□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演試驗，為守護母親河尋得科學答案。隨著防汛決策邁向數據驅動時代，數字孿生黃河悄然誕生。數字孿生三門峽、數字孿生故縣、數字孿生小浪底、數字孿生萬家寨、數字孿生大汶河等系統陸續上線，在實踐中開展了迭代應用。
“數字孿生黃河將模型黃河的物理規律轉化為數字算法，把實體試驗升級為實時仿真，推動治黃從‘試驗優化’邁向‘智能預判’。”黃河水利科學研究院泥沙所副所長張防修如此解釋了兩條黃河的關系。
作為黃河入豫第一市，三門峽市域干支流積極融入數字孿生黃河建設浪潮，以數字技術化作無形的手，為多個領域賦能，擔當起防洪預警先鋒、灌溉管家、生態守護者等角色，為黃河流域生態保護和高質量發展注入數智動能。
“數字鏡像”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，三門峽水利樞紐投入2025年汛期黃河調水調沙運用，相關信息同步更新至三門峽現代化水庫運行管理矩陣平臺的顯示屏上，“四全、四制、四預、四管”模塊清晰排布，實時水情、泄流孔洞狀態、庫區監測數據一目了然。
作為黃河中游關鍵控制性工程，始建于第一個“五年計劃”的三門峽水利樞紐，承擔著防洪、防凌、灌溉、供水、發電等多重使命。在“十四五”期間，隨著數字孿生黃河加快建設，“孿生”而出的三門峽水利樞紐被建立在信息數據之上。
“當前正是主汛期，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，防汛純靠經驗判斷。現在不一樣了，我們有了它。”三門峽水利樞紐網信中心主任劉謀指著數字孿生平臺自豪地介紹著。
作為水利部首批矩陣建設試點水庫，數字孿生三門峽水利樞紐平臺于2024年完成一期工程，潼關至三門峽庫區的L2級數據底板、樞紐工程的L3級BIM模型相繼建成，大壩安全分析預警模型、蓄水淹沒模型等投入運行，讓三門峽水利樞紐擁有了“數字鏡像”。
“我們系統還接入了衛星遙感、大壩安全監測、水文監測、高清視頻等信息數據，實時采集水位、流速、含沙量、設備狀態等各項數據，正努力構建‘天空地水工’一體化監測體系。”劉謀介紹。
如今，數字孿生平臺已基本實現對三門峽庫區的察“顏”觀“色”、把“脈”問“診”——
空中，無人機可按預設航線巡檢壩體、岸線，結合岸線監控設備，實時回傳的4K影像可精準識別船只入侵、水面漂浮物等隱患；水中，無人測船搭載聲吶系統掃描河床地形，監測泥沙淤積變化；壩體之中，數百個傳感器24小時采集應力、滲壓等數據，數據實時匯入大壩安全監測系統，與數字孿生平臺聯動，形成“監測、分析、預警、處置”的全面管理。
更深層的數智之變在于其管理邏輯。“我們不是在看數據，而是在看趨勢。”劉謀介紹。依托DeepSeek、千問等大模型構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據、調度方案、科研成果，形成了獨特的“水利大腦”，實現了“預測—預警—預演—預案”的閉環調度能力。
2025年黃河調水調沙期間，三門峽水利樞紐借助數字孿生平臺，與小浪底等水庫協同調度，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，精準沖刷下游河道，助力減少泥沙淤積，實現了騰庫迎汛、水庫排沙、生態補水等多目標共贏。
“一張圖”精準農田灌溉
數智賦能不止于防洪安瀾，更延伸到保障農業豐收的灌溉環節。
三門峽市域最大的黃河支流弘農澗河，其配套水利工程——靈寶市窄口水庫及灌區，以智能灌溉系統實現水資源高效利用。
“過去澆地是大水漫灌，現在用淺埋滴灌，水肥順著‘毛細血管’直接到根。”在靈寶市焦村鎮西章村，農技人員劉巧燕蹲在玉米壟間，道出了節水灌溉的新變化。
焦村鎮西章村位于靈寶市窄口灌區，該灌區是三門峽市唯一的大型灌區，設計灌溉面積35.5萬畝，涉及焦村鎮、五畝鄉、陽平鎮、函谷關鎮、西閻鄉等8個鄉鎮206個行政村，是當地農業灌溉的“命脈”。
近幾年，窄口灌區按照“需求牽引、應用至上、數字賦能、提升能力”要求，以灌區業務應用為導向，推動數字化、網絡化、智能化改造，努力讓每一滴水都用在“刀刃上”，破解了黃河流域農業用水效率不高的難題。
實灌面積、流量、水深、流速……走進窄口水務管理局調度指揮中心，灌區渠系、各類水工建筑物、監測站點等灌區“神經末梢”傳回的信息組成灌區管理“一張圖”系統，灌區全貌以二維圖像的形式展現在眼前。
“灌區‘一張圖’，是我們數字化和標準化管理的基礎。我們正努力通過該系統給灌區裝上‘會思考的大腦’（物聯網中樞）、‘靈敏的神經’（傳感器網絡）、‘強健的四肢’（自動閘門系統），讓土地學會‘開口要水’，讓水流擁有‘導航地圖’。目前，‘一張圖’的視頻監控、流量控制、遠程調控、預警監測等功能已投入使用，‘按需供水、精準灌溉’正逐步實現。”窄口水務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、陜州區張家河灌區等6個續建配套與節水改造項目，總投資4.46億元，運用渠道防滲襯砌、智能計量設施、自動化監測系統等先進技術，有效降低輸水損耗，提升水資源利用效率。項目完成后，預計可新增改善恢復灌溉面積達55.53萬畝。
數據是鮮明的注腳。2025年，三門峽根據作物需水規律和土壤墑情監測，科學安排全市大中型灌區灌溉輪次，精準調度水量灌溉。截至目前，累計引水量達3398.5萬立方米，灌溉面積22.84萬畝次；依托高標準農田項目，新發展高效節水灌溉5.3萬畝，推動農業灌溉變革躍升，努力做到藏糧于水、藏水于技。
“生態眼睛”監測流域水質
除了抵御洪水威脅、保障農田豐收，數字技術還為守護流域生態賦能。
在靈寶市弘農澗河離入黃口4公里的區域，一派“荷”顏悅色。層層疊疊的荷葉、姿態萬千的荷花間，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自動監測網黃河流域靈寶坡頭橋站，三門峽生態環境監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，提取水樣后設備會對其進行自動分析。”
pH濃度8.00、電導率625.35μS/cm、濁度134.65NTU、溶解氧4.95mg/L、水溫27.5攝氏度……走進自動監測站，監測設備屏幕上的一組組數據被實時傳輸至省生態環境廳。
“監測因子共9項，包括水質五參數（pH、電導率、濁度、溶解氧、溫度）、氨氮、高錳酸鹽指數、總磷、總氮等。”面對監測設備屏幕，王根娓娓道來，“這些設備與國家、省、市平臺聯網，每4小時上傳一組最新數據，并且數據不可更改，確保了水質監測的真實有效。”
在黃河流經的三門峽市域，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。這些支流的水質直接關系著黃河干流水環境安全。
“之前，監測數據大部分是監測人員手工采集樣品、實驗室分析監測獲得，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手段，建成了水質自動監測站，讓監測數據更加真實、準確、全面、快速。”說起這些年水質監測的變化，王根深有感觸。
目前，三門峽市在黃河干支流沿線設8個水質自動監測站以及多個監測斷面，構建起全天候、立體化的生態監測網絡，為流域生態保護裝上“智慧眼睛”。
三門峽市生態環境部門還通過河道巡檢無人機與水質監測站形成聯動，不僅能掌握水體質量，還能監測岸線生態變化，如植被覆蓋、濕地面積等。通過長期數據積累，可分析水質變化趨勢，評估生態保護措施成效，為科學決策提供依據。
如今，黃河三門峽段水質常年保持在Ⅲ類以上，部分河段達Ⅱ類標準，讓黃河岸邊成為鳥類的天堂。每年冬季，數萬只白天鵝從西伯利亞飛抵三門峽越冬，成為城市的生態名片。
“盡管目前仍面臨著多部門數據融合難、技術與基層實踐適配性差等問題，但數智賦能治黃是大勢所趨。”張防修說，當數字技術深度融入防洪、灌溉、生態治理等流域治理全場景，推動經驗驅動向數據驅動、被動應對向主動預判、分段治理向系統協同轉型，其價值早已超越工具升級。
從水利樞紐的智能調度到田間地頭的智慧灌溉，再到筑牢生態屏障，三門峽市以數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生機，繪就新圖景。
