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长科院牵头推进数字孪生丹江口水质安全建设

[稿件来源]:水环境所 [作者]:靖争 曹慧群 [发布时间]:2022-12-27


  近日,长江委召开数字孪生丹江口阶段成果专题汇报会,数字孪生丹江口工程V1.0版本初步形成。数字孪生丹江口是水利部《“十四五”智慧水利建设规划》确定的12个数字孪生先行先试项目之一,包括五大安全板块,其中长科院牵头负责水质安全板块的建设,主要承担数据底板、模型库、知识库和水质“四预”业务应用系统等的开发。

  水质安全对于确保南水北调中线水源工程一泓清泉北上意义深远。长科院水环境所、空间所、水力学所、河流所、科创公司发挥各专业优势,集中攻关,通力协作,从无到有实现了水质监测分析、在线推演、预警分析、态势预演、预案管理的水质“四预”业务。监测分析实时、动态掌握水库水环境质量现状、变化趋势及水质达标情况;在线推演通过接入实时监测数据,在线模拟污染物在水库中的动态变化过程,预测未来水质变化,并预判陶岔水质趋势;预警分析根据水库的水质监测数据和推演数据,进行超标自动报警,能让管理人员实时掌控陶岔、库中、入库河流等的水质风险;态势预演通过调用模型,模拟展现历史总磷升高、大洪水、突发污染等典型情景下水库水体的污染物浓度场及动态过程;预案管理针对水库污染风险和突发污染事件,生成加密监测、筑坝投絮凝剂等方案,并模拟评估预案处置效果。

  数字孪生丹江口水质安全版块融合了监测感知、机理模型、三维仿真等技术,实现水库水质实时掌控、趋势研判和预警、突发污染应急处置等功能,支撑中线水源水质保障。其中由长科院研发的三维水动力水质模型是水质“四预”业务的核心,采用SGZ坐标系统,集成了国际先进的紊流模型,可有效模拟河道-水库急缓流交替、丹库与汉库水动力交换、坝前深水区垂向流等复杂流场,同时开发基于Service的模型驱动接口,实现模型与孪生系统的紧密式耦合,提升模型标准化、模块化水平,结合三维仿真技术,可直观立体展示水库水体的污染物浓度场及推进过程,实现水动力和水质浓度场物理真实世界的数字孪生映射。

  下一步,长科院将贯彻落实长江委和水源公司要求,协同合作单位,按照水利部“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”的总体要求,进一步加强对实时多源监测信息的接入,实现“实时同步”,继续做好水质机理模型升级工作,完善预案管理业务,积极对接委有关部门进行推广试用,推进数字孪生丹江口工程虚实映射、实时同步、共生演进和闭环优化等功能实现,为中线水源工程新阶段高质量发展提供有力支撑和强力驱动。


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责任编辑:李竹
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