原标题:为河流“克隆双胞胎”、自动化精准“把脉”,四川升级一批防汛监测“黑科技”
当前,四川正值主汛期。进入主汛期意味着全省强降雨、强对流天气逐渐增多,其中降雨强度更大、历时更长,突发洪涝灾害事件可能性增加,也是防汛减灾压力最大的时段。
四川各基层水文站点在水旱灾害防御中扮演着“耳目”和“尖兵”的角色。今年进入主汛期,四川各基层水文站点有哪些防汛监测黑科技?在监测技术上有哪些亮点?这些防汛技术在“实战”中带来了哪些成果?8月21日—8月23日,四川省水文中心开展了“迎战主汛期”媒体集中采访活动,红星新闻记者深入一线实地探访。
亮点:在计算机中构建一个和物理流域同步的虚拟流域环境,即搭建了一个“指挥沙盘”。通过计算机对物理流域进行仿真模拟和可视化展示,实现流域防汛“预报、预警、预演、预案”功能,为流域联防联控和河湖健康保护决策提供依据。
亮点:在计算机中构建一个和物理流域同步的虚拟流域环境,即搭建了一个“指挥沙盘”。通过计算机对物理流域进行仿真模拟和可视化展示,实现流域防汛“预报、预警、预演、预案”功能,为流域联防联控和河湖健康保护决策提供依据。
琼江是涪江的一级支流、嘉陵江的二级支流,全长240公里,发源于资阳市乐至县,从遂宁市安居区出川,流经重庆市潼南区,最终在重庆市铜梁区安居古镇汇入涪江。琼江主干线位于遂宁市安居区境内,全长122.6公里。
8月21日,红星新闻记者跟随四川省水文中心报道组,来到遂宁水文中心安居水文站。坐在调度室电脑前,四川省遂宁水文水资源勘测中心副主任于川轻点鼠标,虚拟的琼江流域民居建筑、河流、沟渠、桥梁、水库等场景,便通过“琼江流域数字孪生‘四预’平台”呈现在大屏幕上。
啥是数字孪生流域?“孪生技术是对物理流域进行数字化映射、智能化模拟。通俗来讲就是在虚拟环境中构建复现现实的场景,创造一个数字版的‘克隆体’,也就是河流的‘双胞胎’。”于川指着大屏幕介绍,可以把这套系统想象成一个“指挥沙盘”,在虚拟场景中通过数字底板、水利模型和算力算法等,模拟洪水传播演进和淹没范围,“只要输入相关数据,就可以直观、精准地预测洪水在重点关注区域的淹没范围,为提前转移受威胁群众提供科学参考。”
事实上,要为河流“克隆”一个数字版“双胞胎”并非易事。于川表示,在采集琼江(遂宁段)的流域基础数据时,团队成员利用无人机、无人船搭载测绘设备完成流域内水上水下地形、水利工程、防护对象等图像和数据测绘。同时,在建设过程中还要综合运用地理信息系统,利用三维地形建模、无人机建模结合人工建模等复杂方式,搭建起数据底板。“数据底板建成后,想要真实模拟出物理流域现状及动态,除了依靠专业的模型和强大的算力外,资金、人力、物力投入都很大。”
“目前建成琼江(遂宁段)重点区域和主要水利工程的L3级精细化数字底板100平方公里,全建成覆盖全流域的L2级数字底板4400平方公里范围。同时,整合已建水文站点、水库监测站点、山洪监测站点、视频监控点等共80余处,补充新建自动水质监测站7处,配合无人机、无人船等新型监测手段,构建了覆盖全流域的水利感知网。”于川表示,数字孪生系统建成后,可以进行雨水情及水污染传播监测、预测,并将模拟演算成果进行动态展示,再分析给出应对预案建议,实现防洪、治污等智能化管理,为综合治理决策提供支撑。
亮点:以往的水文站需要依靠人力蹲点,实施数据监测。如今,依靠无人机、无人船搭载智能设备,以及自动化监测设备投入水文监测中,为河流精准“把脉”,初步形成“水陆空”立体水文要素监测网,“汛情雷达”时刻在线,为防汛做好科技支撑。
亮点:以往的水文站需要依靠人力蹲点,实施数据监测。如今,依靠无人机、无人船搭载智能设备,以及自动化监测设备投入水文监测中,为河流精准“把脉”,初步形成“水陆空”立体水文要素监测网,“汛情雷达”时刻在线,为防汛做好科技支撑。
梓江流域面积5200多平方千米,是涪江最大支流,在绵阳境内流经江油、梓潼、盐亭后在遂宁射洪市汇入涪江干流。而梓江流域属径流低值区,多年平均径流深不到400毫米,加之降水主要集中在6—9月,年内分配差异大,导致梓江流域汛期防汛压力大,而枯水期用水矛盾又非常突出。
8月22日,红星新闻记者来到盐亭水文站,沿着河坝台阶往河面看去,沿途有一组人工观测水尺设施和一套气泡式水位计,旁边的嫘祖大桥上装有7个固定式电波流速仪和雷达波水位计,均是用来测量水文要素的监测仪器。在间隔河流十米左右的河坝上有最新的双立杆设备,“这个设备相当于‘智慧大脑’,所有测量数据都汇聚在这里并发送到指挥中心。”绵阳水文中心涪城测报中心主任吴银龙说道。
“桥上的仪器就是在‘空中’测水位,使用雷达波水位计,通过观测探头到水面的距离确定水位。”吴银龙介绍,沿河的人工水尺读数虽然准确,但是观测费时费力,恶劣天气下,观测人员还存在人身安全风险。“这是个典型的现代化水文站,它(盐亭水文站)的建成充分补齐了梓江流域站网布局短板,有效提升了流域水旱灾防御支撑能力和水资源监控管理能力。”
举个例子,传统水文站的必须依靠人力蹲守,不管流量监测还是断面测量,更多地依靠缆道系统,每到汛期监测数据时,均由人力完成。如今无人船、无人机以及自动化监测设备投入使用后,提高了监测效率,节约了大量人力成本。“传统水文站至少需要配备3个人以上,监测流量数据大概需要1个小时。现在自动化实时监控,几秒内就能完成数据监测。”吴银龙表示,该站点不再需要人员值守,实现了“水陆空”自动化实时监控,工作人员只需定期对设备设施维护、成果校核,未来,靠人力蹲守的传统水文站或将成为历史。
亮点:通过水文基础能力提升,实现水文信息采集全覆盖立体化、水文监测全要素全量程自动化、水文信息服务智能化以及水文管理精细化,促进渠江流域水旱灾害联防联控工作形成闭环合力。
亮点:通过水文基础能力提升,实现水文信息采集全覆盖立体化、水文监测全要素全量程自动化、水文信息服务智能化以及水文管理精细化,促进渠江流域水旱灾害联防联控工作形成闭环合力。
8月23日,红星新闻记者跟随报道组来到位于达州市的渠县水文测报中心。“渠县测报中心总共6个人,基本上全是‘90后’,而且全是本科生。”达州水文中心主任蒋大成对这支年轻的队伍很熟悉,能叫出每个人的名字和毕业学校。过去,由于基层水文工作条件艰苦,在人才招引、留住人才方面面临许多困难。
如今,凭借“水文基础能力提升项目”资金支持,该中心在渠县县城购置办公用房,6名员工平时均在县城办公,可对渠县范围内5处水文站、3处水位站和63处雨量站进行监控管理,并根据需要对全县范围内各站点进行巡测。蒋大成介绍,通过水文基础能力提升,要实现水文信息采集全覆盖立体化、水文监测全要素全量程自动化、水文信息服务智能化以及水文管理精细化,促进渠江流域水旱灾害联防联控工作形成闭环合力。
谈及联防联控的成效,蒋大成表示,今年7月1日—4日,渠江流域普降大到暴雨,部分河段出现接近超警戒洪水情况。“达州水文中心提出水库群联合调度建议,通过水库群调度有效错峰,提前开展金盘子电站下泄,在巴河洪水即将汇合渠江前,控制金盘子由3800m³/s降低至300m³/s,削减洪峰3500m³/s,精细化的调度有效减小州河洪水对渠江干流洪水叠加,降低渠县城区洪水位约2.63米,最大限度发挥了防洪减灾作用。”
此外,记者从四川省水文水资源勘测中心获悉,截至目前,四川省水文基础能力提升项目已下达省级项目投资3.6亿元,完成计划建设任务,共新建346处、改造升级360处水文监测站点,5处水文巡测基地,3处水质监测中心,完成16处测报中心基础设施提档升级和60处测报中心技术装备配置。