字孿生的保駕護航。王勇說，數(shù)字孿生南水北調(diào)已初步建成并投入運用，并取得顯著成效。

以數(shù)字孿生南水北調(diào)中線1.0為例，通過多模態(tài)算據(jù)匯集、多業(yè)務(wù)專業(yè)模型協(xié)同、多芯融合算力平臺建設(shè)等，數(shù)字孿生南水北調(diào)中線1.0實現(xiàn)了冰情預(yù)測預(yù)報模型和冰期輸水業(yè)務(wù)應(yīng)用。它能科學(xué)預(yù)測預(yù)報未來3天、5天、7天、10天、15天各渠段位置的水溫、冰情，可以在水溫、岸冰、流冰、冰蓋達到臨界值時及時預(yù)警，針對冰情生成相應(yīng)預(yù)案。它還能優(yōu)化調(diào)度方案，大幅提升中線工程冬季輸水能力。

水利工程建設(shè)更智能高效

在部分水利工程建設(shè)中，建設(shè)隧道與地下工程是重要一環(huán)，而復(fù)雜地質(zhì)條件往往會帶來重大安全風(fēng)險。數(shù)智技術(shù)有望實現(xiàn)對隧道不良地質(zhì)災(zāi)害源的準(zhǔn)確預(yù)報與災(zāi)害防控。

中國工程院院士、山東大學(xué)校長李術(shù)才打了一個形象的比方：要想知道病灶在哪里，就得給病人拍X光片、拍CT。在數(shù)字技術(shù)的加持下，給隧道“拍CT”成為可能。多年來，他帶領(lǐng)團隊給隧道“拍CT”，實現(xiàn)對突水突泥等災(zāi)害的預(yù)報和分析，為后續(xù)施工規(guī)劃的調(diào)整和決策提供幫助。團隊還研發(fā)出預(yù)報結(jié)果指引的施工智能決策系統(tǒng)，可實現(xiàn)超前地質(zhì)預(yù)報數(shù)值模擬、隧道掘進數(shù)字孿生與智能決策等。

李術(shù)才以全斷面硬巖隧道掘進機智能掘進為例，介紹了團隊在杭州市第二水源輸水通道工程中開展的工程驗證。通過應(yīng)用智能決策系統(tǒng)，與相同地質(zhì)條件下采用人工決策掘進的方法相比，掘進速度提升約10%，總成本降低約10%。

另一個案例來自中國科學(xué)院自動化研究所研究員王軍平團隊。他們研發(fā)的水網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施主動預(yù)警系統(tǒng)，提出水網(wǎng)全流域水利工程數(shù)字孿生體系構(gòu)建路徑，可實現(xiàn)對復(fù)雜水利設(shè)施高效精準(zhǔn)掌控，有效應(yīng)對極端天氣和重大自然災(zāi)害。

王軍平告訴記者，未來人工智能如何與水利工程深度融合，還需要花大精力、下真功夫、用長時間去解答。