擎智慧之能 固安瀾之根
——濟南黃河河務局數字孿生黃河建設記

文／安紅

平陰縣智慧黃河數字平臺

濟南黃河是“二級懸河”，河道彎曲且狹窄，河水含沙量高，河勢不定，防守難度較大。

近年來，濟南黃河河務局在持續筑牢防洪工程防線的同時，大力推進數字孿生黃河建設，在水位自動觀測、根石監測預警、灘區漫灘模擬、數字化管理等方面相繼取得突破，以智慧化的技術為“堤防”“人防”措施強力賦能，全力夯實了濟南黃河安瀾根基。

全河首座物聯網水位站，讓水位觀測更加精準便捷

沒有及時準確的水位觀測就沒有科學的汛情預警、預報。

長期以來，黃河水位觀測依靠人工讀取水尺，觀測效率低且受水浪影響大。

經過7年的研發、試驗、應用、普及，2020年，濟南黃河實現了28處重要觀測斷面水位自動觀測全覆蓋，大幅提升了水位觀測的精準度，降低了人工觀測的風險，但遇到狂風暴雨等惡劣天氣，測報數據還是可能出現較大誤差。

“遙測水位站的應用讓我們嘗到了技術進步的甜頭，更加堅定了我們走數字化治河道路的決心?！睗宵S河河務局物聯網水位站研發團隊負責人戴明謙說。

該團隊主要研發人員大多工作在治黃一線，白天與母親河為伴，晚上與浩繁卷帙為伴，發現、實驗、改進……經過一遍又一遍的實踐，他們終于在2023年通過雙探頭壓力差分法，實現了“內核在水下”的物聯網黃河水位觀測。

“很多工程位置偏遠，實地觀測一趟要一個多小時，汛期水位變化快，實時準確度難以保證?！睔v城黃河河務局青年職工戴康介紹，“現在物聯網水位站每6分鐘觀測1次，現場LED大屏每半小時更新一次，手機和電腦上則是6分鐘更新一次，水位變化情況盡在掌握?！?/p>

利用智慧河務系統進行工作研究

在歷城黃河蓋家溝險工，全河首座物聯網水位站甫一建成，就經受了2023年黃河汛前調水調沙大流量過程的檢驗，創下了與人工讀取的水尺數據誤差僅有7毫米的成績，滿足了防汛分析決策的需要。準確、及時的水位數據不僅為防汛研判提供了重要的參考，在物聯網水位站管理后臺留存的水位變化記錄也為將來研究水位演進提供了堅實的數據支撐。

如今，人工水尺、遙測水位站、物聯網水位站同立在濟南黃河壩頭上，展示著黃河水位觀測技術的更新迭代，也體現出濟南黃河對數字孿生黃河建設的不懈追求。

根石監測預警系統，建構數字孿生山東黃河濟南段典型場景

根石是防洪工程之根，也是黃河安瀾之根。根石走失是目前黃河控導工程出現險情最主要的原因，及時發現根石變動便成為確保黃河防洪工程安全的第一目標。

由于黃河泥沙含量大，現有的水下探測技術難以直接應用。過去根石探測工作只能通過人工探摸的方式進行，不僅效率低，而且面對復雜情況時探摸效果也難以保證，根石走失往往在險情發生后才能被發現。

為此，濟南黃河河務局一直致力于改進根石探測技術。2022年6月，長清黃河河務局與海砥裝備科技公司聯合研發了“黃河岸防根基監測岸定-六度姿態儀 ”，對根石走失情況進行實時監測、提前預警；2023年3月，濟南黃河河務局研制的“勵智”智能高精度根石探測無人艇被確定為水利部重大科技項目；2023年5月，天橋黃河河務局引入聲吶探測技術，研制出新型聲吶根石險情探測桿；2023年6月，濟南黃河河務局與山東黃河信息中心合作研發了根石監測預警系統，在調水調沙期間順利通過了調試運用，已滿足投入使用條件。

“汛前，我們安裝了監測感知設備，在調水調沙期間預警平臺對部分壩岸發出預警，經現場查勘，確有根石監測預警系統功能可靠?！睗宵S河河務局副局長俞憲海介紹。

無人機巡河

據了解，根石監測預警系統由多斷面感知儀、水下智能探水桿和根石監測預警平臺共同組成。通過預先對水下根石布設位移、水壓力、傾角等高精度、陣列式根石監測感知設備，該系統可以即時感知根石的變動情況；通過預警平臺的數據分析功能，該系統可以及時對根石的情況進行預警。當位移達到設定值時，該系統就會發布根石走失預警；當傾角等達到設定數值時，該系統就會自動發布根石坡面預警。值班人員接到預警后，立刻安排巡查人員進行處置，最大程度地保障了黃河防洪工程壩岸的穩定運行。

根深葉茂，本固枝榮。作為數字孿生山東黃河濟南段典型場景建設的一部分，根石監測預警系統的研發、應用實現了“開門紅”，為濟南黃河數字孿生建設工作的深入開展奠定了堅實基礎。

數字化綜合管理平臺，推動濟南黃河保護治理和高質量發展轉型升級

“流量達到8000立方米每秒，平陰灘區全部漫灘，淹沒面積為9.61萬畝，經濟損失22.7億元?！逼疥廃S河灘區遷安救護演練指揮室內，平陰縣“智慧黃河”數字化平臺正在對不同量級洪水漫灘區域進行模擬，直觀的洪水漫灘畫面讓室內的氣氛緊張起來。該平臺整合了平陰縣水利、氣象、應急、農業等多行業數據，極大增強了分析決策和指揮調度能力。

“現在派車、公車維修等可以直接在線上申請、審批，效率高，讓職工少跑路，管理起來也更規范?！睗宵S河河務局服務中心主任耿大全開心地介紹。

2019年和2022年濟南黃河河務局分別自主研發了“云”集中核算平臺和智慧資產管理平臺，實現資金資產全生命周期的智慧化管理，先后獲得2020年和2023年黃委科技進步獎三等獎，在全河范圍內得到了推廣；自主研發的網絡機房綜合環境及視頻監控全覆蓋監測平臺，實現了市、縣、管理段三級機房綜合環境監控數據及視頻監控的集中統一管理、共享和報警；基于yolo神經網絡的視頻識別火情警報系統，實現了預警信息的自動推送，為火情處置贏得主動；堤防工程管理數據分析預測預警系統可以對“智巡”App收集到的海量數據進行深入利用……一批圍繞數字孿生山東黃河建設的科技項目相繼開花結果。

完善的數字孿生山東黃河體系離不開全面的基礎設施支撐。自2021年起，濟南黃河河務局先后建成305處視頻監控點，配置24架無人機和28套視頻會議軟件終端設備，安裝雷達遙測水位計28處、照明設施500套，一個覆蓋濟南黃河各級單位、各類防洪工程的“天空地人”全方位、全時段巡查防守體系和信息傳輸通道基本建成，為數字孿生山東黃河濟南段典型場景建設夯實了數據底板。

未來，濟南黃河河務局將按照“需求牽引、應用至上、數字賦能、提升能力”的總要求，持續探索智能化模擬，向著構建具有強大“四預”功能的數字孿生山東黃河濟南段典型場景目標奮力前行，讓黃河安瀾的支柱更加堅實牢固。

遠程實時監控

物聯網水位站