是什么筑起了江河安瀾的“銅墻鐵壁”?記者調(diào)查
水利部近日發(fā)布最新數(shù)據(jù)顯示,今年以來,全國大江大河已發(fā)生26次編號洪水,列1998年有資料統(tǒng)計以來第1位,珠江流域罕見地發(fā)生了13次編號洪水,有6個臺風(fēng)登陸我國大陸。在水旱災(zāi)害防御形勢如此嚴(yán)峻復(fù)雜的背景下,如何守護(hù)江河安瀾?
為了找到答案,我們首先利用大模型和數(shù)字技術(shù),還原了今年以來最為復(fù)雜的一次洪澇災(zāi)害。一起來跟隨記者,揭開江河安瀾背后的秘密。
總臺央視記者 王世玉:利用虛擬技術(shù),我們首先將長江搬到了我身邊。
這里是江漢-洞庭盆地,這里是鄱陽湖盆地,而長江中游的這兩大盆地,正是飽受洪水之苦最主要的地區(qū)。在它們的上游,這里,就是我們熟悉的三峽大壩。那么當(dāng)洪水來臨,這里會面臨什么?通過整理今年以來,長江全部的水利信息,我們找到了一個關(guān)鍵節(jié)點——7月6日。
現(xiàn)在,讓我們穿越到7月6日,這一天,水利部長江委發(fā)出預(yù)警,“長江2024年第2號洪水”即將來臨,這將是今年長江最大洪峰。
而此時的三峽水庫,上游已經(jīng)出現(xiàn)了局地的暴雨,來勢洶洶;而下游水位也相繼出現(xiàn)峰值,超出警戒,甚至洞庭湖團(tuán)洲垸一線仍然在進(jìn)行著決口封堵作業(yè)。
“前有追兵,后有猛虎”,左右為難之間,三峽水庫的水位從145米左右快速上漲。到了7月10日8點,已經(jīng)來到了近160米,比多年平均水位高了15米左右,是三峽水庫正常運行以來的同期最高水位。如果不及時加大下泄流量,即將到來的2號洪水,將很快填滿剩余的庫容。
在三峽梯級調(diào)度中心,調(diào)度電話不斷響起,一封封調(diào)度令紛沓而至。
三峽集團(tuán)長江電力三峽梯調(diào)副總工程師 李鵬:從6月8日到7月中旬,我們已經(jīng)接收到了22份調(diào)度令,平均下來差不多兩天一份,最多的一天來了三份,這個是非常頻繁的。
7月11日,三峽的入庫流量暴漲至55000立方米每秒。什么概念?相當(dāng)于40分鐘左右就會增加一個武漢東湖的水量。
在調(diào)度中心,屏幕上亮起了多項預(yù)警信息,提示著長江中下游有大到暴雨,金沙江流域有局部中雨,各支流相繼出現(xiàn)洪峰或明顯漲水,中下游仍有46站超過警戒水位,涉及河流27條。預(yù)計未來十天內(nèi),長江流域仍然面臨著連續(xù)性的降雨。
這樣嚴(yán)峻的考驗,對于長江來說,再尋常不過。而每一次的化險為夷,都得益于鎮(zhèn)守在河道上的50多座大型水庫,其中就包括庫容能裝下2700多個西湖的三峽水庫。
總臺央視記者 王世玉:我們將眼前的險情,在AI數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行比對,系統(tǒng)匹配出了幾個時間,2012年7月24日、2020年8月20日,這兩次洪峰都超過了1998年的最大峰值。而當(dāng)我們將檢索時間無限拉長,在三峽建成之前,這里發(fā)生過有記載的水災(zāi)和旱災(zāi)多達(dá)2000多次。
三峽集團(tuán)長江電力三峽梯調(diào)副總工程師 李鵬:這一片區(qū)域,江漢平原、洞庭湖區(qū)和鄱陽湖區(qū)是洪澇災(zāi)害高發(fā)區(qū)。地勢低洼,暴雨集中、河道曲折,每到汛期上游傳來的洪水、本地降下的暴雨、下游頂托的水流,三者合力迅速推高干流與支流的水位。
要是能有一個巨大的水庫,把洪水都存蓄起來就好了,三峽水庫由此而來。這座中國最大的水庫,庫容393億立方米,足以裝得下2700多個西湖。
不過這仍然不夠。當(dāng)我們放眼整個長江,還會在干流上游看到向家壩、溪洛渡、白鶴灘、烏東德組成的四大梯級水庫,以及亭子口、構(gòu)皮灘、二灘、錦屏等各大支流水庫,這些鎮(zhèn)守在河道上的50多座大型水庫,總共能攔截的水量相當(dāng)于建起了三座三峽。
每年汛期來臨之前,三峽水庫都會提前騰出一部分庫容嚴(yán)陣以待,再計算出合適的時間和流量大小,將這些被攔截的洪水分批次泄到下游,從而達(dá)到削峰錯峰的目的,保證下游河道的安全。
在河道及堤防的基礎(chǔ)上,建起水庫,成了我們抵御洪水的一道“王牌”。 但是問題也出現(xiàn)了,水庫的容量是有限的,填滿了就需要放水。所以每年,三峽水庫都會面臨一道熟悉的數(shù)學(xué)題:一個泳池一邊注水、一邊放水,什么時候裝滿?這道數(shù)學(xué)題,聽起來簡單,但事實卻遠(yuǎn)非如此。未來上游的降水多少?匯集的水量是多少?全流域各站點水位如何變化?每一個決策都會出現(xiàn)連鎖反應(yīng)。
求解數(shù)學(xué)題的第一步,是要知道到底有多少洪水會來。
記者來到長江邊的水情遙測站點,這里其實是防洪決策的第一線,被工程師親切地稱為觀測水雨情的“千里眼”。
三峽集團(tuán)長江電力三峽梯調(diào)副總工程師 李鵬:這個屏幕上顯示的是水位數(shù)據(jù)和雨量數(shù)據(jù),5分鐘一采集,通過北斗和4G傳送到我們梯調(diào)的數(shù)據(jù)中心。
而在整個長江流域,有數(shù)以萬計的水雨情監(jiān)測站點,無數(shù)傳感器在江河之下默默工作,它們時刻感知著江水的細(xì)微變化,水位的高低、水流的速度以及泥沙含量,都被實時傳送到水庫的調(diào)度中心,加上氣象衛(wèi)星等等,共同來為調(diào)度人員提供準(zhǔn)確的降雨和洪水?dāng)?shù)據(jù)。
三峽集團(tuán)長江電力三峽梯調(diào)副總工程師 李鵬:我們目前基本上可以做到提前10天看洪水的趨勢變化,提前5天把握洪水的量級,提前2天能對洪水的過程曲線把握住,作為會商決策的參考。
而這一整套龐大的大數(shù)據(jù)系統(tǒng),也僅僅是解出了這道數(shù)學(xué)題的第一個關(guān)鍵:“注水量”是多少。
接下來的重點就是,這些水究竟要怎么放、何時放?而面對如今越來越復(fù)雜的水情、越來越龐大的計算量,僅靠人力已經(jīng)無法滿足準(zhǔn)確計算。一條帶著大模型計算能力的數(shù)字版長江勢在必行。
總臺央視記者 王世玉:在這個數(shù)據(jù)庫里,儲存了過去歷史上發(fā)生過的所有洪水信息,并且通過大模型不斷學(xué)習(xí)其中的演變規(guī)律。當(dāng)我們將整個長江現(xiàn)在的實時數(shù)據(jù)輸入大模型中,系統(tǒng)開始自動推演洪水接下來的過程。
水利部長江水利委員會副總工程師 陳桂亞:數(shù)字孿生的推演指導(dǎo)我們推演出來有個邊界條件,行洪的速度,淹沒的水深、范圍,長江干堤會不會出風(fēng)險,還有很多洲灘民垸在長江河道當(dāng)中,會不會有風(fēng)險,通過這樣數(shù)字孿生的推演就更準(zhǔn)確了。
在數(shù)字孿生系統(tǒng)上,還可以看到不同時間泄洪放水的不同結(jié)果。
如果7月10日14時,三峽水庫開啟一個泄洪孔,維持每秒27000立方米的出庫流量,上游重慶水位將超過警戒水位;如果將出庫流量增加到每秒31000立方米,下游又將有多個站點重新超過警戒水位。通過幾千種推演后,終于計算出了開閘泄洪的最優(yōu)解。
最終,7月10日下午兩點、下午六點,三峽水庫各開啟了1個泄洪孔,出庫流量由27000立方米每秒逐步增加至31000立方米每秒,成功在保證上游不受影響的情況下,安全攔截了洪峰。這也是三峽水庫今年首次開閘泄洪。
數(shù)據(jù)顯示,三峽水庫在應(yīng)對今年長江1號、2號洪水時,攔洪126.8億立方米,分別有效降低中下游干流水位0.4—1.7米、0.7—3.1米,減少災(zāi)害損失643億元,減淹耕地314萬畝。
通過我們的還原,可以看到在這短短的五天里,為了應(yīng)對長江2號洪水,長江沿線的各個系統(tǒng),包括看得見的堤防、水庫,和看不見的數(shù)字技術(shù),共同配合,進(jìn)行了無數(shù)次的推演和縝密計算,才最大程度地減少了災(zāi)害損失。這正是守護(hù)大江安瀾背后的一道道“銅墻鐵壁”。
筑起堤防,是攔截洪水的第一道防線。目前,我國5級以上江河堤防已達(dá)32.5萬公里;
建設(shè)水庫,是堤防后的第二道防線。截至2023年底,全國各類水庫從新中國成立之初的1200多座增至9.5萬座,總庫容從200多億立方米增至近1萬億立方米;
而最后一道防線,是蓄滯洪區(qū)。一旦發(fā)生了超過水庫群能力的超量洪水,這里的人們就會提前撤離,讓這片土地作為臨時水庫,暫時存蓄洪水。在長江沿線,就有46處國家蓄滯洪區(qū),存續(xù)洪水的能力相當(dāng)于2.6個三峽。
與此同時,人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)大量用于水利工程建設(shè)。在全國七大流域,以及南水北調(diào)東線和中線的重點工程,都已開展起數(shù)字孿生水網(wǎng)的先行先試建設(shè),讓更多的守護(hù)出現(xiàn)在災(zāi)害發(fā)生之前,提高預(yù)警和防治能力。
初步統(tǒng)計,截至9月20日,今年各地防汛期間已累計減淹城鎮(zhèn)2178個(次)、減淹耕地面積1629.33萬畝、避免人員轉(zhuǎn)移1077.42萬人(次)。最大程度地減少了災(zāi)害損失。
如今,不斷完善升級的水利基礎(chǔ)設(shè)施,在數(shù)字技術(shù)和科技賦能的助力下,感知風(fēng)險、興利避害,守護(hù)起大江安瀾,造福億萬百姓。
(總臺央視記者 王琰 朱江 王世玉 盧忠燦 湖北臺)
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