在長(zhǎng)江流域數(shù)字孿生水利建設(shè)征程中，一群平均年齡不到35歲的青年科技尖兵，正書(shū)寫(xiě)著創(chuàng)新傳奇，為江河“智”理創(chuàng)造無(wú)限可能。

2024年以來(lái)，為積極響應(yīng)共青團(tuán)湖北省委號(hào)召，長(zhǎng)江委成立了3支由高學(xué)歷、多學(xué)科人才組成的“硬核”科研團(tuán)隊(duì)——青年科技攻關(guān)突擊隊(duì)，他們圍繞治江中心工作，在水資源智能預(yù)測(cè)、河湖庫(kù)遙感監(jiān)管、水工程安全監(jiān)測(cè)等專業(yè)領(lǐng)域，突破多項(xiàng)“卡脖子”技術(shù)，成為推動(dòng)長(zhǎng)江水利高質(zhì)量發(fā)展的青春生力軍。

“數(shù)字哨兵”助力水資源高效利用

入汛前夕，長(zhǎng)江委水文預(yù)報(bào)中心異常緊張忙碌。值班室內(nèi)，技術(shù)人員緊盯大屏幕上實(shí)時(shí)滾動(dòng)的水文氣象數(shù)據(jù)，通過(guò)自主研發(fā)的水資源預(yù)測(cè)調(diào)配模型體系，長(zhǎng)江流域年度水資源量變化趨勢(shì)初現(xiàn)端倪……

這支由長(zhǎng)江水文13名優(yōu)秀青年科技人才組成的科研隊(duì)伍，自組建以來(lái)，始終以服務(wù)國(guó)家重大戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向，充分發(fā)揮水文、氣象等多學(xué)科融合優(yōu)勢(shì)，深入開(kāi)展中長(zhǎng)期水資源量智能預(yù)測(cè)技術(shù)攻關(guān)，傾力保障流域水安全和生態(tài)安全。

“我國(guó)水資源時(shí)空分布極不均衡，近年來(lái)，極端氣象水文事件趨多、趨頻、趨強(qiáng)，水資源供需矛盾凸顯?！眻F(tuán)隊(duì)副隊(duì)長(zhǎng)、長(zhǎng)江水文局預(yù)報(bào)中心氣象室副主任、高級(jí)工程師邢雯慧介紹，“因長(zhǎng)江流域地理氣候特征較為復(fù)雜，其水資源豐枯變異機(jī)理還不明確，加上受人類活動(dòng)和大型水利工程調(diào)控的疊加影響，傳統(tǒng)預(yù)測(cè)方法的精度不高……”

為突破這一“瓶頸”，團(tuán)隊(duì)圍繞長(zhǎng)江流域水資源管理實(shí)際需求，聚焦預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)與調(diào)度決策支撐核心技術(shù)難題，深入研究流域水資源量預(yù)測(cè)預(yù)警智能算法、模型、平臺(tái)，顯著提升了流域水資源量中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)精準(zhǔn)度，推動(dòng)流域防汛抗旱、水資源調(diào)配的社會(huì)效益得到充分釋放——

2024年汛期，團(tuán)隊(duì)提前預(yù)測(cè)8月“澇旱急轉(zhuǎn)”風(fēng)險(xiǎn)，助力長(zhǎng)江委優(yōu)化調(diào)度方案，汛期少棄水，最終在秋季實(shí)際發(fā)生極端枯水的情勢(shì)下，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)江上游水庫(kù)群汛末最大蓄水量616億立方米，較2022年多蓄水152億立方米，為流域抗旱保供筑牢“數(shù)字防線”。

在服務(wù)南水北調(diào)中線工程運(yùn)行中，團(tuán)隊(duì)精準(zhǔn)研判2024年8月后漢江上游來(lái)水可能偏枯，為長(zhǎng)江委動(dòng)態(tài)調(diào)控丹江口水庫(kù)提供決策參考，通過(guò)汛期維持較高水位運(yùn)行，增加蓄水量約31.4億立方米，為應(yīng)對(duì)漢江流域澇旱急轉(zhuǎn)，滿足中下游干流冬春多目標(biāo)用水需求提供了有力保障。

成立至今，團(tuán)隊(duì)累計(jì)斬獲國(guó)家級(jí)專利十余項(xiàng)，發(fā)表相關(guān)學(xué)術(shù)論文上百篇，項(xiàng)目成果為提升流域水資源高效利用的科學(xué)性、主動(dòng)性，推動(dòng)水資源治理能力現(xiàn)代化提供了重要技術(shù)支撐，成為名副其實(shí)把脈長(zhǎng)江水情的“數(shù)字哨兵”。

AI擦亮河湖庫(kù)治理管護(hù)“千里眼”

數(shù)字孿生長(zhǎng)江是防汛抗旱的“利器”，更是河湖庫(kù)治理管護(hù)的“智慧之眼”。

2024年以來(lái)，一支以長(zhǎng)江委網(wǎng)信中心“90后”青年科研人才為主力的青科突擊隊(duì)，圍繞數(shù)字孿生水利建設(shè)需求，踐行人工智能與水利應(yīng)用深度融合工作思路，用一項(xiàng)項(xiàng)“智”水方案，為新時(shí)期長(zhǎng)江大保護(hù)打開(kāi)全新視角。

2024年，為切實(shí)提升水利部門(mén)河湖庫(kù)監(jiān)管效能，團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建了流域規(guī)模最大的河湖庫(kù)典型地物樣本集，類型涵蓋11種地物，樣本總數(shù)累計(jì)達(dá)20萬(wàn)個(gè)。在此基礎(chǔ)上，他們率先提出了面向長(zhǎng)江流域河湖庫(kù)遙感智能解譯的整體技術(shù)框架，通過(guò)模型深度學(xué)習(xí)，處理和分析相關(guān)遙感數(shù)據(jù)，可自動(dòng)分類識(shí)別河湖庫(kù)地物，精度高達(dá)80%以上。

團(tuán)隊(duì)技術(shù)負(fù)責(zé)人、長(zhǎng)江委網(wǎng)信中心規(guī)劃處工程師張志鑫表示：“智能解譯模型顯著減輕了圖斑解譯人員的工作量，但依然存在漏檢、誤檢的可能，后續(xù)仍需要專業(yè)解譯人員人工標(biāo)注完成復(fù)核確認(rèn)，時(shí)間成本較高……”

為解決這一“缺陷”，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)反復(fù)嘗試，創(chuàng)新提出了遙感智能輔助解譯模型的構(gòu)建方法，能從海量的地物樣本中提煉出通用特征，實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)圖成斑”，顯著縮短人工復(fù)核周期?！斑^(guò)去，訓(xùn)練模型的周期大約需要1天，現(xiàn)在僅需不到5小時(shí)?！睆堉决握f(shuō)。

今年年初，面對(duì)DeepSeek國(guó)產(chǎn)大模型應(yīng)用浪潮，團(tuán)隊(duì)第一時(shí)間基于全國(guó)產(chǎn)化環(huán)境，搭建了水利知識(shí)微服務(wù)應(yīng)用框架，并研發(fā)水利知識(shí)結(jié)構(gòu)化提取與校驗(yàn)技術(shù)，將原本5個(gè)月的知識(shí)處理任務(wù)縮短至兩周，大幅提高了工作效率，為后續(xù)水利知識(shí)與AI的深度融合應(yīng)用奠定了良好基礎(chǔ)。

2024年至今，團(tuán)隊(duì)累計(jì)申請(qǐng)發(fā)明專利9項(xiàng)，其中6項(xiàng)已取得授權(quán)，相關(guān)技術(shù)成果在數(shù)字孿生三峽“智慧”巡庫(kù)、長(zhǎng)江流域（片）河湖庫(kù)地物遙感圖斑解譯、丹江口庫(kù)區(qū)及其上游流域水質(zhì)安全保障等工作中均得到應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)流域河湖庫(kù)岸線高效監(jiān)管擦亮了數(shù)字“千里眼”。

“國(guó)之重器”的智能化“健康管家”

夜幕下，布設(shè)在三峽工程的測(cè)量機(jī)器人智能化測(cè)站正在協(xié)同作業(yè)。作為目前世界上裝機(jī)容量最大水電站的“專屬醫(yī)生”，它們的任務(wù)是自動(dòng)監(jiān)測(cè)樞紐建筑物表面 “變形體征”，從而掌握三峽工程的“健康狀況”。

研發(fā)這一技術(shù)的團(tuán)隊(duì)，正是來(lái)自長(zhǎng)江設(shè)計(jì)集團(tuán)空間公司——一支由7名工程安全監(jiān)測(cè)技術(shù)骨干組成的青科突擊隊(duì)。近年來(lái)，團(tuán)隊(duì)立足水工程“天、空、地、水、工”一體化監(jiān)測(cè)感知體系建設(shè)要求，圍繞三峽、烏東德、白鶴灘、溪洛渡、南水北調(diào)、引江補(bǔ)漢等國(guó)家重大工程，致力于水工程高精度表面變形監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，以青春之“智”為“國(guó)之重器”保駕護(hù)航。

“我國(guó)是世界上高壩大庫(kù)最多的國(guó)家，安全監(jiān)測(cè)是保障高壩大庫(kù)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要舉措，但如何實(shí)現(xiàn)特大范圍、超大規(guī)模、復(fù)雜環(huán)境下高精度、自動(dòng)化、智能化的水工程變形監(jiān)測(cè)，一直是行業(yè)的痛點(diǎn)與難點(diǎn)。”團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人介紹。

為攻克這一技術(shù)難題，空間公司緊密結(jié)合工程需求，積極開(kāi)展北斗、測(cè)量機(jī)器人、InSAR等高精度變形監(jiān)測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用，通過(guò)核心技術(shù)研發(fā)和反復(fù)系統(tǒng)測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了水工程“點(diǎn)—線—面”毫米級(jí)高精度變形監(jiān)測(cè)。

在某重點(diǎn)項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中，因系統(tǒng)輸出的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)精度始終超出允許范圍，一度令整個(gè)團(tuán)隊(duì)陷入迷茫?！盀檎页鲞@個(gè)頑固‘BUG’，我們先后進(jìn)行了三輪全面排查，甚至懷疑過(guò)開(kāi)發(fā)環(huán)境的兼容性問(wèn)題?！眻F(tuán)隊(duì)技術(shù)骨干、空間公司高級(jí)工程師王華為回憶道。

最終，大家決定現(xiàn)場(chǎng)跟班作業(yè)，全程觀摩監(jiān)測(cè)人員實(shí)際操作，發(fā)現(xiàn)了棱鏡等參數(shù)設(shè)置與自動(dòng)計(jì)算流程之間存在“隱性矛盾”?！凹皶r(shí)修改數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)精度立即提升了60%！”王華為說(shuō)。

不僅如此，團(tuán)隊(duì)還研發(fā)了一整套全國(guó)產(chǎn)化北斗高精度安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化軟件，攻克了高山峽谷、大水域等復(fù)雜場(chǎng)景下的高精度監(jiān)測(cè)難題，為重大水利工程提供了精準(zhǔn)“體檢”服務(wù)。

2024年成立至今，團(tuán)隊(duì)依托重大生產(chǎn)項(xiàng)目和科研任務(wù)，先后獲得發(fā)明專利5項(xiàng)，軟件著作權(quán)4項(xiàng)，省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)2項(xiàng)，為水工程安全評(píng)估提供了可靠技術(shù)手段，用創(chuàng)新技術(shù)為“國(guó)之重器”裝上了智能化“健康管家”。

從水資源預(yù)測(cè)“數(shù)字哨兵”到河湖監(jiān)管“千里眼”，再到水工程智能化“健康管家”，這群水利青年，正以敢為人先的創(chuàng)新勇氣和精益求精的工匠精神，奮力續(xù)寫(xiě)著江河“智”理的青春答卷！

來(lái)源：水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì)

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