运行2280年的都江堰水利工程有了“大脑”与“慧眼” - adcp声学多普勒流速仪

2280年前，时任秦国蜀郡郡守李冰与其子主导修建的都江堰水利工程，让旱涝无常的成都平原摇身一变成为今日的“天府之国”。7月24日，都江堰渠首迎来了近10年最大洪峰过境。通过无人机的俯视视角，鱼嘴工程处，“四六分水”的自然分流奇观再现。

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古人用智慧创造了都江堰水利工程，如今，现代水利工作者也用“智”慧赋能都江堰水利工程。通过视频监控系统、物联网系统、无人机等科技设备部署，以及数字孪生系统的加持，实现对水量水位更精准的监测与控制。

当前，正值主汛期，都江堰水利工程是如何守护成都平原河湖安澜？近日，记者走进四川省都江堰水利发展中心，探寻都江堰水利工程的“智”慧密码。

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数字孪生系统覆盖渠首枢纽27.6平方公里

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实现物理工程与数字工程同步运行

走进都江堰灌区指挥中心，迎面看到的LED大屏上写着“都江堰渠首数字孪生”，它既是都江堰水利工程的“孪生兄弟”，也是覆盖都江堰渠首的“智慧大脑”。

随着工作人员的点击，该套数字孪生系统上逐一呈现综合概览、运行监控、工程调度三个模块内容。“在运行监控的调度预演板块，可以对预测到的洪水进行一次预演，通过输入紫坪铺水库的预估下泄流量，系统会给出各条河流在各个时段的流量数值，并根据应急调度预案与指挥中心调水计划，自动生成调度方案。”都江堰灌区指挥中心相关负责人向记者表示，在数字孪生系统给出调度方案基础之上，还将根据实际情况进行调整，实现更好地控制闸坝与各河段的流量。

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“洪水进入河道不可避免，但我们现在至少做到了心里有数。”都江堰灌区指挥中心相关负责人说，过去的调度需要在电脑打开多个不同数据网页，并人工进行计算生成结果，如今在一套系统中就能实现全流程呈现，在提高效率的同时，让指挥决策也有了更加科学精准的依据。

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据了解，都江堰渠首数字孪生系统以数据底板为基础，融合了都江堰渠首枢纽27.6平方公里的二三维空间地理信息及倾斜摄影模型、23处水闸BIM模型、水情监测数据、工情监测数据、水资源调度业务数据、水利工程运行管理数据等多源数据，为水资源调度提供数据支撑，也为水利专业模型提供验证数据。

“通过数字孪生系统实现对渠首枢纽运行情况的分析和优化。数字孪生集成了机器学习技术将数据、算法和决策分析结合在一起，进行物理整合，建立虚拟映射，在问题发生之前先发现问题，监控重要枢纽在虚拟模型中的变化，诊断多维数据、处理问题与异常分析，并预测潜在风险，合理有效地对水资源进行规划，对相关运行设备进行维护。”都江堰灌区指挥中心相关负责人说。

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建立“天空地”一体化监管监测体系

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实现数据可视化

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目前，都江堰渠首数字孪生系统可实现对各河段来水量精确到分钟的预判。如何实现如此精确的预判？部署在前端的监测设备为记者解答了疑问。

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在柏条河测站，记者看到一套常规缆道式量水秤部署于此，通过外观像是“鱼雷”的铅鱼挂载转子流速仪以及ADCP（声学多普勒流速剖面仪），该量水秤能够准确测量实时水量，同时对河道断面底部淤积动态变化进行实时测量，还可进行远程自动测量。

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“量水秤是应用于测水位、测流速、计算水量的标准工具，除了日常的测量工作，在汛期，通过量水秤绘制水位流量关系图，可以为调度决策提供依据。”省都江堰水利发展中心科学技术与信息化处相关负责人表示，都江堰灌区渠系包括干渠、支渠、斗渠、农渠等各种渠道，流量不同，测量方式难以统一，因此，省都江堰水利发展中心启动了都江堰灌区标准化“量水秤”体系建设，因地制宜打造了15类标准化“量水秤”，并配备了8种应急量水秤。

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如果说都江堰渠首数字孪生系统是“智慧大脑”，前端的各类监测设备则是都江堰灌区的“慧眼”。目前，都江堰灌区共建成89处AI视频识别点位，并完成81处视频监控和163处工情监测点建设，接入灌区视频监控点451处。同时，还组建起一支集测绘、巡查、宣传功能于一体的无人机队，建立“天空地”一体化监管监测体系。

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通过前端的监测设备部署，都江堰渠首数字孪生系统已完成接入视频监控点位建设110处、水位监测点位21处、GNSS安全监测点12处、倾角仪安全监测点14处，以及51孔闸门远程改造及8孔闸门数据接入，让数据实现了可视化。

新闻多一点——

都江堰水利工程如何将成都平原打造成为“天府之国”？

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成都平原由岷江冲积扇构成，具有西北高、东南低的地势特点，时任秦国蜀郡太守李冰及其子充分利用区域地形地貌，建设了以鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口为三大主体工程的都江堰水利工程，形成了“三位一体、首尾相应”的工程布局。

作为都江堰的分水工程，鱼嘴将岷江一分为二，内江灌溉成都平原，外江用作排涝泄洪。在不同的流量情况下，受流速和工程引导等因素影响，在枯水季节，内江进水六成、外江进水四成，而在丰水季节，分流比例自动反转，内江进水四成、外江进水六成，这就是“四六分水”。

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同时，在丰水期，江水中泥沙含量较大，受弯道环流等因素影响，江水中携带的大量泥沙、石块近八成被排入外江，二成进入内江，实现了“二八分沙”。

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为了更好地提升防洪能力，李冰父子还为都江堰水利工程按上了“双保险”——“飞沙堰”。当洪水泛滥时，进入内江的水量超过既定限度时，飞沙堰溢洪道会自行溢出多余水量，实现二次分水，并将河流中的泥沙、石块抛入外江，最大限度确保了内江的通畅。

此外，宝瓶口的功能同样不容小觑，它的工作原理可以比喻成用矿泉水瓶接水，水流再大，瓶口依旧是原本的大小，通过这一原理来控制内江的进水量。同时，宝瓶口与飞沙堰配合，还具有节制水流大小和防洪的功能。

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三大工程相互配合，协调联动，以最小的环境资源代价，成功解决了引水、泄洪、排沙等一系列技术难题，也让成都平原成为今日的“天府之国”。

记者手记——

都江堰灌区指挥中心的大屏幕上，记录着都江堰水利工程运行的时间，从年到秒。在水利工作者的一天、一时、一分、一秒的守护下，都江堰水利工程已跨越了23个世纪。

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传承与守护，科技与创新，这是发展永恒不变的规律。

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“东流不尽秦时水，润泽天府两千年。”都江堰水利工程之所以被世人熟知，是因其宏大的规模与治水的智慧。在过去，李冰父子并无数据和物理知识做支撑，而是依靠着反复论证与实践经验，扭转了成都平原旱涝无常的形势，成为“水旱从人，不知饥馑”的“天府之国”。

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春秋代序，岁月不居。随着时代的发展，都江堰治水不应仅仅依靠古人的智慧来进行，数字技术的不断成熟与应用，为这座古老的水利工程带来了新的活力。也是在科学技术的加持之下，“分四六，平潦旱”的智慧，得到了数据的验证。

正是在古人智慧与现代科技的相辅相成中，沃野千里的成都平原才能始终保持勃勃生机。

成都日报锦观新闻 黄铭芯 记者 魏捷仪 图片 四川省都江堰水利发展中心 责任编辑 罗皓 编辑 王玲

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