数字赋能“装”入电脑的大藤峡——大藤峡数字孪生工程建设纪实

李镇江 叶 贝

2022年6月23日，西江4号洪水出现洪峰，最大流量达到34000立方米每秒，推进迅猛，来势汹汹。与来势凶猛的洪水形成鲜明对比，大藤峡工程的工作人员却气定神闲，他们正通过大藤峡数字孪生“四预”平台对大藤峡水利枢纽科学调度。最终，在珠江委的统一调度下，此次洪峰被顺利削减——大藤峡大坝如磐石般将滚滚洪水拦在水库内，有效减轻了整个珠江三角洲的防洪压力。

这是大藤峡应用大藤峡数字孪生“四预”平台统筹调度整个防洪工作的“首秀”。大藤峡“四预”平台的成功“首秀”，是数字赋能大藤峡建设的“小荷才露尖尖角”，也是数字化在现代水利工程建设、管理与应用中发挥重要作用的一个缩影。

找准突破口 以数字孪生水利工程撬动智慧水利建设

《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》明确指出，智慧水利是新阶段水利高质量发展最显著的标志，数字孪生流域是智慧水利建设最鲜明的特点，数字孪生水利工程是数字孪生流域最重要的组成部分。

很快，在智慧水利建设方面已颇有成效的大藤峡工程走入了顶层设计者的视野之中。

2021年10月29日，大藤峡数字孪生工程建设写入水利部《智慧水利建设顶层设计》和《“十四五”智慧水利建设规划》。2021年11月29日印发的《“十四五”期间推进智慧水利建设实施方案》，明确要求大藤峡在2025年前完成大藤峡数字孪生工程建设。

大藤峡数字孪生工程建设启动仪式现场

2021年12月23日，水利部召开推进数字孪生流域建设工作会议，水利部党组书记、部长李国英明确提出，数字孪生水利工程是数字孪生流域建设的突破点，大藤峡等重大水利工程要率先开展数字孪生工程示范建设。随后，在2022年全国水利工作会议上，“加快建设数字孪生流域和数字孪生工程，强化预报预警预演预案功能”被列为年度10项重点工作之一。2022年2月，水利部印发《关于开展数字孪生流域建设先行先试工作的通知》，明确到2023年基本建成大藤峡等11个重大水利工程数字孪生平台。

一路高光，大藤峡数字孪生工程走上了全国水利人瞩目的舞台。

大藤峡数字孪生可视化平台

闻令而动 以实际行动探索先行先试

为贯彻落实水利部党组决策部署和珠江委工作要求，大藤峡公司迅速行动、狠抓落实、扎实推进，编制了《大藤峡公司“十四五”网络安全和信息化专项规划》，明确提出建设大藤峡数字孪生工程，并于2021年12月21日正式启动大藤峡数字孪生工程建设。这是全国水利行业首个正式开工建设的数字孪生水利工程，没有任何成熟的经验可以借鉴参考。

为推进大藤峡数字孪生工程建设，2022年1月，大藤峡公司成立大藤峡数字孪生工程项目建设领导小组，主要领导挂帅，负责协调和处理项目建设和管理中的重大问题。同时，抽调精干力量组建工作专班负责项目推进，建立了与水利部、珠江委、工程参建单位等协同推进的联合工作机制，共同支持大藤峡数字孪生工程建设。

为做好大藤峡数字孪生工程建设顶层设计，项目各方按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”的要求，围绕李国英部长关于大藤峡的定位——珠澳供水保障的第二道防线，结合公司党组确立的“六个重要”（流域防洪安全的重要保障、实施国家水网重大工程的重要结点、粤港澳大湾区水安全的重要屏障、建设珠江黄金水道的重要中枢、区域电力安全的重要支撑、地方乡村振兴的重要水源）工程新定位，根据《数字孪生水利工程建设技术导则（试行）》等技术文件，开展了全面细致的前期现状分析及需求调研工作，谋划了大藤峡数字孪生工程的建设思路和总体框架，提出了建设目标、建设任务、技术方案和分步实施的考虑。

在顶层设计过程中，大藤峡公司始终坚持全委一盘棋，积极向水利部、珠江委沟通汇报，确保数字孪生大藤峡与数字孪生珠江建设标准统一，实现算据、算法、算力等共建共享。

2022年4月29日，大藤峡公司向水利部报送了《“十四五”数字孪生大藤峡建设方案（数字孪生大藤峡建设先行先试实施方案）》，5月26日，该方案通过水利部审核并得到评审专家的高度肯定。

先行先试 当好数字孪生水利工程“领头雁”

数字孪生大藤峡明确了建设“一台双赋三化四预、打造南方河流数字孪生水利工程标杆”的总体目标。“一台”指建设一个数字孪生平台，“双赋”指对工程建设管理与工程运营管理双向赋能，“三化”指支撑公司管理标准化、专业化、精细化，“四预”指开展预报、预警、预演、预案研究与应用。具体的建设任务，主要包括搭建数字孪生平台，夯实信息化基础设施，提升业务应用智能化水平，完善网络安全体系，强化软硬件及数据、门户等内外部系统集成等5个方面。工程建设周期为2022年至2025年，其中，2022年至2023年主要完成水利部部署的先行先试工作，届时将基本建成大藤峡工程数字孪生平台；到2025年，工程建设完成后，将基本实现对大藤峡工程全要素和工程管理全过程数字化映射、智慧化模拟、多方案优选，数字大藤峡将与实体工程同步仿真运行、交互迭代，有力支撑工程调度运行精准决策。

那么究竟又是哪些工作需要数字孪生大藤峡的支撑、协助呢？

在工程建设阶段，数字孪生大藤峡的开发应用主要是针对高边坡、深基坑、塔吊群密集、超标准洪水威胁等安全生产风险，通过信息化手段强化风险防范措施，助力工程建设规范有序，确保安全。在工程运行方面，则主要是针对左岸工程枢纽调度、航运、发电、库区等运行管理经验不足的问题，可以通过信息化手段提升水库运行调度的精细化、精准化、智能化水平，实现运行科学规范、安全高效，助推工程综合效益全面充分发挥。

“十四五”时期是大藤峡工程全面建成并发挥综合效益的5年，更是进入新发展阶段大藤峡工程建设运行和公司高质量发展关键的5年。公司管理模式由建设与管理并重逐步转为全面运营，需要通过数字化、网络化、智能化的思维、战略、资源、方法，推进国有企业数字化转型，强化工程调度运行“四预”措施，增强履职能力、监管能力、服务水平和突发事件应急处置能力，提高现代化企业运营管理水平。

这些需求都将在数字孪生大藤峡的建设过程中逐步得到满足。

厚积薄发 优良“底子”为先行先试打好基础

近年来，大藤峡公司信息化建设在业务应用方面已全面铺开：已开发应用系统28个；数据资源不断丰富，数据资源总量超500千兆；信息基础设施日益夯实，已拥有监测感知设施设备14000余套，外部网络4兆连接水利部、30兆连接珠江委专线，内部建成了南宁、桂平、武宣三地专线连接，且三地分别建设了私有云及一体化机房、视频会商系统；网络安全防护能力不断提升；组织机构、人员队伍、标准规范等保障环境逐步健全。

最为关键的是，大藤峡公司信息化建设始终将支撑业务发展、与业务深度融合作为根本出发点和落脚点。“十三五”期间所建设的28个信息系统中，包括智慧工地10个、智慧运营8个、智慧企业6个、智慧园区4个。基本建成了智慧大藤峡统一门户，实现了工程建设管理、生产运行管理、公司内控管理等业务在线办理，极大地提高了业务办理效率，创新了管理机制、优化了管理流程、深化了管理内涵、提升了管理能力，有效支撑并推动了工程建设运行和公司发展。

此外，“十三五”期间，大藤峡公司抓住大数据技术对企业高质量发展的创新机遇，开展了大藤峡数据中心和一体化应用支撑平台建设，促使业务数据资源不断汇集，“数据孤岛”问题得到缓解，数据共享与协同环境明显改善。在数据积累方面，形成了一定规模的数据资源，包括项目管理系统数据库、移民管理系统数据库、人力资源管理系统数据库、智能温控系统数据库、灌浆监测系统数据库、车牌识别系统数据库、安全监测数据库、水情监测系统数据库等。在数据接入方面，数据中心已接入1985张表，汇聚45.68亿条数据，信息资源存储量超500千兆。在数据服务方面，数据中心提供44个数据服务接口，日均对外数据服务3300多次，初步实现了数据资源的汇聚与共享。

未来可期 社会效益、经济效益双丰收

大藤峡工程是珠江流域唯一入选开展数字孪生工程建设的重大水利工程，且是11个重大水利工程中唯一的在建工程，代表性、示范性和工程特点突出，对大力推进智慧水利建设具有重要示范意义。通过大藤峡数字孪生试点工程建设，将对探索数字孪生流域关键核心技术攻关，形成一批可复制可推广的成果，以大藤峡数字孪生试点工程为基础辐射带动数字孪生珠江建设，支撑流域实现“统一规划、统一治理、统一调度、统一管理”，助力推动新阶段水利高质量发展起到显著作用，社会效益明显。

同时，大藤峡数字孪生工程建设将深入开发和充分利用数据资源，对业务过程进行全息精准化模拟和超前仿真推演，有助于科学合理地制订调度运用方案、精准可靠地控制工程设施以及实时精确地掌握工程安全状况，推动工程管理精细化、趋势预测精准化、决策支持科学化，将有力保障大藤峡水利枢纽安全稳定运行，提高应急处置能力，保障工程综合效益发挥。其中，在防洪方面，可提高洪水预报精度和延长预见期，优化防洪调度方案，完善西江抵御自然灾害的强大防线，充分发挥水库错峰调节、削减洪峰作用，保障工程及工程影响范围内人民生命财产的安全。在航运方面，提升船闸的自动化运行能力和智能化水平，实现船闸“无人值班”“少人值守”的人工微干预运行机制，降低人为安全生产风险，提高船舶过闸效率。在发电方面，科学制订发电计划，增加机组出力，提高发电效益，为区域电力安全提供重要支撑。在水资源配置方面，可夯实珠澳供水保障的第二道防线，强化汛末蓄水预报调度，储备应急调水水量，提高珠江枯水期应急水量调度水平，缩短水资源调配时间，有效保障粤港澳大湾区水安全。在灌溉方面，可提高灌区水资源利用效率。此外，在生态方面，可科学开展人工造峰调度，为下游产卵场四大家鱼的产卵和繁殖提供良好条件，保护西江干流鱼类资源。

在应用新一代先进技术、推动水利科技创新方面，大藤峡数字孪生工程建设同样先人一步。它充分利用物联网、云计算、大数据、人工智能、移动互联等各项新技术手段，全面推进水利科技创新，优化整体工作效率。通过构建数字孪生水利工程，消除“信息孤岛”，支撑业务联动，有效解决资源整合和共享问题、信息深度开发和利用问题及决策支持方面的各项问题，实现防洪兴利智能预报调度、工程安全智能分析预警、生产运营智慧综合管理、库区智慧巡查监管、三维展示与会商决策等业务数字化转型和智能化升级。

突出的经济效益同样令人期待。

大藤峡数字孪生工程建设将大力推动资源整合与综合利用，提升资源集约化能力与水平，提高工程经济效益。

通过大藤峡数字孪生工程建设，可加强水雨情、工程安全等地面监测能力建设，强化遥感监测，优化空天地监测感知网布局，夯实工程安全监测预警基础，提升洪水预报精度、延长预见期，提高灾害预防和预警能力，增强对突发灾害和潜在危险的快速反应能力，确保防御措施跑在风险隐患之前，防范化解洪水、淹没等重大风险，降低人民生命和财产损失。

结合数字孪生珠江流域建设，大藤峡数字孪生工程将积极参加西江流域梯级水库调度，引入全流域级的联合调度手段，充分发挥大藤峡防洪、航运、发电、水资源配置、灌溉等综合效益，提升大藤峡水利枢纽在西江流域梯级电站中的地位和作用。通过防洪与水量调度“四预”系统建设，短期水情预报精度预计可提高至90%以上，中长期水情预报精度预计可提高至75%以上；预案可操作性及准确性更高，结合风险度判断，能够为工程及地方政府提供较为可靠的决策依据；实际调度方案将可比传统调度计划年度减少弃水5%以上、增加发电量3%以上。此外，通过工程安全风险与健康评估系统建设，预警处置时效较之前提高30%以上，安全隐患发现率较之前提高50%以上。通过库区岸线空天地立体监管系统建设，河湖“四乱”、崩岸、滑坡等问题发现率将达到100%。通过生产运营智慧管理系统建设，枢纽、发电厂、船闸运行管理业务将实现100%在线管理。如按24小时通航计算，每天船闸运行可以增加1个闸次，提升约7%的船闸通航能力。

大藤峡数字孪生工程建设将全面整合大藤峡公司各部门掌握的基础资料、水文资料和多年积累的信息化成果，共享珠江委掌握的地形资料、遥感资料等，以及工程设计单位、承建单位掌握的资料，盘活存量资源价值，深度开发信息资源，实现决策科学化，优化整体工作效率。

在数字赋能助力下，在建设者的辛勤耕耘中，日臻完善的大藤峡工程将在新时期水利高质量发展的征途上带好头、起好步，未来可期。