圖① 三門峽市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測人員進行飲用水源地有機物污染物分析。 王阿芳 攝

圖② 三門峽水利樞紐矩陣平臺智慧大屏。 趙帥 攝

圖③ 三門峽水庫現(xiàn)代化管理矩陣平臺功能展示。 張哂昭 攝

圖④ 故縣水庫大壩檢測全景可視化平臺。 梁倩瑤 攝

圖⑤ 三門峽水利樞紐網(wǎng)信人員在機房核對參數(shù)。 趙帥 攝

圖⑥ 三門峽水利樞紐進行調(diào)水調(diào)沙運用。 梁倩瑤 攝

□本報記者 趙力文 本報通訊員 陳林道

走進位于鄭州市金水區(qū)的模型黃河試驗基地1號大廳，一條800米長的微縮河道蜿蜒鋪展——這便是按1∶600水平比尺、1∶60垂直比尺復(fù)刻的黃河下游河床模型，將小浪底至陶城鋪河段476公里的黃河河道地貌濃縮于此。

自2016年起，每年汛前，這條模型黃河都會進行洪水預(yù)演試驗，為守護母親河尋得科學(xué)答案。隨著防汛決策邁向數(shù)據(jù)驅(qū)動時代，數(shù)字孿生黃河悄然誕生。數(shù)字孿生三門峽、數(shù)字孿生故縣、數(shù)字孿生小浪底、數(shù)字孿生萬家寨、數(shù)字孿生大汶河等系統(tǒng)陸續(xù)上線，在實踐中開展了迭代應(yīng)用。

“數(shù)字孿生黃河將模型黃河的物理規(guī)律轉(zhuǎn)化為數(shù)字算法，把實體試驗升級為實時仿真，推動治黃從‘試驗優(yōu)化’邁向‘智能預(yù)判’。”黃河水利科學(xué)研究院泥沙所副所長張防修如此解釋了兩條黃河的關(guān)系。

作為黃河入豫第一市，三門峽市域干支流積極融入數(shù)字孿生黃河建設(shè)浪潮，以數(shù)字技術(shù)化作無形的手，為多個領(lǐng)域賦能，擔(dān)當(dāng)起防洪預(yù)警先鋒、灌溉管家、生態(tài)守護者等角色，為黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展注入數(shù)智動能。

“數(shù)字鏡像”賦能大壩管理

古有大禹治水，今有科技治黃。

9月7日15時，在三門峽水利樞紐運管中心，“接黃河水利委員會調(diào)度指令，開啟防汛閘門，按3000立方米每秒流量下瀉……”隨著值班人員一道道操作指令的下達(dá)，三門峽水利樞紐投入2025年汛期黃河調(diào)水調(diào)沙運用，相關(guān)信息同步更新至三門峽現(xiàn)代化水庫運行管理矩陣平臺的顯示屏上，“四全、四制、四預(yù)、四管”模塊清晰排布，實時水情、泄流孔洞狀態(tài)、庫區(qū)監(jiān)測數(shù)據(jù)一目了然。

作為黃河中游關(guān)鍵控制性工程，始建于第一個“五年計劃”的三門峽水利樞紐，承擔(dān)著防洪、防凌、灌溉、供水、發(fā)電等多重使命。在“十四五”期間，隨著數(shù)字孿生黃河加快建設(shè)，“孿生”而出的三門峽水利樞紐被建立在信息數(shù)據(jù)之上。

“當(dāng)前正是主汛期，如何治水防汛?首先就是要充分了解水情沙情。過去僅靠人工繪圖、查表計算，汛期時電話打‘爆’也趕不上水勢變化，防汛純靠經(jīng)驗判斷。現(xiàn)在不一樣了，我們有了它。”三門峽水利樞紐網(wǎng)信中心主任劉謀指著數(shù)字孿生平臺自豪地介紹著。

作為水利部首批矩陣建設(shè)試點水庫，數(shù)字孿生三門峽水利樞紐平臺于2024年完成一期工程，潼關(guān)至三門峽庫區(qū)的L2級數(shù)據(jù)底板、樞紐工程的L3級BIM模型相繼建成，大壩安全分析預(yù)警模型、蓄水淹沒模型等投入運行，讓三門峽水利樞紐擁有了“數(shù)字鏡像”。

“我們系統(tǒng)還接入了衛(wèi)星遙感、大壩安全監(jiān)測、水文監(jiān)測、高清視頻等信息數(shù)據(jù)，實時采集水位、流速、含沙量、設(shè)備狀態(tài)等各項數(shù)據(jù)，正努力構(gòu)建‘天空地水工’一體化監(jiān)測體系。”劉謀介紹。

如今，數(shù)字孿生平臺已基本實現(xiàn)對三門峽庫區(qū)的察“顏”觀“色”、把“脈”問“診”——

空中，無人機可按預(yù)設(shè)航線巡檢壩體、岸線，結(jié)合岸線監(jiān)控設(shè)備，實時回傳的4K影像可精準(zhǔn)識別船只入侵、水面漂浮物等隱患;水中，無人測船搭載聲吶系統(tǒng)掃描河床地形，監(jiān)測泥沙淤積變化;壩體之中，數(shù)百個傳感器24小時采集應(yīng)力、滲壓等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)實時匯入大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)，與數(shù)字孿生平臺聯(lián)動，形成“監(jiān)測、分析、預(yù)警、處置”的全面管理。

更深層的數(shù)智之變在于其管理邏輯。“我們不是在看數(shù)據(jù)，而是在看趨勢。”劉謀介紹。依托DeepSeek、千問等大模型構(gòu)建的三門峽矩陣管理平臺，匯聚了樞紐運行以來的海量運行數(shù)據(jù)、調(diào)度方案、科研成果，形成了獨特的“水利大腦”，實現(xiàn)了“預(yù)測—預(yù)警—預(yù)演—預(yù)案”的閉環(huán)調(diào)度能力。

2025年黃河調(diào)水調(diào)沙期間，三門峽水利樞紐借助數(shù)字孿生平臺，與小浪底等水庫協(xié)同調(diào)度，泄流運用102個小時，最大出庫流量3690立方米每秒，最大出庫含沙量253千克每立方米，出庫沙量0.5億噸，精準(zhǔn)沖刷下游河道，助力減少泥沙淤積，實現(xiàn)了騰庫迎汛、水庫排沙、生態(tài)補水等多目標(biāo)共贏。

“一張圖”精準(zhǔn)農(nóng)田灌溉

數(shù)智賦能不止于防洪安瀾，更延伸到保障農(nóng)業(yè)豐收的灌溉環(huán)節(jié)。

三門峽市域最大的黃河支流弘農(nóng)澗河，其配套水利工程——靈寶市窄口水庫及灌區(qū)，以智能灌溉系統(tǒng)實現(xiàn)水資源高效利用。

“過去澆地是大水漫灌，現(xiàn)在用淺埋滴灌，水肥順著‘毛細(xì)血管’直接到根。”在靈寶市焦村鎮(zhèn)西章村，農(nóng)技人員劉巧燕蹲在玉米壟間，道出了節(jié)水灌溉的新變化。

焦村鎮(zhèn)西章村位于靈寶市窄口灌區(qū)，該灌區(qū)是三門峽市唯一的大型灌區(qū)，設(shè)計灌溉面積35.5萬畝，涉及焦村鎮(zhèn)、五畝鄉(xiāng)、陽平鎮(zhèn)、函谷關(guān)鎮(zhèn)、西閻鄉(xiāng)等8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)206個行政村，是當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)灌溉的“命脈”。

近幾年，窄口灌區(qū)按照“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力”要求，以灌區(qū)業(yè)務(wù)應(yīng)用為導(dǎo)向，推動數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化改造，努力讓每一滴水都用在“刀刃上”，破解了黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率不高的難題。

實灌面積、流量、水深、流速……走進窄口水務(wù)管理局調(diào)度指揮中心，灌區(qū)渠系、各類水工建筑物、監(jiān)測站點等灌區(qū)“神經(jīng)末梢”傳回的信息組成灌區(qū)管理“一張圖”系統(tǒng)，灌區(qū)全貌以二維圖像的形式展現(xiàn)在眼前。

“灌區(qū)‘一張圖’，是我們數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)化管理的基礎(chǔ)。我們正努力通過該系統(tǒng)給灌區(qū)裝上‘會思考的大腦’(物聯(lián)網(wǎng)中樞)、‘靈敏的神經(jīng)’(傳感器網(wǎng)絡(luò))、‘強健的四肢’(自動閘門系統(tǒng))，讓土地學(xué)會‘開口要水’，讓水流擁有‘導(dǎo)航地圖’。目前，‘一張圖’的視頻監(jiān)控、流量控制、遠(yuǎn)程調(diào)控、預(yù)警監(jiān)測等功能已投入使用，‘按需供水、精準(zhǔn)灌溉’正逐步實現(xiàn)。”窄口水務(wù)管理局辦公室主任孔令帥介紹。

2021年以來，三門峽市先后實施了靈寶市窄口灌區(qū)、陜州區(qū)張家河灌區(qū)等6個續(xù)建配套與節(jié)水改造項目，總投資4.46億元，運用渠道防滲襯砌、智能計量設(shè)施、自動化監(jiān)測系統(tǒng)等先進技術(shù)，有效降低輸水損耗，提升水資源利用效率。項目完成后，預(yù)計可新增改善恢復(fù)灌溉面積達(dá)55.53萬畝。

數(shù)據(jù)是鮮明的注腳。2025年，三門峽根據(jù)作物需水規(guī)律和土壤墑情監(jiān)測，科學(xué)安排全市大中型灌區(qū)灌溉輪次，精準(zhǔn)調(diào)度水量灌溉。截至目前，累計引水量達(dá)3398.5萬立方米，灌溉面積22.84萬畝次;依托高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田項目，新發(fā)展高效節(jié)水灌溉5.3萬畝，推動農(nóng)業(yè)灌溉變革躍升，努力做到藏糧于水、藏水于技。

“生態(tài)眼睛”監(jiān)測流域水質(zhì)

除了抵御洪水威脅、保障農(nóng)田豐收，數(shù)字技術(shù)還為守護流域生態(tài)賦能。

在靈寶市弘農(nóng)澗河離入黃口4公里的區(qū)域，一派“荷”顏悅色。層層疊疊的荷葉、姿態(tài)萬千的荷花間，一艘停靠的銀色小船隨著河水起起伏伏。

“這是我們的采樣浮船，它實時對河水進行提水采樣。”在河南省地表水水質(zhì)自動監(jiān)測網(wǎng)黃河流域靈寶坡頭橋站，三門峽生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心工作人員王根指著小船和河水流向介紹，“這里距離入黃口僅有4公里，提取水樣后設(shè)備會對其進行自動分析。”

pH濃度8.00、電導(dǎo)率625.35μS/cm、濁度134.65NTU、溶解氧4.95mg/L、水溫27.5攝氏度……走進自動監(jiān)測站，監(jiān)測設(shè)備屏幕上的一組組數(shù)據(jù)被實時傳輸至省生態(tài)環(huán)境廳。

“監(jiān)測因子共9項，包括水質(zhì)五參數(shù)(pH、電導(dǎo)率、濁度、溶解氧、溫度)、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、總磷、總氮等。”面對監(jiān)測設(shè)備屏幕，王根娓娓道來，“這些設(shè)備與國家、省、市平臺聯(lián)網(wǎng)，每4小時上傳一組最新數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)不可更改，確保了水質(zhì)監(jiān)測的真實有效。”

在黃河流經(jīng)的三門峽市域，支流密集，一級支流有18條，流域面積30平方公里以上的河流更是有107條。這些支流的水質(zhì)直接關(guān)系著黃河干流水環(huán)境安全。

“之前，監(jiān)測數(shù)據(jù)大部分是監(jiān)測人員手工采集樣品、實驗室分析監(jiān)測獲得，不僅耗時費力，時效性也不理想。近年來，我們采取先進的技術(shù)手段，建成了水質(zhì)自動監(jiān)測站，讓監(jiān)測數(shù)據(jù)更加真實、準(zhǔn)確、全面、快速。”說起這些年水質(zhì)監(jiān)測的變化，王根深有感觸。

目前，三門峽市在黃河干支流沿線設(shè)8個水質(zhì)自動監(jiān)測站以及多個監(jiān)測斷面，構(gòu)建起全天候、立體化的生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，為流域生態(tài)保護裝上“智慧眼睛”。

三門峽市生態(tài)環(huán)境部門還通過河道巡檢無人機與水質(zhì)監(jiān)測站形成聯(lián)動，不僅能掌握水體質(zhì)量，還能監(jiān)測岸線生態(tài)變化，如植被覆蓋、濕地面積等。通過長期數(shù)據(jù)積累，可分析水質(zhì)變化趨勢，評估生態(tài)保護措施成效，為科學(xué)決策提供依據(jù)。

如今，黃河三門峽段水質(zhì)常年保持在Ⅲ類以上，部分河段達(dá)Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，讓黃河岸邊成為鳥類的天堂。每年冬季，數(shù)萬只白天鵝從西伯利亞飛抵三門峽越冬，成為城市的生態(tài)名片。

“盡管目前仍面臨著多部門數(shù)據(jù)融合難、技術(shù)與基層實踐適配性差等問題，但數(shù)智賦能治黃是大勢所趨。”張防修說，當(dāng)數(shù)字技術(shù)深度融入防洪、灌溉、生態(tài)治理等流域治理全場景，推動經(jīng)驗驅(qū)動向數(shù)據(jù)驅(qū)動、被動應(yīng)對向主動預(yù)判、分段治理向系統(tǒng)協(xié)同轉(zhuǎn)型，其價值早已超越工具升級。

從水利樞紐的智能調(diào)度到田間地頭的智慧灌溉，再到筑牢生態(tài)屏障，三門峽市以數(shù)智之力解碼治水難題，重塑流域治理模式，讓千年黃河治理煥發(fā)生機，繪就新圖景。

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