目前,四川正处于主汛期。进入主汛期,意味着全省强降雨和强对流天气逐渐增多,其中降雨强度更大、持续时间更长,突发洪涝灾害的可能性增大,也是防汛减灾压力最大的时候。
四川基层水文站在防汛抗旱中起着“耳目”和“带兵”的作用。今年四川基层水文站防汛监测有哪些黑科技?监控技术上有哪些亮点?这些防洪技术在“实战”中带来了哪些成果?8月21日至8月23日,四川省水文中心开展“直面主汛期”集中媒体采访活动,红星新闻记者深入实地探访。
#01
遂宁水文中心安居水文站
为河流“克隆”一个数字“双胞胎”
推荐理由:在计算机中构建与物理流域同步的虚拟流域环境,即构建“指挥沙盘”。通过对实体流域的计算机模拟和可视化展示,实现流域防洪“预报、预警、演练、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珠古镇汇入涪江。琼江干线位于遂宁市安居区,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珠水文站。坐在调度室的电脑前,四川遂宁水文水资源勘测中心副主任于川轻点鼠标,邛江流域的民居、河流、沟渠、桥梁、水库等虚拟场景通过“邛江流域数字双联四预规划平台”呈现在大屏幕上。
什么是数字双盆?“孪生技术是物理河流流域的数字制图和智能模拟。总的来说,就是在虚拟环境中构建一个再现现实的场景,创造一个数字版的‘克隆体’,也就是河流的‘双胞胎’。”余川指着大屏幕介绍,这个系统可以想象成一个“指挥沙盘”。在虚拟场景中,利用数字底板、水利模型和计算算法模拟洪水传播演变和淹没范围。“只要输入相关数据,就可以直观、准确地预测重点区域洪水的淹没范围,为提前转移受威胁群众提供科学参考。”

▲琼江流域数字双胞胎的四个前置平台其实,为河流“克隆”一个数字版的“双胞胎”并不容易。于川说,在采集邛江(遂宁段)基础数据时,队员们利用无人机和无人船搭载测绘设备,完成流域内水下地形、水利工程、保护对象等影像和数据的测绘。同时,在建设过程中,要综合运用地理信息系统,采用三维地形建模、无人机建模结合人工建模等复杂方法,构建数据背板。“数据背板建成后,为了真实模拟物理流域的现状和动态,除了依靠专业的模型和强大的计算能力,资金、人力、物力的投入都很大。”
“目前已建成琼江(遂宁段)重点区域和重大水利工程L3级精细化数字地面100平方公里,建成覆盖全流域的L2级数字地面4400平方公里。同时整合了80多个水文站、水库监测站、山洪监测站、视频监测点,新增7个水质自动监测站。借助无人机、无人船等新型监测手段,构建了覆盖全流域的水利感知网络。”于川说,数字孪生系统建成后,可以监测和预测雨水和水污染的扩散情况,并动态显示模拟计算结果,进而分析并给出应对方案建议,实现防洪、治污等智能化管理,为综合管理决策提供支持。

▲琼江流域数字双四前置平台#02
绵阳水文中心盐亭水文站
利用“智能大脑”实现“水陆空”自动水文监测
亮点:以前水文站需要依靠人力来监测数据。如今,依托无人机、搭载智能设备和自动监测设备的无人船投入水文监测,初步形成了“水陆空”立体水文要素监测网络,“洪水雷达”时刻在线,为防汛提供科技支撑。
资江流域面积5200多平方公里,是涪江最大的支流。流经绵阳江油、梓潼、盐亭,在遂宁射洪市汇入涪江干流。然而,资江流域是一个低值径流区,多年平均径流深度不足400毫米。此外,降水主要集中在6-9月,年内分布差异大,导致资江流域防洪压力大,枯水期用水矛盾十分突出。
8月22日,红星新闻记者来到盐亭水文站,沿着河坝的台阶看了看河水。沿途有一套人工观测水尺设施和一套气泡水尺。在雷祖桥旁边,有7个固定的电波流速仪和雷达波水尺,它们都是测量水文要素的监测仪器。在离河面十米左右的大坝上,有最新的双直立设备。“这个设备相当于‘智能大脑’,所有的测量数据都汇集在这里,并发送到指挥中心。”绵阳水文中心涪城预报中心主任吴银龙说。

▲盐亭水文站“智能大脑”“桥上的仪器是测量‘空中’的水位,利用雷达波水位计,通过观察探头到水面的距离来确定水位。”吴银龙介绍,人工沿河水尺读数虽然准确,但观测费时费力。在恶劣天气下,观测人员仍然存在人身安全风险。“这是一个典型的现代水文站。它(盐亭水文站)的建成,充分填补了资江流域河网布局的短板,有效提升了流域防汛抗旱保障能力和水资源监测管理能力。”
比如传统的水文站必须依靠人力,无论流量监测还是断面测量,更多的是依靠缆道系统,汛期的监测数据都是靠人力完成的。如今,无人船、无人飞行器、自动监控设备已经投入使用,提高了监控效率,节省了大量人力成本。“传统的水文站至少需要配备三个人,监测流量数据需要一个小时左右。现在自动实时监控可以在几秒钟内完成数据监控。”吴银龙说,该站不再需要人员值守,实现了“水陆空”自动实时监控。工作人员只需要定期维护设备和设施,并检查结果。未来,传统的人工值守的水文站将成为历史。

▲盐亭水文站#03“水陆空”自动水文监测
达州水文中心渠县水文预报中心
联防联控提高水文基础能力
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,实现水文监测全程自动化、水文信息服务智能化、水文管理精细化,推进曲江流域水旱灾害联防联控,形成闭环合力。
8月23日,红星新闻记者跟随报道组来到达州渠县水文预报中心。“渠县预报中心一共6个人,基本上都是‘90后’,而且都是本科生。”达州水文中心主任姜大成熟悉这支年轻的队伍,能说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,吸引和留住人才困难重重。
现在,在“水文基础能力提升项目”的资金支持下,中心在渠县县城购买了办公场所,6名员工平时在县城办公。可对渠县5个水文站、3个水位站、63个雨量站进行监测管理,并根据需要对全县所有站点进行巡测。姜大成介绍,要通过提高水文基础能力,实现水文信息采集全覆盖、立体化,水文监测全自动化,水文信息服务智能化,水文管理精细化,推动曲江流域水旱灾害联防联控,形成闭环合力。

▲达州水文中心现场演示谈联防联控成效。姜大成说,今年7月1日至4日,渠江流域普降暴雨,部分河段接近超警戒洪水。“达州水文中心提出了水库联合调度的建议,通过水库调度有效错峰,提前进行金盘子电站下泄。在巴河洪水即将汇入渠江前,金盘子被控制由3800米/秒降至300米/秒,洪峰降低3500米/秒,精细化调度有效减少了渠江干流上州河洪水的叠加,渠县城区洪水位降低约2.63米,最大限度地防洪减灾。

▲无人机+无人船设备展示此外,记者从四川省水文水资源勘测中心了解到,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,共新建建筑物346座,水文监测站360个,水文巡测基地5个,水质监测中心3个。16个预报中心的基础设施升级和60个预报中心的技术设备配置已经完成。
红星新闻记者赵煜鑫摄影报道
编辑李
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