Digital Twin System Empowers South-to-North Water Diversion Project

中新网北京5月22日电(记者 郎朗 高萌)源自自然的水，奔涌于山川，涨落于四季。

然而当南水北调工程将长江之水引向北方，水便不再是纯粹的自然之水——它承载着1.95亿人口的饮水安全，关系着京津冀协同发展的战略大局，成为一条流淌的经济命脉与生态纽带。

如何让这泓北上清水永续安全？如何让千里之外的水情一屏尽览？南水北调后续工程高质量发展推进五周年之际，记者深入工程一线，探访数字孪生系统如何为这条“水长城”赋予智慧之眼、预见之力。

中国南水北调集团供图。

地下长龙的“克隆体”

引江补汉工程是南水北调后续工程首个开工项目，全长194.7公里，其中输水隧洞长约194.19公里，采用“钻爆法+TBM法”组合施工。

深山间，机器的轰鸣声响彻山谷，隧洞的高温一浪接一浪。这条地下长龙穿越复杂地质条件，面临高地应力、高水压、高地温等极限挑战。

中国南水北调集团江汉水网公司建管三部工程处副处长朱代杰向记者介绍：“数字孪生引江补汉平台，如同在数字世界同步建造、运行一个‘克隆工程’。”这个平台汇聚勘察、设计、建造全流程数据，构建出从工程概览、进度管理到地质风险、安全监测的三维场景，实现对施工现场“一屏观全域、一网管全局”的智能管控。

他特别提到TBM集中管控系统：“能实时采集7大类9100项设备参数，有效保障了TBM运行和工程建设进展。”更关键的是,这套系统具备预见能力——“可以利用地质预报信息，预测隧洞前方地质情况，并且自动推荐不良地质处置方案，支撑管理决策和风险控制。”

截至目前，工程主隧洞累计掘进超24.5公里，支洞掘进超39.1公里，出口段主隧洞提前4个月贯通，施工效率屡创新高。

极限考验中的“智慧大脑”

数字孪生系统不仅在建设中发挥作用，更在运行管理的极限考验中证明了自身的价值。

2025年，汉江流域经历了极不平凡的一年。上半年，丹江口库水位首次降至死水位150米以下运行；下半年，又接连遭遇7次编号洪水，为有实测资料以来“最密集秋汛”。

面对旱涝急转的极限挑战，数字孪生汉江系统成为调度决策的“智慧大脑”。汉江水利水电(集团)有限责任公司提供的数据显示，该系统集成了“正向-逆向-正向”水库调度推演模型，可根据下游关键控制站的水位目标，快速反向优化丹江口水库下泄方案，解决了传统调度中反复试算耗时长的问题。

正是凭借这套系统的精准支撑，丹江口水库累计拦蓄洪量127亿立方米，减淹耕地130万亩，避免转移人口约51万人，减少经济损失约122亿元。

从“经验治水”到“数据治水”，这不是简单的技术迭代，更是一场水利治理范式的深刻变革。

预见，方能遇见

水无常形，但数字孪生让水变得“可算、可知、可控”。

在南水北调中线水源公司，数字孪生丹江口工程已形成大坝安全、库区安全、水质安全等业务应用模块，成功入选水利部数字孪生建设“十大样板”名单。记者了解到，系统正在进一步升级：地震响应计算与抗震安全评价模型、藻类异常增殖预测预警模型……每一个模型的背后，都是对未知风险的主动预见。

南水北调东线源头江都水利枢纽深耕数字孪生建设，以数智赋能守护水脉安澜。构建“单元化设计、系统化集成”智能泵站总体架构，形成“智能感知、智能调控、智能评价、智慧管理”的“四智”技术体系，完成国产化自主可控监控系统改造。创新“一键顺控开机+视频AI联动识别”技术，整体操作时间同比缩短1/3 。集成智能监测与边缘计算，研发并应用动态预警、故障诊断等功能模块，实现工程全生命周期智慧管理 。未来将深化数字孪生应用，探索“天空地水工”AI大模型，培育水利新质生产力 。

水的哲学是顺势而为、因势利导。而数字孪生的哲学，则是让每一次“顺势”都有据可依、每一次“利导”都精准无误。

五年来，南水北调工程累计向北方调水超880亿立方米，为沿线48座大中城市1.95亿人口提供稳定优质水源。这背后，数字孪生系统如同一条无形的“数字水脉”，与物理水网同频共振、虚实互馈。

“让中国人喝好水用好水”——这是南水北调人的价值追求。而数字孪生，正以科技之力守护这份追求，让千里调水从“看不见”变为“看得见”，从“被动应对”走向“主动预见”。

水向高处流，智向深处行。(完)