黃河小浪底水利樞紐實拍。水利部供圖

6月26日8時，黃河小浪底水利樞紐3條排沙洞噴涌出巨大水流，升騰起白色霧氣。“現(xiàn)在下泄流量是3000立方米/秒。”小浪底管理中心開發(fā)公司綜合部副部長李立剛介紹，目前下泄的基本是清水，預計到7月初開始大量排出黃沙。

3天前，小浪底水利樞紐下泄水量增加至2600立方米/秒，黃河2025年調(diào)水調(diào)沙正式啟動。這也是自2002年以來，為解決黃河泥沙淤積而實施的第30次調(diào)水調(diào)沙。而今年的調(diào)水調(diào)沙卻有著以往不同的地方，這種改變來自“智能大壩”小浪底。

一變：量身定做的大壩“CT”

小浪底水利樞紐是黃河中下游防洪、水沙調(diào)控體系中的關鍵控制性工程，控制著黃河91.2％的徑流量和近100%的輸沙量。

6月26日15時許，小浪底管理中心開發(fā)公司水工部年輕的工程師邵文強操控一架無人機向小浪底大壩進水塔飛去。

小浪底水利樞紐無人機自主巡檢系統(tǒng)。水利部供圖

“這是今天的第四次無人機巡檢。”邵文強說，“人工巡檢很難到達進水塔前，但是無人機巡檢就很方便。”

2024年9月，小浪底管理中心在小浪底工程和配套工程西霞院水庫各設置了一套無人機自主巡檢設備，針對兩站的水工建筑物、滑坡體等進行無人機巡檢，并實時輸出巡檢報告，推動巡檢模式向數(shù)字化和智能化方向轉變。

“像對山體滑坡體的日常巡檢，由兩周一次提高到一周一次。”26日無人機3次巡檢發(fā)回了水面漂浮物、邊坡長草、落石等15項告警信息。

與智能化巡檢系統(tǒng)一起建起來的還有3臺測雨雷達監(jiān)測庫區(qū)“云中雨”，對3201支儀器進行補充完善和自動化升級改造，在255個關鍵部位測點建立監(jiān)控指標體系，架設572個高清數(shù)字攝像頭對大壩、進水塔等核心生產(chǎn)區(qū)域24小時全覆蓋監(jiān)控……“聚焦‘天空地水工’一體化監(jiān)測感知體系建設，我們不斷加強工程安全、水沙和庫區(qū)的監(jiān)測，”小浪底管理中心開發(fā)公司生產(chǎn)技術部部長王忠強說，“爭取及時、精準掌握水庫上下游、左右岸的全面信息。”

二變：預知未來的智能“哨兵”

“沿河人員請注意，小浪底水庫正在進行泄洪放水作業(yè)，河道水位將迅速上漲，請盡快撤離河道，保護自身安全、財產(chǎn)安全。”2024年10月11日，小浪底工程和西霞院工程的泄洪預警廣播系統(tǒng)正式上線，通過數(shù)字化設施賦能管控水域日常監(jiān)管，實現(xiàn)了“24小時站崗、危險自動報警、遠程喊話驅離”。

“在今年調(diào)水調(diào)沙以及汛期期間，這套泄洪預警廣播體系可以有效發(fā)揮作用，提醒下游人員及船只遠離危險區(qū)域。”李立剛說。

小浪底管理中心以數(shù)字孿生水利建設為先導，持續(xù)提升樞紐智能分析預測水平，在多個領域取得進展：

——研發(fā)來水預報、防洪調(diào)度、水庫沖淤、庫區(qū)產(chǎn)匯流等11個水利專業(yè)模型，可提前預判庫水位降幅、異重流運動過程、庫區(qū)沿程沖淤變化、工程安全性態(tài)等，對調(diào)水調(diào)沙全過程進行預演，提前做好相關應對措施。

——針對255個工程監(jiān)測關鍵部位測點建立監(jiān)控指標體系，實現(xiàn)異常數(shù)據(jù)分級預警。調(diào)用防汛調(diào)度、大壩安全有關模型滾動推演計算，形成大壩安全預報成果，有效支持大壩安全會商決策。

——利用AI識別模型對庫區(qū)每月衛(wèi)星遙感影像進行識別處理，智能提取出“四亂”問題變化圖斑。建立圖上核驗、現(xiàn)場核查、現(xiàn)場審核業(yè)務流程，顯著提升庫區(qū)管理效率。

“我們利用科學技術加強對工程狀態(tài)的分析預測預判，確保風險隱患早預測、早發(fā)現(xiàn)、早處置、早消除。”王忠強說。

三變：工程管家手中的“利器”

數(shù)字孿生小浪底集控中心。水利部供圖

在小浪底集控中心，小浪底管理中心開發(fā)公司集控中心數(shù)字孿生應用科科長賈春雷正在電腦上根據(jù)第二天的調(diào)水調(diào)沙方案推演計算未來水位升降、異重流運動、庫區(qū)沖淤和工程安全等。“以前靠傳統(tǒng)信息系統(tǒng)無法預測！”賈春雷說，現(xiàn)在有了數(shù)字孿生系統(tǒng)最快7分鐘可以得到結果。

快速的秘訣在于“數(shù)字孿生小浪底平臺”建設。

小浪底管理中心按照“需求牽引、應用至上、數(shù)字賦能、提升能力”的要求，于2023年在水利系統(tǒng)率先建成了數(shù)字孿生小浪底平臺，成立小浪底集控中心，實現(xiàn)樞紐水、沙、電統(tǒng)一調(diào)度，水調(diào)、閘門、機組、供水、供電等多目標統(tǒng)一管控，多專業(yè)聯(lián)合研判，達到“一屏全覽、一廳統(tǒng)管”。

“數(shù)字孿生小浪底平臺和集控中心投運后，樞紐防洪、調(diào)水調(diào)沙運用等預報、預警、預演、預案能力大幅提升。”小浪底管理中心水量調(diào)度處處長李鵬說，“水庫調(diào)度指令處理時間從30分鐘縮減至5分鐘。”

近年來，通過持續(xù)迭代優(yōu)化數(shù)字孿生小浪底平臺，數(shù)據(jù)底板不斷夯實，模型計算精度明顯提高，正算反算功能逐步完善，小浪底調(diào)水調(diào)沙調(diào)度更為科學高效。

水少沙多、水沙關系不協(xié)調(diào)，是黃河復雜難治的癥結所在。來自水利部黃河水利委員會的數(shù)據(jù)顯示，通過多年的調(diào)水調(diào)沙，黃河下游“地上懸河”河床明顯下降，累計輸沙入海35億噸，下游河道主河槽平均降低3.1米，過流能力從不足1800立方米每秒增大到約5000立方米每秒，大大提高了河道行洪輸沙能力，黃河之懸終究會迎來解決的一天。

“黃河寧，天下平。”小浪底管理中心黨委書記、主任孫長安表示，小浪底人將以智慧和擔當，持續(xù)推動小浪底水利樞紐建設“安全大壩、生態(tài)大壩、智能大壩”，為黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展做出貢獻。