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智慧城市網(wǎng) 企業(yè)關(guān)注】小浪底和西霞院水庫是現(xiàn)代化水庫運行管理矩陣試點水庫，按照水利部有關(guān)要求，水利部小浪底水利樞紐管理中心圍繞“四全、四制(治)、四預、四管”，強化數(shù)字賦能，突出應用效能，高質(zhì)量構(gòu)建現(xiàn)代化水庫運行管理矩陣，以系統(tǒng)化理念、矩陣化管理，為庫區(qū)、工程和下游安全提供可靠保障，確保水庫綜合效益充分發(fā)揮。
完善透徹監(jiān)測感知體系，為水庫大壩裝上“千里眼”“順風耳”
聚焦“天空地水工”一體化監(jiān)測感知體系建設(shè)，完善大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)全面、及時、精準掌握水庫上下游、左右岸全要素、全天候、全周期信息。
“天”——應用國內(nèi)首個觀測精度達0.5米級分辨率的“高景”衛(wèi)星星座監(jiān)測約300平方公里的庫區(qū)水面、約1300公里的水庫岸線，助力快速發(fā)現(xiàn)查處“四亂”問題。應用北斗衛(wèi)星開展大壩和滑坡體位移變形監(jiān)測，實現(xiàn)關(guān)鍵點位全天候監(jiān)測。
“空”——率先在黃河流域建成組網(wǎng)3部測雨雷達，覆蓋包括小浪底庫區(qū)在內(nèi)的1萬平方公里監(jiān)測范圍，高精度預報未來1～3小時降雨，實現(xiàn)庫區(qū)雨情監(jiān)測數(shù)據(jù)從“落地雨”向“云中雨”升級。建成投運2套搭載激光雷達的
無人機自主巡檢系統(tǒng)，采取AI識別算法，實現(xiàn)對水工建筑物、滑坡體全自動智能巡檢。
“地”——建成水位站14個、雨量站119個，共享接入黃河流域雨量站2041個、水文站1984個，精準掌握雨水情。架設(shè)高清數(shù)字
攝像頭572個，應用音視頻、熱成像、閾值報警、設(shè)備異常圖像識別等技術(shù)，融合AI智能識別，實現(xiàn)核心生產(chǎn)區(qū)域24小時全覆蓋、重要設(shè)施設(shè)備異常智能識別，設(shè)備運行管理進入“慧眼+”時代。建成泄洪預警系統(tǒng)，對水庫管理范圍內(nèi)下游河道實施全天候動態(tài)監(jiān)測，應用有AI識別功能，將危險水域各角落“盡收眼底”、涉水危險行為“無處可藏”。
“水”——利用振動法和密度法在線監(jiān)測3條排沙洞出口和發(fā)電機組尾水含沙量，安裝2臺剖面儀在線監(jiān)測進水塔前泥沙淤積高程。每年汛前汛后，利用“無人船+多波束”技術(shù)測繪近壩區(qū)水下地形。
“工”——加大大壩安全監(jiān)測儀器補埋和自動化改造力度，2943支監(jiān)測儀器精準感知大壩位移變形、滲流滲壓、應力應變等工情險情要素，自動化率從49%提升至88%。深度應用機器人智能巡檢開關(guān)站、水下檢查孔洞流道。探索應用地基合成孔徑雷達(InSAR)監(jiān)測壩體形變、光電式泥沙監(jiān)測儀器測量泥沙含量。采用深度學習技術(shù)，迭代升級發(fā)供電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，提升水電機組等重要設(shè)備在線狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷精度。
完善現(xiàn)代化水庫管理體系，為水庫管理打造“指南針”“護衛(wèi)艦”
建立健全現(xiàn)代化水庫管理體系，明確水庫管理主體及管理標準，依法依規(guī)開展水行政執(zhí)法，確保水庫管理規(guī)范化和標準化。
完善制度體系。建立健全現(xiàn)代化水庫運行管理制度標準體系，涵蓋小浪底水利樞紐管理中心層面150余項制度、所屬開發(fā)公司500余項制度、標準的務實管用、科學高效的現(xiàn)代化管理制度體系已形成。
落實“四項機制”。深度運用跨區(qū)域聯(lián)動、跨部門聯(lián)合、與刑事司法銜接、與檢察公益訴訟協(xié)作的水行政執(zhí)法“四項機制”。2024年開展的庫容管理專項行動共清理渣土14.2萬立方米，恢復庫容20萬立方米；重點督辦的孟津區(qū)黃河生態(tài)廊道侵占庫容案件，被水利系統(tǒng)“清四亂”專題會議列為典型案例。
完善分析決策支持體系，為水庫調(diào)度淬煉“最強大腦”
持續(xù)迭代優(yōu)化數(shù)字孿生小浪底，數(shù)據(jù)底板不斷夯實，模型計算精度明顯提高，正演反演功能逐步完善，“四預”功能持續(xù)提升。
數(shù)據(jù)底板方面。以16000張竣工圖、35000張施工圖為基礎(chǔ)，利用傾斜攝影補充測量工程外部結(jié)構(gòu)，利用3D激光掃描測量洞室內(nèi)部結(jié)構(gòu)和機電設(shè)備，構(gòu)建起小浪底工程竣工圖+現(xiàn)狀兩套BIM模型。以工程BIM+庫區(qū)大場景GIS數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用模擬仿真引擎，形成包括小浪底和西霞院水庫約150公里河道范圍的多維度多尺度時空數(shù)據(jù)底板，并匯集各類監(jiān)測感知數(shù)據(jù)與業(yè)務數(shù)據(jù)，融合構(gòu)建與實體工程同步運行的數(shù)字孿生小浪底場景。
數(shù)學模型方面。研發(fā)來水預報、防洪調(diào)度、水庫沖淤、大壩有限元分析、庫區(qū)產(chǎn)匯流等11個水利專業(yè)模型和庫區(qū)遙感影像智能分析模型，歸集應用監(jiān)測感知數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)學模型與監(jiān)測數(shù)據(jù)互為驅(qū)動、耦合聯(lián)動，同步映射、在線分析、自主診斷水庫大壩性態(tài)和周邊環(huán)境，預測預判大壩未來狀態(tài)。同時，針對255個工程監(jiān)測關(guān)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。
決策支持方面。耦合三門峽—小浪底—西霞院水庫來水預報，實時滾動計算防洪調(diào)度方案，數(shù)字化仿真預演庫區(qū)淹沒等場景。對不同等級洪峰流量下，下游洪水演進過程及影響范圍，通過調(diào)用數(shù)字孿生黃河智慧防汛平臺進行聯(lián)動預演。以黃河花園口水文站流量為控制目標，可反向推演小浪底水庫運用過程，再正向持續(xù)迭代優(yōu)化調(diào)度運用方案和泄洪排沙方案，實現(xiàn)防洪、發(fā)電等綜合效益的“帕累托”最優(yōu)。
多目標綜合管控方面。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，促進有關(guān)問題快速發(fā)現(xiàn)、快速處置，實現(xiàn)“一屏全覽、一廳統(tǒng)管”。水庫調(diào)度指令處理時間從30分鐘縮減至5分鐘，工作效率提升84%。
2024年汛期，充分應用數(shù)字孿生“四預”功能，小浪底實施3次調(diào)水調(diào)沙運用，為歷年調(diào)水調(diào)沙次數(shù)最多，累計排沙量超過1億噸，2024年汛后水庫庫容曲線復核結(jié)果顯示，小浪底水庫累計淤積35.57億立方米，占設(shè)計淤沙庫容的47.1%，極大延長水庫使用壽命。
常態(tài)化體檢加維修維護，為水庫安全鍛造“銅墻鐵壁”
聚焦水庫大壩本質(zhì)安全，嚴格落實規(guī)程規(guī)范，常態(tài)化開展安全體檢、隱患排查、維修維護等工作，多措并舉破解水庫管理難題，確保水庫大壩安然無恙。
提升水庫本質(zhì)安全能力。持續(xù)開展大壩安全和發(fā)電會商等小浪底特色品牌活動。認真落實水利安全生產(chǎn)風險管控“六項機制”建設(shè)要求，2024年動態(tài)辨識更新一般危險源1884項、重大風險等級危險源161項。構(gòu)建綠色綜合防控體系，實現(xiàn)核心區(qū)土棲白蟻動態(tài)清零目標。
破解水庫管理重難點問題。小浪底和西霞院水庫工程管理范圍與保護范圍劃定工作全面完成，共涉及河南、山西兩省8縣(市、區(qū))，劃定管理范圍320.6平方公里，保護范圍385.6平方公里。在水利部指導下，與河南省達成一致意見，簽訂《黃河小浪底水庫庫周(河南省)地質(zhì)災害影響處理補充協(xié)議》。
2024年小浪底水利樞紐順利通過第二次大壩安全鑒定，鑒定結(jié)論為“一類壩”，防洪能力等分項鑒定結(jié)論均為《水庫大壩安全評價導則》規(guī)定的最高評級。
深度融合13個業(yè)務系統(tǒng)，為矩陣管理搭建“神經(jīng)中樞”
平臺管理更高效。依托數(shù)字孿生小浪底平臺，整合大壩安全監(jiān)測平臺、調(diào)度自動化、閘門監(jiān)控等13個現(xiàn)有相關(guān)業(yè)務系統(tǒng)，高質(zhì)量打造小浪底現(xiàn)代化水庫運行管理矩陣平臺。平臺和相關(guān)業(yè)務系統(tǒng)信息與數(shù)據(jù)動態(tài)同源，模型與應用共建共享，率先實現(xiàn)與全國矩陣平臺直通共享，實現(xiàn)核心數(shù)據(jù)、關(guān)鍵指標“一屏通覽”，集業(yè)務管理、過程監(jiān)管于一體，拓展了工程安全、防洪(防凌)、庫區(qū)管理、生產(chǎn)管理等4個典型業(yè)務應用場景，真正形成矩陣管理的“神經(jīng)中樞”。
功能應用更智慧。探索實踐Deepseek等大模型與平臺融合應用，智能化升級人機交互模式，實現(xiàn)各類業(yè)務自然語言交互與實時響應；整合歷史案例與實時數(shù)據(jù)，靈活調(diào)用水利專業(yè)模型；聚焦工程安全、防汛調(diào)度等主要業(yè)務，知識問答、狀態(tài)預測、狀態(tài)評價等能力明顯提升。
下一步，小浪底水利樞紐管理中心將結(jié)合水庫大壩運行管理實際，加快培育發(fā)展水利新質(zhì)生產(chǎn)力，加強現(xiàn)代化水庫運行管理矩陣建設(shè)成果應用和持續(xù)迭代優(yōu)化，努力提升現(xiàn)代化水庫運行管理能力，為積極構(gòu)建安全大壩、生態(tài)大壩、智能大壩提供可靠支撐，確保樞紐持續(xù)安全穩(wěn)定運行和綜合效益充分發(fā)揮，為推動水利高質(zhì)量發(fā)展、保障國家水安全作出更大貢獻。
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