数智精控小浪底 科技长歌护河安——小浪底水利枢纽智慧管理取得进展

六月末，黄河小浪底水利枢纽的3条排沙洞喷涌出气势磅礴的巨大水流，翻腾的水花化作漫天升腾的白色水雾，场面蔚为壮观。“当下的下泄流量达3000立方米/秒，现阶段下泄的基本是澄澈清水，预计到7月初，便会开启大量排沙模式。”小浪底管理中心开发公司综合部副部长李立刚介绍道。

小浪底水利枢纽雄踞于黄河中游最后一段峡谷的出口处，作为黄河治理开发的“定海神针”，它掌控着69.4万平方千米的黄河流域面积，占全流域面积的92.3%，战略地位举足轻重。这座水利枢纽充分发挥水资源时空调节的能力，力保黄河连续25年奔涌不息，从未断流。不仅如此，它还显著改善了黄河下游地区与水库库区周边的生态环境，让沿岸焕发勃勃生机。

小浪底水利枢纽

回顾2024年6月，黄河中下游遭遇严重旱情，土地干裂，庄稼告急。危急时刻，小浪底水利枢纽12次加大下泄流量，累计放水超48亿立方米，宛如一场场“及时雨”，极大地缓解了旱情，抗旱保供的关键作用展露无遗。今年自2月19日起，小浪底持续加大下泄流量，截至5月中旬，已累计向下游供水超80亿立方米，如同生命之水的“输送大动脉”，稳稳保障着4400万亩引黄灌区的用水需求。此外，小浪底深入践行“四水同治”理念，全力支持周边输水、灌区工程建设，在2024年，供水总量超350万立方米，为区域发展注入源源不断的活力。

小浪底水库恰似黄河水脉上的智慧中枢，将抗旱保供的使命镌刻在每一滴奔涌的生命之水中。它更是黄河调水调沙的“定盘星”，每逢关键时节，便以气吞山河之势，度泥沙与水流，重塑河道肌理，守护母亲河的千年安澜。

小浪底水库控制黄河径流量的91.2％和近100％的黄河输沙量。据了解，今年6月23日，小浪底水利枢纽下泄水量增加至2600立方米/秒，黄河2025年调水调沙正式启动。这也是自2002年以来，为解决黄河泥沙淤积而实施的第30次调水调沙。

今年小浪底调水调沙用上了“智能大坝”技术。依靠这套先进的智能化系统，小浪底在调节黄河水沙时能更精准高效，让调水调沙工作有了新突破。

在小浪底大坝进水塔附近的无人机巢中，无人机按照预先设定好的指令缓缓升空，持续搜寻混凝土破损、边坡长草、水面漂浮物等潜在危险，将视频信号实时传输至数字孪生小浪底集控中心，确保调水调沙顺利进行。

无人机巢

“这是今天的第四次无人机巡检。”小浪底管理中心开发公司水工部年轻的工程师邵文强说，“人工巡检很难到达进水塔前，但是无人机巡检就很方便。像对山体滑坡体的日常巡检，由两周一次提高到一周一次。”邵文强告诉记者，今天上午无人机的3次巡检已经发回了水面漂浮物、边坡长草、落石等15项告警信息。

“收到警告信息后，还会进行人工核实，并做出应对措施。”邵文强补充道，自2024年9月配备了一套无人机自主巡检设备后，经过数据训练，无人机巡检报错的准确率已经从40%提高到70%左右。

与智能化巡检系统一起建起来的还有3台测雨雷达监测库区“云中雨”，对3201支仪器进行补充完善和自动化升级改造，在255个关键部位测点建立监控指标体系，架设572个高清数字摄像头对大坝、进水塔等核心生产区域24小时全覆盖监控……“聚焦‘天空地水工’一体化监测感知体系建设，我们不断加强工程安全、水沙和库区的监测，”小浪底管理中心开发公司生产技术部部长王忠强说，“争取及时、精准掌握水库上下游、左右岸的全面信息。”

在数字孪生小浪底集控中心，以大数据和算法为依托的预警体系使调水调沙实现未雨绸缪。中心不仅能汇集一线众多监测设备的数据，还能对三天内的上游来水来沙量、下泄流量等关键数据进行模拟预测，实现防汛“一屏统览”。

“作为黄河流域调水调沙的关键枢纽，2025年汛期，小浪底水利枢纽将排沙量超过1亿吨。”小浪底管理中心水量调度处处长李鹏介绍。以科技为依托，日益智能化的决策支持体系推动水库调度指令处理时间从30分钟缩减至5分钟，工作效率提升84%。

无人机巡航

“沿河人员请注意，小浪底水库正在进行泄洪放水作业，河道水位将迅速上涨，请尽快撤离河道，保护自身安全、财产安全。”……2024年10月11日，小浪底工程和西霞院工程的泄洪预警广播系统正式上线，通过数字化设施赋能管控水域日常监管，实现了“24小时站岗、危险自动报警、远程喊话驱离”。

“在今年调水调沙以及汛期，这套泄洪预警广播体系可以有效发挥作用，提醒下游人员及船只远离危险区域。”李立刚说。

小浪底管理中心以数字孪生水利建设为先导，持续提升枢纽智能分析预测水平，在多个领域取得进展：

——研发来水预报、防洪调度、水库冲淤、库区产汇流等11个水利专业模型，可提前预判库水位降幅、异重流运动过程、库区沿程冲淤变化、工程安全性态等，对调水调沙全过程进行预演，提前做好相关应对措施。

——针对255个工程监测关键部位测点建立监控指标体系，实现异常数据分级预警。调用防汛调度、大坝安全有关模型滚动推演计算，形成大坝安全预报成果，有效支持大坝安全会商决策。

——利用AI识别模型对库区每月卫星遥感影像进行识别处理，智能提取出“四乱”问题变化图斑。建立图上核验、现场核查、现场审核业务流程，显著提升库区管理效率。

……

“我们利用科学技术加强对工程状态的分析预测预判，确保风险隐患早预测、早发现、早处置、早消除。”王忠强说。

在小浪底集控中心，小浪底管理中心开发公司集控中心数字孪生应用科科长贾春雷正在电脑上根据第二天的调水调沙方案推演计算未来水位升降、异重流运动、库区冲淤和工程安全等。“以前靠传统信息系统无法预测！”贾春雷说，现在有了数字孪生系统最快7分钟可以得到结果。

数字孪生小浪底集控中心

快速的秘诀在于“数字孪生小浪底平台”建设。

小浪底管理中心按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”的要求，于2023年在水利系统率先建成了数字孪生小浪底平台，成立小浪底集控中心，实现枢纽水、沙、电统一调度，水调、闸门、机组、供水、供电等多目标统一管控，多专业联合研判，达到“一屏全览、一厅统管”。

“数字孪生小浪底平台和集控中心投运后，枢纽防洪、调水调沙运用等预报、预警、预演、预案能力大幅提升。”李鹏说。

近年来，通过持续迭代优化数字孪生小浪底平台，数据底板不断夯实，模型计算精度明显提高，正算反算功能逐步完善，小浪底调水调沙调度更为科学高效。

小浪底数字孪生场景

水少沙多、水沙关系不协调，是黄河复杂难治的症结所在。来自水利部黄河水利委员会的数据显示，通过多年的调水调沙，黄河下游“地上悬河”河床明显下降，累计输沙入海35亿吨，下游河道主河槽平均降低3.1米，过流能力从不足1800立方米每秒增大到约5000立方米每秒，大大提高了河道行洪输沙能力，黄河之悬终究会迎来解决的一天。

“黄河宁，天下平。”小浪底管理中心党委书记、主任孙长安表示，小浪底人将以智慧和担当，持续推动小浪底水利枢纽建设“安全大坝、生态大坝、智能大坝”，为黄河流域生态保护和高质量发展作出贡献。

作者：孟辉 农民日报·中国农网记者 唐旭