科技日报实习记者 于紫月
从上古的大禹、春秋的孙叔敖，到宋代的苏轼、元代的郭守敬，再到新中国的无数水利人，自古以来人们治水以安邦，从泥浆中硬生生挖出了一个沟通南北、顾及东西的水系网络。如今，大数据、人工智能、数字孪生等高新技术的加持，让国家水网建设更加智能化。
近日，在第二届国家水网及南水北调高质量发展论坛的“数字孪生与国家水网智能化发展”平行论坛上，水利部南水北调司副司长王勇表示，为加快推进水利智慧发展，水利部明确将数字孪生水利列为推动水利高质量发展六条路径之一，构建数字孪生流域、数字孪生水网、数字孪生工程的数字孪生水利框架体系。
数字孪生南水北调初步投运
我国南方水多、洪涝多发，北方水少、干旱频生。如果能从南方“借”一些多余的水给北方就好了——这就是我国推进南水北调工程的初衷。
南水北调工程是国家水网的主骨架、大动脉，南水北调东线、中线和西线工程沟通长江、淮河、黄河和海河四大流域，构建起“四横三纵、南北调配、东西互济”的水资源配置格局。目前中线后续引江补汉工程进展顺利，东线后续工程、西线工程前期工作正在抓紧推进。
今年是南水北调东中线一期工程全面通水10周年。中国南水北调集团党组书记、董事长汪安南在本届论坛上表示，通水10年来，南水北调东中线一期工程向北方累计调水超760亿立方米，成为沿线7省市45座大中城市的重要水源，直接受益人口超1.85亿人。
如此卓越的成效离不开“数字孪生”的保驾护航。王勇表示，自2022年水利部做出系统部署以来，数字孪生水利建设取得阶段性成效，已由积极探索、先行先试阶段转入全面深化推进、强化应用阶段。数字孪生水利框架体系已基本构建，数字孪生南水北调已初步建成并投入运用，取得显著成效。
水利工程数字化智能化发展
多位专家学者在论坛上分享各自研究成果，折射出数字孪生水利工程的重大意义。
“调水”过程中免不了建设隧道与地下工程，而复杂地质条件往往会带来重大安全风险。如何实现隧道前方不良地质灾害源的准确预报与灾害防控已成为关键。
中国工程院院士、山东大学校长李术才打了一个形象的比方：要想知道病灶在哪里，就得给病人拍X光片、拍CT。多年来，他带领团队所做的工作就是给隧道施工前方“拍CT”，看看前面是不是有突水突泥灾害等，从而为后续施工规划调整和决策提供帮助。基于此，该团队还研究出“预报结果指引的施工智能决策系统”，可进行超前地质预报数值模拟、隧道掘进数字孪生与智能决策等。
“以TBM（全断面硬岩隧道掘进机）智能掘进为例，我们在杭州市第二水源输水通道工程中进行了工程验证，使用智能决策系统后，与相似段落司机（人工决策）掘进效果相比，掘进速度提升约10%，总成本降低约10%。”李术才说。
另一个案例来自美国国家人工智能科学院院士、中国科学院自动化研究所研究员王军平团队。由于大渡河水电设施地处崇山峻岭，极端天气频发，重大事故处置困难重重，迫切需要构建全流域无人值守系统。为此，该团队研发水网基础设施主动预警系统，提出水网全流域水利工程数字孪生体系构建路径，可实现对复杂水利设施高效精准掌控，以及应对极端天气和重大自然灾害。
新一轮科技革命和产业变革加速演进，大数据、人工智能等高新技术在国家水网建设与高质量发展中占据越来越重要的地位。王军平告诉科技日报记者，未来人工智能如何与水利工程深度融合，将会是人们要花大精力、下真功夫、用长时间去解答的一大难题。
