今年我國強降雨過程多、歷時長，江河洪水發生早、發展快，防汛形勢嚴峻復雜。防汛備汛，“預”字當先，汛情監測預報預警至關重要。
“數字河流”上線、“空中哨兵”上崗、測雨雷達投用……今年汛期，各地加強“技防”力量，加快建設“智慧防汛”體系，為打贏現代防汛戰提供有力技術支撐。
數字孿生預演洪水過程
在廣西壯族自治區桂平市，大藤峽水利樞紐工程橫臥于大藤峽峽谷出口弩灘處，它是珠江流域防洪控制性樞紐工程。
6月下旬至7月上旬，受連續強降雨影響，珠江流域西江上中游出現明顯洪水過程，西江相繼發生4輪編號洪水，大藤峽水利樞紐工程面臨防洪壓力與挑戰。
在大藤峽調度中心，大藤峽公司水調工程師李穎緊盯著監控大屏。面對來勢洶洶的洪水，一項新技術讓她更有底氣：“在今年防汛過程中，數字孿生水利發揮了重要作用。”
數字孿生水利是指通過大數據、云計算、人工智能等信息技術與水利業務深度融合，將江河湖泊、水利工程實時映射到數字世界，從而推演洪水演進趨勢，有效支撐精準化決策。數字孿生大藤峽搭載了自主研發的“降雨—產流—匯流—演進”全鏈條預報調度模型。
大屏幕上顯示著大藤峽工程流域及水文站信息，李穎仔細查看著實時衛星云圖以及上下游水位、流量等情況。突然，降雨實況圖中，柳江一帶出現一抹紫紅色，表明該區域出現了400毫米以上的特大暴雨，這意味著該流域即將出現新一輪漲水過程。
李穎根據最新氣象水文數據，開始利用數字孿生模型推演漲水趨勢。不到半分鐘，模型便推算出，未來48小時洪水流量將漲至30000立方米每秒以上，防汛形勢嚴峻。
調度中心立刻通知相關部門進行會商。會商過程中，李穎利用數字孿生模型對不同攔洪削峰調度方案進行了動態預演。預演結果顯示，不同調度方案對相關區域和人員的影響差異較大。
參會人員就不同調度方案產生的安全風險及調度成效展開討論，優選出最佳調度方案并及時與水利部珠江水利委員會溝通。在珠江防總統一指揮下，龍灘等上游水庫提前攔洪，削減大藤峽入庫洪峰；大藤峽水利樞紐精準控泄攔洪，有效減輕了西江中下游防洪壓力。
“數字孿生水利有效推動了預報、預警、預演、預案‘四預’功能的實現。今年汛期應對西江干流4次編號洪水時，我們基本做到了對洪水提前10天預判、提前48小時準確判斷漲水過程。”李穎說。
近年來，數字孿生水利建設持續推進，長江、黃河、淮河等七大江河加快構建數字孿生平臺，有力支撐了流域防洪調度管理。
6月28日，長江2024年第1號洪水形成并持續發展演進，水利部長江水利委員會運用數字孿生行蓄洪空間平臺研判后，對長江城陵磯河段嘉魚縣歸糧洲(單退垸)進行“叫應”提醒。當地及時轉移洲內人員，因早發現、早預警，有效降低了洪災損失。
7月18日，渭河形成2024年第1號洪水。小浪底水利樞紐利用數字孿生系統，對水庫水位、出入庫流量變化情況，水庫出沙時間、含沙量變化過程進行了推演，計算生成最優樞紐調度方案，為小浪底水利樞紐泄洪排沙做了充分準備。
無人機開啟“全知”視角
7月3日上午10點，江西空中未來科技創新集團(簡稱“空中未來”)的辦公室里響起急促的電話鈴聲。應急管理部門來電，請空中未來派出無人機飛行小組，前往江西省湖口縣對長江堤防進行應急巡檢。
6月底、7月初，長江江西九江段水位持續超過警戒線，威脅著堤防安全。接到任務后，空中未來無人機飛行小組立即趕往湖口縣。
“前方沒有路了！”飛行小組成員李抒銳坐在車上，望著面前被淹沒的道路，眉頭緊鎖。此時距離目標圩堤還有4公里左右的路程。“我們過不去，但無人機可以。”李抒銳邊說邊下車，與同事一起將無人機放置在一處開闊地。
飛行小組操控無人機騰空而起，朝堤壩上空飛去。無人機按照預設航線飛行，到達堤壩上空后，開始多視角拍攝堤壩的照片和視頻。
“通過這些照片和視頻，我們發現部分堤壩水位過高，還發現了山體滑坡災情。”李抒銳說，飛行小組將發現的情況報告給了應急管理部門。
無人機捕獲的圖像和視頻實時上傳至空中未來后方工作團隊，他們將這些數據快速生成三維模型，經過去噪、坐標校準等一系列操作后，將最終的高精度三維模型傳至應急管理部門。
“三維模型可以進行比例尺放大縮小、角度切換等操作，以便清晰查看堤壩的詳細情況。”李抒銳說，模型還能將無人機上傳的實時數據與歷史數據對比，從而預判潛在風險，發現隱蔽險情，為汛情評估與應對策略的制定提供技術支撐。
多次參加無人機防汛任務后，李抒銳表示，無人機已成為監測汛情的“空中哨兵”，相較傳統巡堤方式，無人機在機動性、安全性方面具有顯著優勢。
在防汛搶險一線，無人機以其高效、靈活、精準的特點，日益成為重要科技力量。
6月下旬，浙江省杭州市青山水庫大流量泄洪期間，智能巡航無人機進行閘前盲區巡查、水庫岸線比對、監控畫面AI自動分析，讓水庫管理人員在中控室內“一屏掌控”庫區情況。“無人機為我們開啟了‘全知’視角，幫助我們收集到水庫岸線淹沒范圍、泄洪閘門運行工況等第一手資料。”青山水庫負責人說。
7月18日，在四川省合江縣九支鎮鎖口水庫上空，一架無人機勻速飛行，采集鎖口水庫三維傾斜攝影數據。無人機航拍采集的高清影像，將用于制作防汛減災風險點VR全景圖和三維實景建模。
7月28日，湖南省湘潭市易俗河鎮四新堤發生決口險情。在搶險救援現場，工作人員操作測繪無人機，從上空對決口現場以及周邊進行戰術繪圖，開展360度全景影像采集，為隨后的封堵決口作業提供數據支撐。
測雨雷達監測“云中雨”
在位于北京市豐臺區的永定河盧溝橋分洪樞紐附近，矗立著一座45米高的鐵塔。鐵塔頂端，一臺水利測雨雷達勻速轉動，每40秒掃描一圈，不間斷地輸出實況降雨數據。
今年汛期前，北京市水務局在北京永定河官廳山峽區間的白草畔、東大坨、盧溝橋建設了3部測雨雷達并組網應用，實現了永定河官廳山峽段監測“云中雨”全覆蓋。
水利部水文首席預報員王琳介紹，傳統的洪水預報系統主要基于對“落地雨”的觀測進行洪水預報，預見期相對有限；而測雨雷達能監測“云中雨”，延長洪水預見期。
水利測雨雷達與傳統的氣象天氣雷達也有明顯不同。王琳介紹，測雨雷達觀測的是地面以上至2公里高度范圍內的近地面層大氣中的液態水，而氣象天氣雷達觀測的是地面以上至對流層頂、20—30公里高度范圍內大氣中的全部氣象要素。測雨雷達在降雨監測的時間效率、空間分辨率、組網監測準確性和穩定性方面有著較為明顯的優勢，能為洪水預報提供更為全面可靠的數據支撐。
7月12日，北京市發生強降雨過程，3部測雨雷達組網監測效果初顯。測雨雷達外推1小時和2小時降雨預報與實況降雨量相比，命中率分別達到82%和79%。
去年以來，各地加快在重要流域暴雨洪水集中來源區、重大水利工程、山洪災害易發區先行建設一批測雨雷達，精準監測和預報雨情水情。
在四川省蘆山縣龍門鎮一處高山上，一個球形設施引人注意。這是四川省首部建成投用的測雨雷達。降雨云體的三維結構、降雨強度等信息被測雨雷達探測到后，實時傳輸至蘆山縣水利局防汛值班室的電腦屏幕上。2023年8月，蘆山縣利用水利測雨雷達精準預測山洪，提前預警轉移危險區群眾100余人。
今年入汛以來，湖南省根據水利測雨雷達雨量監測和預報情況，有效發布致洪致災風險短信預警，成功預警金井河、圭塘河等中小河流水位變化情況，為水利部門決策搶占先機。
王琳表示，下一步，水利部將重點推進測雨雷達在中小河流、暴雨洪水易發區的應用建設，充分發揮測雨雷達“云中雨”監測能力，進一步延長洪水預報預見期、提高預報精準度。(潘旭濤 張尤佳 人民日報海外版)