原標(biāo)題：數(shù)智技術(shù)賦能南水北調(diào)工程

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(guó)的無(wú)數(shù)水利人，自古以來(lái)人們治水以安邦，從泥漿中挖出了一個(gè)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(guó)水網(wǎng)建設(shè)更加智能化。

近日，在第二屆國(guó)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(guó)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(zhǎng)王勇表示，為加快推進(jìn)水利智慧發(fā)展，水利部明確將數(shù)字孿生水利列為推動(dòng)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(guó)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(wèn)題——這是我國(guó)推進(jìn)南水北調(diào)工程的初衷。

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

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

這離不開(kāi)數(shù)字孿生的保駕護(hù)航。王勇說(shuō)，數(shù)字孿生南水北調(diào)已初步建成并投入運(yùn)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(guò)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(tái)建設(shè)等，數(shù)字孿生南水北調(diào)中線1.0實(shí)現(xiàn)了冰情預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型和冰期輸水業(yè)務(wù)應(yīng)用。它能科學(xué)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)未來(lái)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(dá)到臨界值時(shí)及時(shí)預(yù)警，針對(duì)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(huì)帶來(lái)重大安全風(fēng)險(xiǎn)。數(shù)智技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道不良地質(zhì)災(zāi)害源的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)與災(zāi)害防控。

中國(guó)工程院院士、山東大學(xué)校長(zhǎng)李術(shù)才打了一個(gè)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(lái)，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)給隧道“拍CT”，實(shí)現(xiàn)對(duì)突水突泥等災(zāi)害的預(yù)報(bào)和分析，為后續(xù)施工規(guī)劃的調(diào)整和決策提供幫助。團(tuán)隊(duì)還研發(fā)出預(yù)報(bào)結(jié)果指引的施工智能決策系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)數(shù)值模擬、隧道掘進(jìn)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(jìn)機(jī)智能掘進(jìn)為例，介紹了團(tuán)隊(duì)在杭州市第二水源輸水通道工程中開(kāi)展的工程驗(yàn)證。通過(guò)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(jìn)的方法相比，掘進(jìn)速度提升約10%，總成本降低約10%。

另一個(gè)案例來(lái)自中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所研究員王軍平團(tuán)隊(duì)。他們研發(fā)的水網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施主動(dòng)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(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜水利設(shè)施高效精準(zhǔn)掌控，有效應(yīng)對(duì)極端天氣和重大自然災(zāi)害。

王軍平告訴記者，未來(lái)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(zhǎng)時(shí)間去解答。