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——黃河水利科學(xué)研究院全力推動(dòng)黃河下游河道模型升級(jí)改造“三步走”

本報(bào)通訊員 徐騰飛 張向 荊誠然

　　日前，黃河下游河道模型設(shè)備率定校準(zhǔn)操作平臺(tái)及模型沙快速置換設(shè)備落位“模型黃河”試驗(yàn)基地，標(biāo)志著“模型黃河”數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化提升工程邁上新臺(tái)階。

　　水利部黃河水利委員會(huì)黃河水利科學(xué)研究院堅(jiān)持需求牽引，全方位保障“模型黃河”升級(jí)改造工作，為“三條黃河”聯(lián)動(dòng)、流域水旱災(zāi)害防御提供科技支撐。

　　升級(jí)改造勢在必行

　　“模型黃河”通過對(duì)原型自然現(xiàn)象復(fù)演、模擬和試驗(yàn)，揭示黃河自然規(guī)律，為“原型黃河”研究和“數(shù)字孿生黃河”建設(shè)提供物理參數(shù)，是黃河治理方案驗(yàn)證比選的實(shí)測平臺(tái)。

　　“模型黃河”體系包括黃土高原模型、水庫模型、河道模型及河口模型，黃河下游河道模型是“模型黃河”體系的重要組成部分。多年來，科研人員借助黃河下游河道模型開展小浪底水庫運(yùn)用初期黃河下游河道演變規(guī)律、黃河下游游蕩性河道整治、洪水演進(jìn)等相關(guān)試驗(yàn)，為黃河防汛決策提供重要技術(shù)支撐。自2016年起，下游河道模型連續(xù)9年開展黃河下游洪水演進(jìn)預(yù)報(bào)試驗(yàn)，為黃河下游有針對(duì)性地防大水、搶大險(xiǎn)提供了重要參考依據(jù)。

　　“目前，河道模型主要采用人工或傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行模型制作、數(shù)據(jù)測控、成果展示，難以滿足新時(shí)期、新形勢下開展水沙運(yùn)動(dòng)及河床演變規(guī)律探索、河道整治、洪水防御、水工程調(diào)度、重大水利工程建設(shè)論證等需要?！秉S科院水旱災(zāi)害防御科技支撐工作組常務(wù)副組長曹永濤說。

　　2023年4月，水利部領(lǐng)導(dǎo)在調(diào)研“模型黃河”試驗(yàn)基地時(shí)明確指出：要針對(duì)黃河特殊河情，建構(gòu)多場景多維度多方式的研究場，持續(xù)推進(jìn)“原型黃河”“模型黃河”“數(shù)字孿生黃河”建設(shè)，不斷提升“模型黃河”建設(shè)的科技水平，通過“三條黃河”的聯(lián)動(dòng)性協(xié)同性參證性研究運(yùn)用，更加科學(xué)系統(tǒng)深入地研究黃河保護(hù)治理方案。

　　“模型黃河”升級(jí)改造勢在必行。接到任務(wù)后，黃科院第一時(shí)間成立“模型黃河”提升工作領(lǐng)導(dǎo)小組及工作專班，由院長余欣掛帥，高位推動(dòng)頂層設(shè)計(jì)、實(shí)施方案等有關(guān)重大事項(xiàng)。

　　工作專班28人加班加點(diǎn)，反復(fù)修改完善，歷時(shí)149天編制完成了《“模型黃河”數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化提升三年工作推進(jìn)方案》。方案明確以“模型制作機(jī)械化、要素測控自動(dòng)化、過程模擬智能化、試驗(yàn)結(jié)果精準(zhǔn)化、試驗(yàn)環(huán)境人文化”為總體目標(biāo)，先期重點(diǎn)對(duì)黃河下游河道模型、黃河口模型和古賢水庫模型等進(jìn)行數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化提升改造。

　　自主研發(fā)增強(qiáng)核心競爭力

　　黃河下游河道模型升級(jí)改造項(xiàng)目前期工作頭緒多、要求高、難度大。此次模型升級(jí)改造可研報(bào)告編制時(shí)間緊、任務(wù)重，項(xiàng)目組成員一次次修改完善可研初設(shè)報(bào)告，在不到1個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，項(xiàng)目組圓滿完成報(bào)告編制，并由黃委上報(bào)水利部。同時(shí)，項(xiàng)目組抓緊編制完善項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)報(bào)告，力爭盡快實(shí)施。

　　全程參與項(xiàng)目前期工作的科研骨干張向?qū)Υ松钣懈杏|，他說：“連軸轉(zhuǎn)、熬通宵既是‘家常飯’，也是‘豐收餐’。”

　　5月31日，黃科院主持編制的《黃河下游河道模型升級(jí)改造初步設(shè)計(jì)報(bào)告》獲黃委批復(fù)，標(biāo)志著黃河下游河道模型升級(jí)改造項(xiàng)目正式進(jìn)入建設(shè)實(shí)施階段。

　　黃科院迅速成立以分管院領(lǐng)導(dǎo)為組長的調(diào)研組，多次赴現(xiàn)場調(diào)研兄弟單位模型自動(dòng)化制作設(shè)備、含沙量測量儀、水面流場監(jiān)測等模型試驗(yàn)裝置及量測設(shè)備情況，借鑒實(shí)體模型運(yùn)行及量測設(shè)備應(yīng)用、模型智慧管控平臺(tái)建設(shè)等方面的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。今年5月，調(diào)研組赴南科院、河海大學(xué)，重點(diǎn)學(xué)習(xí)了模型測控、試驗(yàn)基地管理維護(hù)方面的成功做法，為模型智慧管控平臺(tái)建設(shè)和管理提供了借鑒和參考。

　　黃科院副院長王敏說：“先進(jìn)的儀器設(shè)備有利于科研人員更深入地解讀和分析數(shù)據(jù)，提供更準(zhǔn)確高效的結(jié)果和預(yù)測，為‘模型黃河’未來發(fā)展提供更多想象空間和創(chuàng)新機(jī)會(huì)?！?/p>

　　黃科院自主研發(fā)了“河工模型人工智能地形制作設(shè)備”，該設(shè)備通過高精度機(jī)械設(shè)備搭載數(shù)字地形和人工智能控制技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)高精度、高分辨率、大場景復(fù)雜模型三維地形的快速制作，是國內(nèi)首例專為河工實(shí)體模型地形制作而設(shè)計(jì)的智能一體化設(shè)備。新設(shè)備的誕生，將大大縮短動(dòng)床模型制作時(shí)間，減少人力制作成本，增強(qiáng)核心競爭力。目前，設(shè)備正在專用水槽進(jìn)行調(diào)試，在完成技術(shù)改進(jìn)后，逐步向黃河下游河道模型制作推廣應(yīng)用。

　　明確升級(jí)改造“三步走”

　　“黃河下游河道模型升級(jí)改造”邁出了“模型黃河”數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化的關(guān)鍵一步，為深入貫徹落實(shí)水利部、黃委工作要求，黃科院明確了黃河下游河道模型升級(jí)改造“三步走”——

　　第一步，要通過引入高精度的試驗(yàn)要素測控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)模型進(jìn)出口的自動(dòng)化控制，解決試驗(yàn)中水位、流場、含沙量等關(guān)鍵要素的自動(dòng)化精準(zhǔn)化測量問題，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)測控自動(dòng)化；

　　第二步，要通過人機(jī)交互方法，基于實(shí)測斷面信息即可實(shí)現(xiàn)河道數(shù)字地形的全流程自動(dòng)化制作，提高動(dòng)床模型地形制作效率和精度，實(shí)現(xiàn)模型制作機(jī)械化；

　　第三步，要通過試驗(yàn)計(jì)劃、模型測控、試驗(yàn)管理、成果分析、多源數(shù)據(jù)三維展示、多源數(shù)據(jù)融合分析等業(yè)務(wù)的集成，解決測控設(shè)備統(tǒng)一操作、設(shè)備狀況監(jiān)測、試驗(yàn)過程及試驗(yàn)結(jié)果展示，并整合提升水利模型試驗(yàn)室信息化建設(shè)成果，深化信息技術(shù)與模型測控業(yè)務(wù)融合，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)設(shè)備管理智能化。

　　目前，黃科院已成立項(xiàng)目建設(shè)管理工作組，下一步，將依法依規(guī)加快提檔升級(jí)工作，確保進(jìn)度如期、質(zhì)量過硬、目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，努力把“黃河下游河道模型升級(jí)改造項(xiàng)目”打造成為標(biāo)桿工程、平安工程、廉潔工程，高水平實(shí)施“模型黃河”三年提升行動(dòng)，為黃河流域水利高質(zhì)量發(fā)展提供新動(dòng)能、新優(yōu)勢。

　　來源：中國水利報(bào) 2024年8月29日

作者：徐騰飛 張向 荊誠然
責(zé)任編輯：王瑜