防汛抗洪中的高科技：“最强大脑”“数字孪生”“算法模型”大显身手

据新华社6月28日消息，据水利部统计，入汛以来，广东、广西、江西、湖南、福建、黑龙江、新疆等21个省份共有538条河流发生超警以上洪水。当前，广西、湖南、江西、浙江、黑龙江等13个省份仍有60条河流维持超警，洞庭湖湖区、鄱阳湖湖区、太湖周边河网区有28站水位超警。其中，长江中下游及江南部分地区强降雨持续性、极端性和致灾性凸显。面对今年大江大河汛情异常提前，中小河流洪水频发重发的严峻形势，全国多地已调集大量人力物力财力进行应对。此外，上游新闻注意到，不少高新技术也悄然应用于防灾减灾的实际工作中，“最强大脑”“数字孪生”“算法模型”等正助力各地应对洪涝灾害并开始展现效果。

数“智”赋能>>>

“最强大脑”“数字孪生”“算法模型” ，是今年防汛抗洪中，在大数据方面较为亮眼的应用创新。

数字孪生发挥“四预”体系功能

今年入汛以来，广东省境内北江流域先后发生多场强降雨过程，汛情来得早、来得猛。4月16日至23日，受大范围强降雨影响，北江流域发生2024年第2号洪水并发展成特大洪水。在此过程中，水利部门充分利用广东智慧水利一期工程（简称“智慧水利工程”），通过数字孪生与空天遥感技术实战，支撑水工程智能调度与灾情监测，强化智慧水利科技赋能防汛决策，有力防御了北江特大洪水。

智慧水利工程的核心是数字孪生流域。据悉，数字孪生北江系统基于省级数字孪生平台，聚焦“防洪工程体系联合优化调度”，完成了数据资源、模型算法和三维仿真整合，经过多轮实战，在本次防御北江2号洪水中再次投入实战化应用。

实战中，数字孪生北江发挥了“预—预警-工—调度-河—演进-风—研判-预案执行”的“四预”体系功能，实现了全要素监视分析、实时滚动超前预报、水工程联合调度、多要素风险评估以及智能化预案推选等智慧化防洪管理，为北江2号洪水的防汛指挥提供重要支撑。

北江大堤。南方+

在北江本轮洪水防御中，智慧水利模型平台利用气象降雨数据，逐小时开展预见期为72小时的洪水滚动预报预演，提前两天半预报将发生特大洪水。4月19日17时，基于当时的气象降雨，数字孪生北江水文模型预报48小时之后大部分产流区面雨量超过200毫米，预演结果显示北江石角站22日可能出现19300立方米每秒洪峰流量。根据预演结果，省水利厅比选优化调整水库调度方案，精准削峰错峰，调度北江干支流水库提前预泄，成功将北江洪水量级控制在北江大堤安全泄量以内。

“随着降雨和水情快速变化，智慧水利模型平台持续开展预报作业，可在数分钟内完成水库多种方式模拟调度计算。”省水利厅相关负责人介绍，在洪峰进入飞来峡库区的关键时刻，模型精准预报了飞来峡入库流量确定了飞来峡控泄调度目标，为会商调度提供重要决策依据。

“最强大脑”实现水位厘米级调度

“一个流量、一方库容、一厘米水位”的精细调度，这是水利部对防洪工程科学调度的具体要求。

水利部长江水利委员会（以下简称长江委）水旱灾害防御局调度处王学敏介绍，从2012年起，长江流域水工程联合调度的基础研究、能力提升、信息化建设、体制机制、调度实践等方面持续深化完善。至2024年，纳入联合调度的水工程已拓展到127座，其中控制性水库53座，基本形成了以三峡水库为核心、金沙江下游梯级水库为骨干，金沙江中游群、雅砻江群、岷江群、嘉陵江群、乌江群、清江群、汉江群、洞庭湖“四水”群和鄱阳湖“五河”群等9个水库群组，总调节库容1169亿立方米，总防洪库容706亿立方米。

在长江水利委员会，借助长江流域控制性水利工程综合调度系统这一“最强大脑”，就能实现厘米级水位精细调度。系统包括大数据信息平台和业务应用系统两部分，集合流域情势分析、流域水模拟和调度业务分析等主要功能，支持防洪、水量、泥沙、水生态等9大调度业务。该系统的运用，进一步提高了长江流域调度决策智能化水平，进一步强化流域水工程统一联合调度。

长江流域纳入联合调度的53座控制性水库示意图。长江委供图

长江委水文局预报中心信息室主任秦昊介绍，综合调度系统首先汇集了大量信息，包括流域、干流、支流各处的水位、流量，流域内堤防、水库、蓄滞洪区、洲滩民垸等防洪工程信息，甚至含沙量、盐度、蒸发过程等等，并进行了信息数据的融合，集成了径流洪水模拟、水工程调度、调度推演，洪水调度、水资源调度、生态调度、泥沙调度等功能模块，可以对流域各方面状况进行智能化模拟，生成各种调度方案，分析其利弊，以供会商决策。

例如，一个水库在什么时间应该设定多大的出库流量，必须满足流域水工程联合调度运用计划、工程调度规程等要求，又要考虑适时动态变化的水雨情，既要考虑防洪的需求，还要考虑供水、发电、生态、航运等方方面面的需求，实现近中远期的协调、多目标的综合调度。

6月25日，三峡水库的出库流量达到24000立方米每秒，就是因为根据预报，未来十天有连续强降雨过程，为控制防洪风险，协调上下游关系，通过模型模拟分析后得出的科学结论。

算法模型成功预测积水涝点

7月2日，持续了半个多月的“暴力梅”终于“赛场休息”，久违的阳光露了头。

防汛工作“喘息”的间歇，在杭州市临安区综合行政执法局综合指挥中心，杭州师范大学的科研团队和指挥中心工作人员，忙着开展汛期复盘。

复盘的主要工作，是一一核验梅汛期临安主城区的预警积水点位和实际发生积水的点位是否相符，来验证UFIM模型（城市复杂地表暴雨内涝智能模型）预测的准确性。

“借助UFIM模型的算法，结合实地巡查，我们共排查出了109个积水点位，除少数管网堵塞等不可抗力因素外，其余积水点位都是借助UFIM模型实现了精准预警，有的积水点是管径狭窄所致，有的则是雨水篦子不足导致……预测准确率达75%以上。”模型研发团队成员、杭州师范大学教授胡潭高介绍，接下来，会把这些“薄弱点”提供给临安有关部门，建议在后续加以改进。

据了解，UFIM模型覆盖了临安主城区锦城、锦北、锦南、玲珑街道的部分区域，建模面积25余平方公里，涉及管网长度达到74余公里，包含了8000多个雨水管网节点。

2024年6月23日9时-11时积水深度专题图。杭州日报

UFIM模型接入了气象部门未来2小时的天气预报数据、精细的地形数据和雨水管网数据“三类数据”，在模型中通过算法模拟出未来1.5小时的城市雨水管网负荷情况，并绘制出地面积水空间分布图。借助UFIM模型算法，汛情期间，指挥中心每隔一小时，就会汇总UFIM模型信息，发布汛期简报（包含短时降雨预报、雨水管网预报、地面积水预测、综合研判等信息），确保能及时、准确地提前预测未来1.5小时内建模区的雨水管网、地面积水情况，提前预判积水点，及时地进行汛期排涝指挥调度。

借助这一数字化洪涝预警系统，在过去一周的“暴力梅”期间，UFIM模型就曾立过“大功”。

6月23日中午12时许，“暴力梅”刚刚拉开“雨幕”，UFIM模型就做出预警：玲珑老街209号附近，一个半小时内积水深度预计将达到7厘米。“玲珑老街区块，一直是积水隐患点，又没有监控，属于监测盲区。UFIM模型给出预警后，当天下午1点35分，我们立即联系了抢险人员和排水车辆赶赴现场提前竖起警示牌，及时排水。由于排涝工作跟进及时，处置得当，提前解除了积水隐患。”综合指挥中心工作人员介绍，过去一周，UFIM模型成功预测临安城区积水涝点30余处，为城市防涝提前预判，提供高效决策和快速反应处置能力。

硬件创新>>>

除了以大数据、算法及仿真技术为代表的防汛辅助决策工具的运用，防汛抢险的硬件也在不断创新发展。

新型防淤堵减压井成套技术成功运行多年

在长江科学院展厅，长江科学院土工所副所长崔皓东介绍了长江科学院科技创新成果——新型防淤堵减压井成套技术。

管涌是长江堤防最常见也是危害最大的险情之一，至今仍是堤防安全的重要威胁。崔皓东介绍，长江中下游堤防堤基多为二元结构地层，上层为弱透水覆盖层，下层为深厚的强透水砂层或砂砾石层，汛期高水位在堤内地层形成承压水，地表薄弱处受承压水顶托，易发生管涌险情。

长江科学院自20世纪60年代就开始了减压井防治管涌的研究，80年代起开展持续攻关，在1998年洪水后堤防除险加固工程中，首次提出了过滤器可拆换式减压井技术并获得专利。近年来经过不断改进，逐步形成了完整的新型防淤堵减压井成套技术，实现了减压井防淤堵、根治管涌、便于维护、智能监测、智慧预警和长效服役。

汉江遥堤减压井安装现场。长江委供图

“传统减压井运行两三年之后就可能发生淤堵，甚至完全丧失排水减压功能。”崔皓东介绍，针对传统减压井的弊端，长江科学院自主研发的过滤器可拆换式新型减压井，采用双滤层结构，让淤堵发生在可拆换过滤器滤层，大幅延缓减压井淤堵进程。减压井功能衰减时，可通过清洗或更换过滤器，立即恢复功效。该项技术经鉴定达到国际领先水平，先后荣获湖北省科技进步奖二等奖、国家科技进步奖二等奖，并被列入2023年水利部实用先进技术重点推广目录。

崔皓东介绍，目前该技术产品已更新至第四代，可实现汛期减压井性态智能化监测及预警功能。截至目前，新型防淤堵减压井成套技术已成功应用于荆南长江干堤、阳新长江干堤、安庆长江堤、九江长江干堤、汉江遥堤等险工险段，其中，荆南长江干堤新型减压井已成功运行20年，经受住多次长江洪水考验，社会效益显著。

除了该项技术，长江科学院近年来还研发了网模卵石排护底、宽缝加筋生态砼护坡、背包便携式充水围井技术等新型生态护岸材料和支撑水旱灾害防御的一系列新技术。

防洪闸替代沙包构筑“钢铁屏障”

4月21日以来，广东清远市清城区普降暴雨，不少低洼地段被水浸。在清城区飞来峡镇上下渡街和江口大街的交汇处，一道长达200米的组合式防洪闸树立在街道中间，挡板外上下渡街的低洼处水深已超1米，墙内江口大街并没有明显积水，成功阻挡洪水蔓延。

“钢铁屏障”。南方+

“板和板之间有一层防水胶条，让我们在低洼易涝点上加了一道保险闸。”飞来峡镇相关负责人介绍，相比以往堆沙包的方式，可拆卸式防洪闸为铝合金材质，可以快速构筑“钢铁屏障”防洪抗洪。整个防洪闸可以加装15块板，每块板是20厘米，也就是说可以拦截3米高的洪水。

“当天上午花了4个小时就把这道墙竖起来了。”飞来峡镇相关负责人介绍，防洪闸具有灵活铺设、安装简易快速和储存搬运便利等运用特性。

“铁塔哨兵”为防汛抗灾赢得宝贵时间

近期，湖南省连续遭受强降雨侵袭，防汛形势严峻。在这场与大自然的较量中，一座座铁塔矗立在城市与山林之间，犹如一个个忠诚“哨兵”。它就是湖南省自然资源厅的防汛“秘密武器”——“铁塔哨兵”系统。

这一系统如同防汛“千里眼”，能够智能发现河湖汛情、山体滑坡等地质灾害，为防汛人员提供了精准的数据支撑。据统计，6月19日至25日，“铁塔哨兵”系统共智能发现河湖汛情112处、山体滑坡5处，为防汛抗灾赢得了宝贵时间。

“铁塔哨兵”监控画面。潇湘晨报

近日，湖南省自然资源厅已将“铁塔哨兵”系统部署至省长值班室，据了解，下一步，省自然资源厅将结合气象、雨量传感器设备数据，进行人工智能技术研发，实现汛情预判相关模型研发，让湖南省全省防汛指挥调度更及时、更科学。

水文监测科技基础不断夯实

气象卫星、天气雷达、测雨雷达、航空遥感、激光雷达、智能传感等现代监测技术，为雨水情监测预报提供了先进的感知手段；降雨预报、产汇流、洪水演进等数学模型的研发应用以及大数据、人工智能、云计算等技术的迭代更新，为雨水情监测预报提供了算法支撑和算力保障。

“当前，新一轮科技革命和产业变革加速演进，特别是以数智融合应用为驱动的新技术快速发展，为推进水文现代化提供了强劲推动力和支撑力。”水利部水文司司长林祚顶介绍，自去年以来，水利部不断强化气象卫星和测雨雷达产品研发，开展强降雨定量化预报预警。积极推进测雨雷达组网建设，湖南、四川等省水利测雨雷达精准监测，有效预警。全国水文规划实施和京津冀等地水文设施灾后恢复重建，监测站网不断加密，大大提升超标准洪水测报能力。

同时，强化预报、预警、预演、预案“四预”措施，加强流域产汇流、洪水演进水动力学模型研发，建成多源空间信息融合的洪水预报系统，具有“四预”功能的数字孪生水利体系初步构建。

水利部信息中心副主任钱峰说，当前，我国已基本建立完备洪水感知体系。可以专线调度23颗卫星影像、2500架无人机航摄数据、15638个视频级联级控点位监控信息，并与15.5万个地表水文报汛站融合构建“天、空、地、水、工”五位一体监测感知体系，具备滚动跟踪洪水演进、全方位实时感知洪水态势的能力。下一步，水利部门将进一步加大人工智能等新技术新方法在水文情报预报领域的创新应用，努力提升防洪“四预”业务能力和水平。

科技的进步，极大地提高了洪涝灾害监测、预警效率，但并不意味着过去行之有效的一些做法就要退出历史舞台。6月26日，湖南省减灾委员会办公室发布通报，对近期12起成功避险案例予以通报表扬。从这一批成功避险案例中，可以发现一个共性，都是通过“双脚”的巡查，及时发现隐患，并及时上报、及时处置，从而避免了悲剧发生。

6月26日，长沙市天心区沿江的河堤上，街道工作人员和村民24小时轮岗值守排查险情。中新网

越来越多的防汛“黑科技”正在被应用，但要适应和吃透大自然的复杂性，仍需要时间。先进的技术、科学的制度，最终都是要靠人来落到实处发挥效果。换句话说，就是防汛不仅仅要防洪水猛兽、次生灾害，更要防人的麻痹思想、粗心大意，以及防危机意识和责任意识淡薄。

“当前，或许人的‘双脚’仍是最靠谱的，只有该查的地方查到位，该报的内容报及时，该处置的时候够果断，才能真正防患于未然，打好防汛抗灾这场硬仗。”红网在评论中表示。

新闻多一点：

中国气象局发布气象预报大模型

另据“中国气象局”微信公众号消息，6月18日，中国气象局发布人工智能全球中短期预报系统“风清”（以下简称“风清”大模型）、人工智能临近预报系统“风雷”（以下简称“风雷”大模型）和人工智能全球次季节—季节预测系统“风顺”（以下简称“风顺”大模型）。

该模型具有大气强物理融入和可解释性，在实现高效计算的同时，可为预测结果提供物理可解释性依据，自动挖掘包括天气系统内在的物理演变。该模型的训练过程紧密结合物理守恒特性，可有效提升长时效预报结果的活跃度。该模型采用可扩展的多时效优化策略，可综合考虑未来多天预报的效果，有效延长预报时效，不断提升短中期预报效果。检验结果表明，该模型全球可用预报天数达到10.5天，超过欧美主流气象预报大模型，尤其是在较长预报时效，具有更为明显的优势。

上游新闻综合自 新华社、经济日报、南方+、极目新闻、新京报、杭州日报、潇湘晨报、红网等