数字孪生联手空天遥感！科技“防护罩”抵御“北江2号”-

4月16日起，广东遭遇4月份最强降雨。特别从17日20时至23日20时，北江流域普降暴雨到大暴雨，累积降雨量达307.7毫米。受强降雨影响，北江流域形成2024年第2号洪水并发展成特大洪水。

我院利用数字孪生与空天遥感技术实战支撑了北江2号洪水智能调度与灾情监测。

在流域层面完成数据资源和模型算法整合的数字孪生北江，再次投入北江流域调度中心的实战化应用中，发挥了“预报预警-工程调度-河道演进-风险研判-预案执行”的防洪”四预”体系功能，实现了全要素监视分析、实时滚动超前预报、水工程联合调度、多要素风险评估、智能化预案推选，为2号洪水的防汛指挥提供了重要支撑。

北江流域调度中心2号洪水调度会商现场

预报-调度实战过程

数字孪生北江在2号洪水中首先利用接入的气象降雨数据，逐小时开展预见期为72小时的洪水滚动预报，提前两天半预报北江将发生特大洪水。

19日17时，基于当时的气象降雨，水文模型划分的17个产流区间有14个在之后48小时的预报面雨量超过200mm，滚动预报结果显示石角站22日洪峰流量19300立方米/秒，达特大洪水级别。

在北江流域调度中心分析流域面雨量数据

19日17时自动预报石角站流量成果

随着降雨和水情的快速变化，数字孪生北江持续开展预报作业，并通过工程不拦蓄、规程调度、联合优化等三种调度模型，在数分钟内完成水库按规则调度、按调令控泄、按联合优化调度等多种方式的模拟计算。

数字孪生北江在开展调度计算时，除了能开展按控制水库出库的正向调节，还实现了保证韶关、英德和石角安全水位/流量下的上游水库反向调节，为防汛调度会商提供了重要决策依据。

20日21时，对英德站能否通过工程调度将水位控制在33米的决策要求，采用规则调度模型进行模拟。通过预演发现因英德上游有调度能力水库已全部启用控泄，除非后续无降雨，已无法将英德站水位控制在33米以内。若考虑预报降雨，英德站水位将会超过33.5米，但不会超过35米的漫堤水位。

20日22时，重点分析研判乐昌峡库区在21日凌晨强降雨影响。基于当时预报降雨，库区24小时面雨量会达到200mm，预报乐昌峡入库洪峰流量会达到3500立方米/秒以上。因此，21日凌晨需要密切关注乐昌峡雨情变化，及时将乐昌峡水库调整为腾库泄洪状态。（注：后续因冷空气南下影响，21日降雨有明显减弱，乐昌峡枢纽洪峰流量为2700立方米/秒）

20日22时气象预报乐昌峡库区面雨量数据

21日午后，在雨势基本稳定和停歇，洪峰已进入飞来峡库区的关键时刻，数字孪生北江对飞来峡入库流量进行了精准预报。

21日16时，预报飞来峡22日4时入库洪峰18100立方米/秒，其中22日2时入库流量就达到18000立方米/秒，洪水过程比较矮胖。飞来峡实际洪峰出现在22日3时，洪峰流量为18900立方米/秒，预报洪量与峰现时间与实测基本一致。

21日16时飞来峡入库流量预报成果

基于洪水预报结果，采用联合优化模型进行模拟，对确定的飞来峡控泄调度目标——飞来峡按出库比入库少1500立方米/秒、下游石角站流量不超过18300立方米/秒（不超过50年一遇），结合飞来峡动库容曲线，开展“正算”和“反算”调度计算。模拟结果为飞来峡坝上水位上涨变幅为2.34m，石角站洪峰流量为17200立方米/秒，可不启用潖江蓄滞洪区。经飞来峡枢纽控泄后，石角站实际洪峰流量为18100立方米/秒（未超过50年一遇）。

流域层面多源数据融合催化效应

数字孪生北江在2号洪水期间，除了在预报调度方面发挥强大作用外，其在数据底板构建方面的扎实工作，特别是流域层面的多源数据整合拓展了防洪决策的场景，也有力提升了防御决策能力。新建和汇聚了北江流域4323个雨水情站点，832个视频点位，重要水库闸门开度、水工程安全运行等数据。上可掌握湖南境内雨情和水情，下可查看芦苞涌和西南涌分洪流量、北江大堤安全运行状态等；超警水文站、超汛限水库、重点关注区域等有实时监控视频随时查看；水库是否按照调令运行通过闸门开度进行监控等。

北江2号洪水22日03时实时监视页面

飞来峡枢纽闸门控泄运行监控

基于水面线分析洪水淹没区域

北江2号洪水实战化应用不仅再次验证了数字孪生北江在洪水预报-调度一体化模拟分析方面的准确性，凸显了数字孪生技术在赋能流域防洪方面所蕴含的巨大潜力与无限可能，更坚定了我院进一步深化建设数字孪生北江任务的信心与决心。

4月21日上午7时，我院派遣航测组前往受灾严重的英德大站镇、英城镇及波罗坑开展紧急航测和测绘工作，航拍记录了受淹道路和房屋情况。随着洪峰于22日到达飞来峡一带，航测组继续在潖江蓄滞洪区的江口圩和大厂围等地进行无人机监测，拍摄正射影像图和地理视频。这些现场灾情资料实时回传至数字孪生北江系统，供防汛决策部门和专家掌握洪水动态。

大厂航测现场情况（2024.4.21）

江口圩现场航拍情况（2024.4.22）

叔伯塘围和大厂围正射影像图（2024.4.21-4.22）

数字孪生北江系统实时展示现场灾情

我院紧急获取了4月13日、20日和21日高分三号SAR卫星遥感影像，并采用RS、GIS与AI技术分析对北江干流及连江沿岸的主要受灾区进行了深入解析，制作了洪水淹没专题图。此外，结合我国第一次全国自然灾害综合风险普查的承灾体公里格网数据，我们详细统计并分析了淹没区域对人口、GDP及农作物的具体影响。根据专题图中各重点受灾区附近水文水位站水位流量过程线分析，SAR遥感数据准确地描绘了洪峰期间北江干流及其沿线的灾情。尤其是在潖江蓄滞洪区、波罗坑临时淹没区以及大湾镇和西牛镇，均观察到较大面积的洪涝淹没情况。乐昌、韶关、英德城区基本没有监测到大范围淹没。

最新的空天遥感北江洪涝灾情监测成果已集成至我省智慧水利项目（一期）的水旱防御历史灾情知识库中，不仅能为2号洪水防汛指挥提供支撑，还为建立可靠的“水位-淹没-灾情”关系提供了有效依据。