沂沭泗河防汛调度设施会商室内，打开数字孪生南四湖二级坝平台，大屏幕上水闸、湖面、入湖河流与流域尽收眼底，水位、流量、闸门运行状态一览无余，随着鼠标的点击，你还可以进入闸室内部漫游行走，“我们试图把二级坝‘装进’计算机，打造一个与实际二级坝一样的‘数字孪生二级坝’，对现实中的南四湖二级坝工程防洪调度、水文预测预报、运行管理等活动进行数字映射、智能模拟、前瞻预演，同步仿真运行、虚实交互、迭代优化，以实现对现实工程的实时监控、发现问题、优化调度。”淮委沂沭泗局副总工程师王从明如是说。

先行先试，稳步推进工程建设

建设数字孪生流域是推动新阶段水利高质量发展的重要路径之一，也是强化流域治理管理的必然要求。作为水利部11个试点建设工程之一，沂沭泗局高度重视数字孪生南四湖二级坝工程建设，按照水利部、淮委部署，自筹资金先期开展试点建设，全力推进各项工作开展。成立了领导小组和工作专班，多次召开专题会议，就试点工程建设主要目标与任务、核心需求与应用、关键技术路径与方法、重要成果形成与控制、推进技术力量协作与协同等重点环节、重点事项进行研究部署。2021年10月下旬启动实施方案编制，2021年底完成实施方案，2022年2月开工建设。7月底形成阶段性成果后，一方面投入试用；另一方面组织领域内高水平专家咨询，并根据专家意见系统性改进、完善与提高。目前，先期试点建设工作基本完成。

国家“十四五”规划纲要提出，“构建智慧水利体系，以流域为单元提升水情测报和智能调度能力”，南四湖二级坝水利枢纽作为连接南四湖上下级湖的控制性工程，包含节制闸、溢流坝、拦湖土坝、泵站、船闸等多类水利工程，具有蓄水灌溉、防洪排涝、南水北调、水陆交通等多种功能，具有较强的代表性。在建设过程中，沂沭泗局秉承需求牵引原则，在资金有限的前提下，试点建设突出二级坝工程的重点功能与主要应用“1+1”——流域防洪和工程运行管理，同时把范围从二级坝向外扩展到整个湖区、53条入湖河流及整个南四湖流域，重点建设了感知体系、数字孪生平台和“四预”功能的业务应用体系，旨在全面提升水旱灾害防御能力和水闸工程管理能力，并实现二级坝智能化运维管理，满足南四湖防洪调度、运行管理等需求。

数字赋能 为科学调度注入“最强大脑”

南四湖是浅源性湖泊，地跨苏鲁两省，承接53条河流来水。二级坝水利枢纽横跨南四湖湖腰，全长7360米，将南四湖分为上下两级湖，是分泄上级湖洪水入下级湖的控制性枢纽工程，它是南四湖防洪调度的重要组成部分，守护着南四湖地区人民生命财产安全，也作为湖区两岸经济发展的交通“大动脉”，保障两岸交通物流畅通，助力地方经济发展。

基于南四湖二级坝特殊的地理人文环境，数字孪生南四湖二级坝工程充分考虑下垫面各种情况，汇聚基础数据、监测数据、跨行业共享数据、业务管理数据和地理空间数据等五类数据资源，构建了不同级别的数据底板，针对南四湖湖西平原水面、水田、旱地、城区产汇流特点，研发出了四种下垫面的产汇流模型，为南四湖防洪调度和水资源优化配置提供智能支撑。“南四湖作为南水北调东线重要的调蓄湖泊，不仅肩负着每年的调水任务，今年4月还通过北延应急供水，调用上级湖6641万立方米水量，助力京杭大运河首次全线贯通。数字孪生二级坝工程的建成，将进一步提升信息化管理能力，为调水决策提供精确支撑。”南四湖局有关负责人说到。

面向防洪“四预”需求，数字孪生南四湖二级坝工程以水利专业模型和知识平台为支撑，构建了具有“四预”功能的防洪调度应用，实现防洪“四预”过程在数字场景中的动态交互和仿真模拟，进行防洪事前预报、事中处置、事后评估管理。针对二级坝泄流变化成因多元复杂的调度难题，创造性研发了二级坝闸泄量纠偏技术和南四湖防洪调度技术，针对二级坝泄洪过程中泄量出现误差无法及时预警的问题，以实时的上下游水位、闸门开度和泄流曲线为基础，通过知识推理引擎智能推荐专家经验库中相似场景下的泄量值，精确判定二级坝上下游水位-水闸泄量-闸门开度关系，为二级坝水闸精细化调度提供技术支撑。

创新攻关，提炼关键技术成果亮点

作为先行先试项目，创新性工作量大，疑难问题较多。数字孪生南四湖二级坝工程在实施过程中，注重技术创新，提炼关键技术和亮点，为后续项目提供了经验样本和技术模板。

项目形成的“基于‘四预’的南四湖洪水精准管控过程模拟”“融合多源数据的二级坝沉浸式水闸仿真”“基于知识驱动的二级坝泄量精准识别与闸门开度智能化推送”等成果在流域防洪调度和水闸运行管理等方面具有较大的推广价值。

作为典型的数字孪生工程项目，该成果还结合二级坝运行管理实际，构建了水闸综合管理应用，开发水闸调度仿真、泄量纠偏、日常运行管理及安全监测预警等功能，来支撑二级坝智能化管理，切实提高工作效率，减少劳动强度，为治水管水提供现代化手段。

“数字孪生南四湖二级坝工程（试点）只是数字孪生流域建设的一个序曲，刚刚起步，但也为后续项目建设起到了引领示范作用。”沂沭泗局分管负责人说，“数字孪生建设是一项复杂的系统工程，我们将根据“1+3+N”数字孪生沂沭泗河建设方案体系强化顶层设计与统筹谋划，本着以工程建设带动数字孪生建设的思路，紧抓沂沭泗河洪水东调南下提标、病险闸除险加固、水文水资源能力提升等工程建设机遇，全面加快数字孪生建设进程，确保在“十四五”取得阶段性成果。”

下一步，沂沭泗局将进一步提高政治站位，不断加强统筹协调，坚持把数字孪生流域建设作为贯彻落实党的二十大精神、推进水利现代化建设的重要举措抓实抓好，推动数字孪生流域建设目标顺利实现，为沂沭泗水利高质量发展添砖助力。

原文发表于《中国水利报》2022年12月24日二版