本报记者 李海川
　　源源不断的引黄水奔涌而出，激荡起白色水花……连日来，万家寨引黄北干线向永定河实施生态补水，从1号隧洞口流出的黄河水，经七里河流入下游的桑干河、永定河。
　　“此次永定河上游地区秋季生态补水工作于10月1日全面启动，补水量约1.25亿立方米。”永定河流域投资有限公司相关负责人介绍，“具体调度水量此前通过数字孪生永定河系统测算，助力永定河综合治理与生态修复。”
　　党的二十届三中全会强调，中国式现代化是人与自然和谐共生的现代化。随着江河湖泊保护治理的深入推进，越来越多的河流恢复生命、流域重现生机。数字孪生等新技术新手段创新赋能，为水利高质量发展注入强劲动力。
　　多目标优化调度模型——
　　支撑生态水量调度“帕累托最优”
　　入海流量正常、实际来水量偏少、水库蓄水量正常……打开数字孪生永定河系统水资源调度管理平台，永定河流域三维地图跃然屏上，实时调度情况一目了然。
　　永定河已连续4年实现全线水流贯通，成为全国河湖生态复苏的典型。今年6月正式上线运行的数字孪生永定河系统，构建了基于雨水情监测预报“三道防线”的天空地监测体系、多源数据融合的数字化场景、防洪全链条与生态水量调度全过程的智能化模拟系统，为永定河流域治理管理精准化决策提供强大的信息化支撑。
　　水利部部长李国英在2024年全国水利工作会上强调，打破一地一段一岸治理的局限，推进流域协同保护治理，强化流域水工程统一调度，实现流域涉水效益“帕累托最优”。
　　从经济学角度解释，“帕累托最优”指资源分配的一种理想状态。而当流域生态水量调度遇到“帕累托最优”，理想状态可以理解为生态效益最优、补水效率最高、补水费用最小。
　　“面向流域生态水量调度需求，我们将年度生态水量调度计划和实时调度有机结合，突出‘四预’（预报、预警、预演、预案）功能，构建了‘多目标、多水源、多场景、多尺度’生态水量优化调度模型，支撑生态水量调度‘帕累托最优’。”数字孪生永定河系统中水资源调度模块的建设任务由中国水利水电科学研究院水资源研究所承担，所长蒋云钟介绍，数字孪生永定河系统构建了“物理机制+数理统计”的水文预报双驱动模型，可提供联合调度方案集，并为工作人员推荐最优调度方案。
　　在实施调度过程中，数字孪生永定河系统还可通过正向模拟和反向互馈技术动态调整方案，更好发挥生态补水效益。
　　“正向快速仿真，实现了不同调度方案下生态流量补水效果的仿真预演，有效克服了估算调水效率低的问题；反向快速溯源，实现了不同水量入海条件下，多水源生态水量调度方案的快速制定，助力水资源调度工作的科学化、精准化、高效化。”水利部海河水利委员会信息中心主任李建新说。目前，数字孪生永定河系统已在2023年、2024年永定河生态水量统一调度中发挥重要作用。
　　科技创新前沿技术——
　　赋能更多江河湖泊焕发新生
　　仿真运行、虚实交互、迭代优化……数字孪生技术将江河湖泊、水利工程实时映射到数字世界，为水资源调度管理工作提供“智慧大脑”，赋能更多像永定河一样的母亲河焕发新生。
　　一脉运河水，滋养发展新活力。南水北调东线一期工程北延应急供水工程连续3年支撑京杭大运河全线水流贯通。中国南水北调集团东线有限公司作为运管单位，通过开展数字孪生建设，构建北延工程沿线数据底板，研发水量调度和河渠智能感知模型，开发调水智能应用系统，实现生态水量调度过程全程跟踪、生态水量调度完成情况预测评估，为及时调整运行工况提供技术支持。
　　今年汛期，断流近26年的西辽河干流水头首次到达内蒙古自治区通辽市城区。水利部松辽水利委员会搭建数字孪生西辽河平台，建成西辽河干流麦新至通辽段二维水动力模型，初步实现了数字化场景下的春季水资源调度复演和汛期西辽河水流贯通调度的多方案模拟预演，为西辽河的复苏插上智慧“翅膀”。
　　除了数字孪生技术，人工智能、卫星遥感、大数据等前沿技术也广泛应用于河湖生态保护治理，成为加快发展水利新质生产力、复苏河湖生态环境的助推器。
　　“我们利用科技手段加强水质、水生态监测，并根据监测结果优化调度，维护和提高河湖生物多样性。”10月17日，北京市水务局局长刘斌在河湖复苏北京进展新闻发布会上介绍，北京逐步构建涵盖全市五大流域、主要支流、水库、湖泊和湿地的监测站网，加强遥感监测、环境DNA（脱氧核糖核酸）监测、AI（人工智能）识别等新技术在水生态监测评价方面的应用，为科学生态补水提供基础数据支撑。
　　金秋时节，塔里木河沿岸的胡杨林树叶已由绿转黄，铺展出如画的生态美景。从2000年起，新疆已连续25年向塔里木河下游生态输水，2016年起又专门实施了塔里木河流域胡杨林保护区引洪补水工作，润泽滋养沿岸绿洲。
　　“补水的效果如何？胡杨林的生长状态具体发生了哪些变化？引洪补水有没有最大限度利用好水资源？这些问题都需要依靠新技术、新手段来回答。”塔里木河流域管理局水量调度处处长何宇说。
　　塔里木河流域管理局协同鹏城实验室、中国科学院新疆生态与地理研究所开展塔里木河流域智慧化治理合作，在水文数据收集分析的基础上，通过卫星遥感技术区分胡杨林成林和幼林的不同状况，并利用人工智能算法修正分辨率和误差，为精准科学调度塔里木河的水资源提供坚实支撑，力争将宝贵的水资源用到“刀刃”上。
　　数字赋能生态复苏，创新驱动高质量发展。时下正是候鸟迁徙季，放眼全国，生态持续向好的江河湖畔迎来大批候鸟，斑斓秋色里，处处涌动着勃勃生机。
　　来源：中国水利报 2024年11月2日