Page 19 - 2022年第53卷第3期

三峡单库调度 三峡单库158后继续为城陵矶防洪 上游水库群配合三峡联合调度
三峡单库调度 三峡单库158后继续为城陵矶防洪 上游水库群配合三峡联合调度
166
37.00
164
162 36.00
水位/m 160 水位/m 35.00
158
34.00
156
154 33.00
7/16 7/17 7/18 7/19 7/20 7/21 7/22 7/23 7/24 7/16 7/17 7/18 7/19 7/20 7/21 7/22 7/23 7/24
时间/（月/日） 时间/（月/日）
（a） 三峡水库调洪过程线 （b）城陵矶（莲花塘）水位过程
图 17 2020 年长江 2 号洪水时不同调度方式下三峡水库对城陵矶防洪调度效果
尽可能降低城陵矶附近地区防洪风险，结合调度系统提供的水雨情信息，通盘考虑上下游洪水淹没
情景，基于研发系统，对比多种调度方案，包括基于调度规则的自动调度计算以及采用人机交互递
进优化的智能调度调度方式：（a）突破规则继续使用 158 m 以上库容三峡单独拦洪调度方式，（b）突破
158 m 后上游水库群配合三峡调度。
图 17 展示了三峡按照规则调度、突破规则继续使用 158 m 以上库容单独拦洪、突破 158 m 后上游
水库群配合优化调度三种逐步优化的调度方式模拟调度成果。根据上下游风险对比分析，三峡水位
超过 158 m 后继续对城陵矶单库拦洪，三峡水位将达 164 m，增加了库尾淹没风险；此时，进一步采
用优化模型，在保障下游城陵矶不分洪的三峡下泄方式下，设定三峡不淹库区的目标水位，优化上
游溪洛渡、向家坝等水库群配合三峡进行调度，降低三峡入库洪量，有效降低了三峡拦洪水位，从
而降低了三峡库区的淹没风险。
经智能优化调度后，通过上游水库拦蓄，削减三峡入库洪峰 9000 m /s，同时三峡继续拦洪降低
3
了城陵矶水位 1.71 m，城陵矶水位实际出现 34.39 m，成功将城陵矶水位控制在保证水位 34.4 m 以下,
有效避免了沙市、莲花塘、湖口附近防洪保护区内约 1029 万人转移。

4 结论及建议

数字孪生流域的宗旨是运用各种算法模型，在虚拟世界中再现流域内各自然要素之间特别是水
文气象、工程调度等关联关系，以及自然要素和水管理要素之间的互馈响应关系，为流域管理提供
数据和技术支持，也为流域内经济社会活动提供技术和信息支持。数字孪生流域构建关键技术包括
数据建设、算力建设（专业模型，包括基于物理机理和数据驱动等不同技术的模型）、智能建设（即工
程调度规则及其引擎、知识图谱应用、多目标优化技术等）、通用平台服务建设（即标准组件式搭建
及其流程技术）、基于 GIS+BIM 的 VR 动态展示等。实现流域水工程智能调度的关键是对水和调度专
业的深度理解，以及 IT 技术的深度融合，缺一不可。
本文以长江流域水工程防洪联合调度系统建设为示范，探索了数字孪生长江构建技术及其应
用，形成了服务防洪调度管理为主要业务应用，具有流域模拟、防洪形势分析、工程智能调度、洪
水风险评估、防洪避险转移辅助等功能的数字孪生长江 1.0 版，其技术及系统功能等在 2020 年长江流
域性大洪水调度管理中得到成功应用。同时，为有效实施对物理流域变化的及时映射和迭代，研发
了具有快速搭建和配置功能的数字孪生流域平台构建技术，保障了数字孪生流域与物理世界的一致
性。
但是，从长江的应用实践中发现，数字孪生流域除了随着 ICT 技术的不断更新需要进行技术迭代
外，更重要的是需要随着对自然现象机理规律以及人类活动响应之间的关系认知的深入，不断延伸
拓展再现能准确映射物理世界的各种专业模型，以应对包括水资源调配、水环境保护、水生态修复
等多目标融合协同治理与保护所需要的数据、功能和服务的能力建设，并根据社会经济活动需要，

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