9月以來,受華西秋雨影響,渭河、伊洛河來水快激增,黃河設計院牽頭開發的伊洛河流域防洪“四預”系統在本次秋汛中首次投入實戰,以全鏈條、高精度、強支撐的業務融合體系,成為本次洪水防御的“硬核中樞”,為流域安全度汛提供了全方位技術支撐。
精密組織,打響汛前攻堅戰
2024年9月,水利部安排部署開展流域防洪“四預”能力提升建設工作,要求各流域選取2條河流水系開展試點建設,確保2025年汛前完成相關工作。伊洛河作為黃河重要支流,被確定為首批試點河流。黃委防御局聞令而動,牽頭組建專班,黃河設計院組織精兵強將成立項目團隊,一場為期8個月的攻堅戰拉開序幕。
面對系統開發周期短、集成難度大的挑戰,項目組采取集中辦公模式,在這兩百多個日夜里,團隊成員放棄了節假日休息,全身心投入系統開發。水利部防御司及黃委防御局高度重視項目建設,全程參與指導,建立了分級調度機制。項目開展前期每兩周召開一次調度會,深入討論系統建設路線和實施方案;進入系統建設關鍵期后,調度頻次加密至每周一次,實時跟蹤建設進展,研判存在問題,及時提出解決方案。
“錨定汛前目標,一天也不能耽誤。”項目負責人藺冬回憶建設歷程時感慨。黃河設計院領導安新代、楊立彬等高位推動,多次召開專題會議研究,并統籌協調內外部資源,為系統建設提供堅強保障。項目組內部建立了詳細的工作臺賬制度,實行倒排工期、壓茬推進的工作機制,確保各項任務無縫銜接、齊頭并進。項目組每周定期向水利部防御司及黃委防御局報送工作進展,形成了“問題不過夜、進展周周清”的高效工作節奏,這種精細化的組織管理為項目順利推進提供了堅強保障。
技術突破,打造“四預”智慧引擎
伊洛河流域防洪“四預”系統建設堅持以科技創新為引領,在高精度數據底板構建上實現了重大突破。項目組綜合運用航空攝影測量、機載激光雷達、傾斜攝影及多波束測深無人船等先進技術,采集了伊洛河流域高精度DEM/DSM數據,并以黃河設計院自主研發的水利時空三維仿真技術平臺“云河地球”為建設載體,構建了“水陸空”一體化的高精度數字流域底板。該系統通過多源數據融合,實現了地表建筑、地形起伏、水利設施及河床的精準刻畫,為洪水演進模擬、淹沒分析和防汛決策提供了厘米級精度的空間數據支撐。
在模型算法層面,項目組創新提出了符合流域防汛業務特色的預報-調度-演進的一體化計算方案,該方案充分發揮黃委防汛業務支撐單位的技術優勢,將水文局降雨徑流預報模型、黃河設計院的水庫聯合調度模型和黃科院的河道洪水演進模型有機融合,實現了預報-調度-演進的一體化計算。結合2021年秋汛洪水防御經驗和預報、調度業務分別由不同單位提供技術支撐的實際情況,建立了模型耦合、數據耦合雙耦合的預報調度互饋模式,既保證了預報調度方案的時效性(模型耦合快速出結果),又確保了結果的可靠性(數據耦合保證結果準確性)。
系統功能設計上實現全方位提升。基于陸渾、故縣兩座水庫的不同調度運用方式,該系統能夠快速組合調用下游河道一維水動力學模型、伊洛河夾灘二維水動力學模型,以及水庫庫區一、二維水動力學模型,動態模擬洪水演進及淹沒過程,自動統計淹沒面積、影響人口、社會經濟損失,實現點(水文站)、線(堤防)、面(夾灘、水庫庫區)不同層級的洪水風險推演,極大提升了伊洛河防洪風險研判能力。
協同創新,突破實時預演瓶頸
系統建設充分體現協同創新的力量。在黃委防御局統籌下,黃河設計院有效整合水文局、黃科院、信息中心等單位技術優勢,將委內頂尖的“預報-調度-演進-風險分析”模型深度耦合,使系統的運行效率和業務功能得到了顯著提升。
最具代表性的是在二維水動力學模型計算渲染方面的突破。利用二維水動力學模型進行河道洪水模擬計算,并通過可視化引擎進行渲染,可以幫助直觀研判洪水風險,但受制于二維水動力學模型計算數據量大,需要計算渲染時間長,一般難以支撐防汛會商實時計算需要。黃河設計院和黃科院的技術人員通力合作,創新提出了“邊算邊演”的技術方案,優化提升了二維水動力學模型的計算和渲染效率,將計算及渲染時間控制在5分鐘以內,實現了會商場景下的近實時預演,極大提高了洪水淹沒風險動態模擬展示水平。
“系統特別建立了‘模型耦合+數據耦合’的雙耦合預報調度互饋模式。”技術骨干王鵬解釋,“既通過模型快速出方案,又通過實時數據動態修正,在速度與可靠性之間找到了最優解。”這一創新顯著提升了伊洛河防汛指揮的精準性與時效性。在隨后舉行的2025年黃河防洪調度演練中,系統也經受住了實戰檢驗,對降雨產匯流預報、中游水庫群聯合調度、洪水演進風險分析等關鍵環節進行了完美展示,獲得水利部、黃委及各觀摩單位的一致好評。
實戰檢驗,秋汛防御彰顯系統價值
9月以來,渭河、伊洛河流域遭遇持續強降雨過程,新建成的“四預”系統迎來首次實戰考驗。在本輪秋汛防御中,系統展現出強大的決策支持能力,將建設成果切實轉化為實實在在的防洪效益。
系統接入水文局超前洪水預報,提前7天精準預測了伊洛河將會發生的洪水過程,為調度決策贏得了超長窗口期。在調度過程中,不僅要考慮伊洛河洪水,也要考慮黃河干流洪水;既要確保黃河下游灘區防洪安全,又要保障水庫庫區群眾的生命財產安全。面對中下游三門峽、小浪底、陸渾、故縣、河口村五座水庫復雜的調度抉擇,系統可以迅速生成多個調度方案并進行模擬預演,根據預演結果逆向推演優化調度方案。
在長達30天的調度過程中,系統推薦的方案成效顯著:花園口斷面洪峰流量始終控制在3000立方米每秒以下,陸渾、故縣水庫最大削峰率分別達到96%和92%,最高水位均不超過征地水位,在確保下游河道行洪平穩、避免灘區群眾生產生活受到影響的同時,還充分實現了洪水資源化利用,為次年儲備了寶貴的水資源,充分發揮了水庫群綜合利用效益。
當前,秋汛洪水仍未結束,這套凝聚著智慧與創新的伊洛河流域防洪“四預”系統仍將繼續發揮作用。在這條科技興水的道路上,黃河人也將繼續以創新為槳、以擔當為帆,奮力書寫新時代治黃事業的嶄新篇章。
