在扬州城区大小河道两岸，现代化设备“智能灯杆”像一个个“侦察兵”，24小时在线监测，发现险情便立即向系统发出警告……如今，伴随着扬州市城区智慧水利系统项目的建成投用，数字孪生智慧管水已经在扬州城区221.8
什么是智慧水利？简单来说是通过物联网、云计算等新兴技术，将江河湖泊、水利工程实时映射到数字世界，实现水利信息共享和智能管理，有效提升水利工程运用和管理的效率和效能，这一系列先进的技术方法被称为“数字孪生水利”。
扬州市城区智慧水利系统项目，分为底层基本的建设和上层运用平台，底层基本的建设是扬州市城市水利安全运作调度基本的建设工程，上层运用平台是扬州市城区智慧水利综合调度系统项目。
近年来，扬州市水利局深入贯彻网络强国、智慧水利等有关部署，于2017年启动城区水环境智慧调度系统工程（一期）建设。2021年，水利部印发了《关于大力推进智慧水利建设的指导意见》，明确“智慧水利建设是推动新阶段水利高水平发展的六大实施路径之一”；同年我市同步编制了《扬州市“十四五”水利信息化发展规划》，并启动扬州市城市水利安全运作调度基本的建设工程建设工作。2023年，中央、国务院印发《数字中国建设整体布局规划》，提出“构建以数字孪生流域为核心的智慧水利体系”；同年扬州市城区智慧水利综合调度系统项目开工建设。
《扬州市“十四五”水利信息化发展规划》明确，“十四五”智慧水利建设目标是坚持“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”总要求，以数字化、网络化、智能化为主线，以数字化场景、智慧化模拟、精准化决策为路径，建成智慧水利体系1.0版，为新阶段水利高水平质量的发展提供有力支撑和强力驱动。能这样说，扬州城区智慧水利系统项目的实施是落实“智慧水利”发展的策略的重要举措，该项目历经两年多的规划、建设，以及今年汛期试运行实战考验后，前不久顺利通过验收并正式投入使用。
扬州地处长江淮河两大流域下游，是大运河原点城市、南水北调东线源头城市。扬州市境内水系发达、湖泊众多、水情复杂，水域面积约占28%。从地形地貌和气候上看，扬州地形复杂，丘陵山区、平原、圩区特征明显；南北气候过渡带的地理位置，形成了降雨时空分布不均，暴雨多发的气候特征。全市易涝地区大多分布在在里下河平原圩区、入江水道沿线和沿江平原圩区。
水作为扬州城市发展最宝贵的资源，既是扬州最独特的品牌，也是人民群众最基本的民生福利。通过“数字孪生”智慧治水新模式应用在扬州，是由独特的地形、水情和天气特征情况决定的。
扬州市城区智慧水利综合调度系统项目应运而生。项目以防洪排涝模型、水动力水质耦合模型、人工智能深度学习模型等为技术支撑，以水位、流速、水质为控制指标，通过建设满足防洪、治涝、活水智慧调度管理需求的智慧水利调度决策系统，实现城区防洪治涝、水资源、水环境的“多元监控、智能诊断、科学决策”。
走进扬州市防汛抗旱指挥中心，见到一面墙大的屏幕上，防汛监测预报预警画面不停闪烁，各种监测数据动态变化。工作人员在大屏前忙碌着，不断点这里就可以看了解实时防汛综合信息。屏幕上展示的是北至沿山河，南至长江，西以乌塔沟—润扬河为界，东以京杭大运河为界的总面积为221.8km²的扬州防洪一区，241个站点不同时间段的水情、雨情统计情况清晰展现，一览无余。
扬州市通过建设智慧水利能力中心打通了“数据孤岛”，实现600余个视频点、37个水质站、101个雨量站、140条河道水情站等涉水数据“一键调取”。“过去各部门数据分散，如果出现降雨，往往是‘九龙治水’，现在我们搭建了跨部门的数据共享平台，实现水利与气象、生环、住建等部门的数据共享，大幅度的提高了扬州市城区防汛减灾科学决策支撑能力。”扬州市城市河道管理处智慧水利科科长马赛说。
倘若启动水利工程进行防汛调度，将水位控制在多少更为安全？何时进行工程调度？调度后各闸站、河道的运作情况如何呢？
据马赛介绍，智慧水利能力中心就好似一台高速运转的“智慧大脑”，可以模拟预演出的各种可能性和方案建议，在3—5分钟内就能够依托强大的算据和算力给出结果，为科学决策提供技术支撑。如果依托传统人工计算或经验调度，在大多数情况下要数小时甚至更长的时间，预警响应速度比传统方式提高了50%以上，为防灾减灾工作争取了宝贵时间。在今年强台风“贝碧嘉”“普拉桑”过境期间，通过各部门数据归集分析提前精准预报扬州城区暴雨区域，有关部门及时启动了应急预案，有效减轻了暴雨对城市排水系统的影响。
扬州市城区智慧水利综合调度系统项目建成后，有了“智慧大脑”的赋能，防洪工程调度管理的数字化、网络化、智能化水平极大提升，综合效益越发显著。
扬州城区智慧水利系统项目的建设任务之一就是搭建城区智慧水利物联网管护和集中控制“两系统”，通过大数据分析定制+远程控制，实现闸泵运行数据的综合采集和管理分析精确、快速、高效。
自2021年，通过扬州市城市水利安全运作调度基本的建设工程逐步建设了水利物联感控工程、闸站电气设备改造工程，将传统运行控制模式全部改换为与自动化控制管理系统、网络化数字视频监控系统、计算机网络等现代信息技术息息相关的闸泵工程远程控制及保障设备。同步完成1个工程集控中心、6个管理所分控中心，总控中心下发调度指令到分中心执行，分中心接收并执行总控中心调度指令，同时将指令执行结果反馈至总控中心。
物联网管护系统在支撑闸站管理需求的同时，也打通了智慧水利的“神经末梢”。通过运用移动端平台，纵向打通应急处置、日常运维管理等水利业务管理流程，实现平台线上线下业务联动；通过信息采集、信号传输、工程监控、综合管理、应用支撑服务等子系统，实现水文监测、水位警报、闸门报警、故障提醒、应急预警等一系列功能。
“‘少人值守’是水利工程智能化的重要目标之一。”扬州市城市河道管理处副主任田志刚说。工程集控管理系统能对区域内堤防、河道、闸泵等水利工程进行集中监视、集中调度、远程控制、集中管理，支撑闸泵工程日常在线化管理和远程自动化控制，实现闸泵高效值守，提高工程区域集约化指挥调度能力。
田志刚介绍：“依靠引用数据能力中心、物联网管护、GIS一张图等先进的信息技术，各分中心将采集到的雨量、水位、积水点等重要数据通过系统回传至平台，总控中心再通过发布指令对扬州主城区39座闸泵站进行远程自动化控制，极大地提升了水利设施的运维效率和响应速度，现在在防汛指挥中心里进行调度就好比是‘诸葛亮指挥作战’，运筹帷幄、决策千里。”
在通运闸管理所，工作人员认真排查重点位置视频监控、水位计、雨量计等的部署情况，实时查看各水域段水位数据，还能查阅历史水位数据，根据变化趋势直观了解水位涨落情况，而通过系统平台这些资料同步实时传输到防汛抗旱指挥中心的调度室内，节省了大量人力、物力，大幅度的提升了工作效率。
暴雨往往来得快、来得急，传统监测预报手段预见期短、预报精度不高。而水文监测预报是水旱灾害防御的“尖兵”“耳目”“参谋”。“扬州城区智慧水利综合调度系统项目是对雨水情监测预报体系建设的一次成功探索和实践，通过构建气象卫星和测雨雷达、雨量站、水文站组成的雨水情监测‘三道防线’，为防汛工作赢得先机。”扬州市城市河道管理处主任黄海涛说。
第一道是对“云中雨”进行预估，由气象卫星、测雨雷达、降雨预报模型等组成，是实现“关口前移、防线外推”的重要举措；第二道是对“落地雨”做评估，由雨量站、内涝风险模型等组成，是提高预报精准度、预警有效性的重要环节；第三道是对“洪水”演进进行监测预报，由水文站、洪水演进水动力学模型组成，是安全底线防守的重要手段。“三道防线”互相补充、相互支持、层层递进，共同构成雨水情监测的完整体系，极大的提升扬州主城区防洪数字化、网络化、智能化水平，为做好水旱灾害防御调度等提供更为精准有效的技术支撑。
据现场项目经理杨红春介绍：“我们在第一道防线中建立了精细降雨预报模型，将主城区和仪扬山区划分为3km×3km的格点，计算每个网格降雨量，对降雨分布情况由以前的片状预报到现在的网格预报；在第二道防线中建立了内涝风险模型，将主城区管网数据纳入系统，便于实时预报积水点位置，可动态实时计算雨水入地排泄能力；在第三道防线中建立了智能调度模型，结合实际降雨情况及现有工况等信息指导闸站科学启闭，有效调节水位，对超排涝控制水位的河道及时报警，实现了从‘被动应对’到‘主动防控’的转变。”
随着扬州城区智慧水利系统项目的建成，扬州水利工作正朝着更加协同智能的目标稳步前进。扬州市水利局局长凌国栋说：“展望未来，扬州市将继续深化智慧水利的应用，逐步推动AI技术、三维建模等新技术在智慧水利项目的应用，不断迭代升级扬州城区智慧水利系统，以应对气候平均状态随时间的变化带来的挑战，全力保障城市水安全，最终实现智能决策、智能调度、智能运行。”
