位于湖北宜昌的黃柏河是長(zhǎng)江中游左岸一級(jí)支流，被譽(yù)為宜昌人民的“母親河”。黃柏河?xùn)|支流域積極探索流域現(xiàn)代化管理路徑，圍繞“四全、四制（治）、四預(yù)、四管”目標(biāo)建成流域運(yùn)行管理矩陣平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)流域監(jiān)管橫向到邊、縱向到底，全面提升水庫運(yùn)行管理精準(zhǔn)化、信息化、現(xiàn)代化水平。2025年底前完成先行先試區(qū)域建設(shè)，推進(jìn)流域數(shù)字化應(yīng)用在全國(guó)水庫運(yùn)行管理系統(tǒng)集成展示，形成可復(fù)制、可推廣的成果和經(jīng)驗(yàn)。

黃柏河?xùn)|支流域

矩陣建設(shè)情況

2024年4月，黃柏河?xùn)|支流域現(xiàn)代化水庫運(yùn)行管理矩陣建設(shè)全面啟動(dòng)。截至目前，黃柏河?xùn)|支流域“四全、四制（治）、四預(yù)、四管”矩陣管理平臺(tái)框架基本搭建完成，并投入試運(yùn)行。

四全”管理建設(shè)情況。黃柏河?xùn)|支流域20座水庫，均已完成注冊(cè)登記，并納入黃柏河?xùn)|支流域矩陣管理平臺(tái)統(tǒng)一監(jiān)管。系統(tǒng)通過流域“天空地水工”一體化感知監(jiān)測(cè)體系，實(shí)現(xiàn)72小時(shí)水雨情趨勢(shì)預(yù)判，自動(dòng)啟動(dòng)“預(yù)測(cè)—分析—預(yù)警—處置”流程，基本實(shí)現(xiàn)流域動(dòng)態(tài)掌握。實(shí)時(shí)采集庫區(qū)、工程、下游等全要素信息，建立“一庫一策”電子臺(tái)賬，與省、市水庫監(jiān)管平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通，實(shí)時(shí)更新，基本實(shí)現(xiàn)了流域監(jiān)管全覆蓋、要素全掌握、管控全天候及全周期管理的目標(biāo)。

“四制（治）”體系建設(shè)情況。建立了以“行政首長(zhǎng)負(fù)責(zé)制”為核心的“四級(jí)安全責(zé)任人”清單，配備專業(yè)技術(shù)人員具體負(fù)責(zé)流域4座大中型水庫一體化管理。頒布《宜昌市黃柏河流域保護(hù)條例》《黃柏河?xùn)|支流域生態(tài)補(bǔ)償實(shí)施方案》，成立宜昌市生態(tài)環(huán)境保護(hù)綜合執(zhí)法支隊(duì)，建立“流域+政府”聯(lián)防機(jī)制，與司法、生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)農(nóng)村、公安等部門聯(lián)動(dòng)，引入“河小青”“三峽蟻工”等公益組織，開展“世界水日”“中國(guó)水周”“保護(hù)母親河”“法律六進(jìn)”等主題宣傳，形成“河長(zhǎng)+警長(zhǎng)+檢察長(zhǎng)”協(xié)同管理機(jī)制。基本實(shí)現(xiàn)了流域“體制、機(jī)制、法治”管理創(chuàng)新。

“四預(yù)”措施建設(shè)情況。系統(tǒng)接入CMA、EC等精細(xì)化氣象衛(wèi)星預(yù)報(bào)服務(wù)，結(jié)合自建監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，構(gòu)建“衛(wèi)星監(jiān)測(cè)—雨量站—水文站”三道防線。引入精細(xì)化洪水預(yù)報(bào)模型，實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)洪峰流量、洪峰出現(xiàn)時(shí)間及洪水總量等重要數(shù)據(jù)，自動(dòng)啟動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警。結(jié)合高精度地形數(shù)據(jù)和三維可視模型，構(gòu)建了適應(yīng)復(fù)雜河道地形的洪水推演模型，對(duì)未來洪水發(fā)生的時(shí)間、強(qiáng)度、下游影響范圍等多種可能變化過程進(jìn)行數(shù)字化推演，根據(jù)預(yù)演結(jié)果，利用多維度、多尺度調(diào)度模型智能推薦最優(yōu)調(diào)度策略，自動(dòng)生成梯級(jí)水庫洪水優(yōu)化調(diào)度方案，實(shí)現(xiàn)了集“降雨—產(chǎn)流—匯流—推演—預(yù)案”于一體的數(shù)字可視化預(yù)演，實(shí)現(xiàn)了流域防洪、興利的科學(xué)調(diào)度。

“四管”工作建設(shè)情況。流域內(nèi)水庫均已完成管理范圍與保護(hù)范圍劃界，設(shè)界樁324個(gè)，界碑116個(gè)，并建立數(shù)字化管理臺(tái)賬，實(shí)現(xiàn)一鍵查詢。矩陣系統(tǒng)利用機(jī)器人等自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與人工觀測(cè)相結(jié)合的方式，定期開展水庫日常巡查、年度巡查、特別巡查，針對(duì)問題隱患編制水庫維修養(yǎng)護(hù)實(shí)施方案，對(duì)所轄水庫開展維修養(yǎng)護(hù)、庫容曲線復(fù)核及深水生態(tài)清淤工作。嚴(yán)格落實(shí)安全生產(chǎn)“六項(xiàng)”機(jī)制，制定流域全員安全生產(chǎn)責(zé)任體系，制定超標(biāo)準(zhǔn)洪水應(yīng)急預(yù)案，落實(shí)安全度汛措施，開展演習(xí)演練。截至目前，黃柏河?xùn)|支流域無安全事故發(fā)生。

經(jīng)驗(yàn)做法

建成現(xiàn)代化矩陣管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)流域“四全、四制（治）、四預(yù)、四管”。全面整合已建、在建的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，以“四全、四制（治）、四預(yù)、四管”為核心，以“天空地水工”監(jiān)測(cè)感知、物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、水利專業(yè)模型、數(shù)字孿生可視化、人工智能等新一代信息技術(shù)為手段，構(gòu)建了黃柏河?xùn)|支流域矩陣管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)水庫運(yùn)行管理各項(xiàng)業(yè)務(wù)的有機(jī)融合和核心數(shù)據(jù)、關(guān)鍵指標(biāo)的一屏統(tǒng)攬及可視化應(yīng)用。

建成“天空地水工”感知體系，實(shí)現(xiàn)流域“可視、可知、可控”。流域按每16平方千米控制面積標(biāo)準(zhǔn)，建成了56個(gè)雨量監(jiān)測(cè)站，20座水庫及河道重點(diǎn)區(qū)域建成了32個(gè)水位站、7處流量站，構(gòu)成水文要素監(jiān)測(cè)網(wǎng)；通過216路視頻監(jiān)控站點(diǎn)及180°鷹眼攝像頭組成了空中立體監(jiān)控網(wǎng)；通過無人機(jī)、氣象衛(wèi)星與衛(wèi)星遙感構(gòu)建天空預(yù)測(cè)網(wǎng)，通過無人船、GNSS+測(cè)量機(jī)器人、大壩監(jiān)測(cè)設(shè)施組成地面感知網(wǎng)，各類設(shè)備均實(shí)現(xiàn)4G/5G+北斗雙模傳輸，基于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，遙感影像、高程、傾斜攝影、水下地形等空間數(shù)據(jù)，以及工程BIM模型，構(gòu)建實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)、虛實(shí)結(jié)合、多維聯(lián)動(dòng)的流域?qū)嵕皠?dòng)態(tài)一張圖，基本實(shí)現(xiàn)了流域遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程操作，“一屏控流域”的信息化管理目標(biāo)。

建成多目標(biāo)調(diào)度模型，基本實(shí)現(xiàn)流域“防洪、供水、灌溉、發(fā)電、生態(tài)”綜合利用。系統(tǒng)利用全過程、一體化、多尺度“預(yù)報(bào)—調(diào)度—推演”模型，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)流域各水庫入庫流量水位過程、開展洪水風(fēng)險(xiǎn)可視化推演，生成最優(yōu)科學(xué)調(diào)度方案。在保證防洪安全的前提下，聚焦供水、灌溉、生態(tài)、發(fā)電四大目標(biāo)，根據(jù)長(zhǎng)、中、短期來水預(yù)測(cè)成果，結(jié)合洪水棄量最小、發(fā)電量最大、供水及生態(tài)缺量最小、電網(wǎng)需求等多目標(biāo)水資源優(yōu)化配置邊界條件，利用NSGA-II算法及SEABODE方法智能生成最優(yōu)調(diào)度策略，實(shí)現(xiàn)梯級(jí)水庫、電站群多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度。

建成工程安全“四預(yù)”，基本實(shí)現(xiàn)流域大壩安全智能監(jiān)管。結(jié)合大壩安全監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控、人工巡查、無人機(jī)巡視、AI智能分析等現(xiàn)代化技術(shù)，運(yùn)用數(shù)理分析、有限元仿真分析模型，預(yù)測(cè)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)效應(yīng)量變化趨勢(shì)、擬定全時(shí)域安全監(jiān)控指標(biāo)、預(yù)演特殊工況下工程整體運(yùn)行性態(tài)，匹配工程安全應(yīng)急預(yù)案，構(gòu)建了集“整體性態(tài)分析”“安全隱患預(yù)警”“安全性態(tài)預(yù)演”“預(yù)案處置響應(yīng)”于一體的工程安全四預(yù)應(yīng)用體系，基本實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)監(jiān)控和智能分析于一體的水利工程監(jiān)管。

建成“梯調(diào)中心”，實(shí)現(xiàn)流域電站“無人值班，少人值守”。矩陣平臺(tái)利用攝像頭、傳感器等自動(dòng)化監(jiān)控設(shè)備，24小時(shí)采集機(jī)組運(yùn)行、電網(wǎng)負(fù)荷等信息數(shù)據(jù)，梯調(diào)中心通過遠(yuǎn)程開停機(jī)、監(jiān)盤、抄表，監(jiān)控機(jī)組設(shè)備運(yùn)行。流域內(nèi)五座電站17臺(tái)機(jī)組實(shí)現(xiàn)了“現(xiàn)場(chǎng)巡視運(yùn)維+集控監(jiān)盤控制”“無人值班、少人值守”的管理模式，其中，天福廟二級(jí)電站已實(shí)現(xiàn)“關(guān)門”運(yùn)行，職工的工作環(huán)境大幅改善，管理成本大幅下降，綜合效益不斷提升。

構(gòu)建綜合治理體系，實(shí)現(xiàn)流域“體制、機(jī)制、法治”管理創(chuàng)新。縱向貫通市、縣、鄉(xiāng)三級(jí)治理鏈條，橫向整合生態(tài)環(huán)境、應(yīng)急等12個(gè)部門資源，建立流域生態(tài)環(huán)境司法保護(hù)基地，聯(lián)合檢察機(jī)關(guān)簽訂共治協(xié)議，形成“流域統(tǒng)籌、分級(jí)負(fù)責(zé)”的監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)。編制《水庫運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)化手冊(cè)》，涵蓋安全管理、調(diào)度運(yùn)行等6大類32項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，建立“責(zé)任清單+績(jī)效評(píng)分”考核制度，建立“周巡查、月考核、季評(píng)估”動(dòng)態(tài)管理機(jī)制，發(fā)動(dòng)社會(huì)力量參與巡河、清河，構(gòu)建全民參與的管護(hù)格局。頒布全省首部流域保護(hù)地方性法規(guī)《宜昌市黃柏河流域保護(hù)條例》，將生態(tài)補(bǔ)償、綜合執(zhí)法等經(jīng)驗(yàn)固化為法律制度。成立流域水生態(tài)保護(hù)綜合執(zhí)法支隊(duì)，集中行使5部門116項(xiàng)執(zhí)法權(quán)，創(chuàng)新“河長(zhǎng)+警長(zhǎng)+檢察長(zhǎng)”監(jiān)督機(jī)制，實(shí)現(xiàn)流域執(zhí)法“全覆蓋、無死角”。

建設(shè)成效

水庫梯級(jí)調(diào)度保安全。利用梯級(jí)水庫聯(lián)合調(diào)度信息系統(tǒng)，整合流域4座水庫水位、庫容、泄洪能力等運(yùn)行數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)報(bào)調(diào)整各水庫防洪庫容比例，動(dòng)態(tài)分配各水庫的防洪庫容和攔截水量，逐級(jí)削峰調(diào)容。2024年7月30日流域突降暴雨，平臺(tái)預(yù)測(cè)流域天福廟水庫區(qū)間有大暴雨，面雨量將達(dá)到113毫米，預(yù)計(jì)在7月31日凌晨1點(diǎn)30分出現(xiàn)最大洪峰，流量將達(dá)600立方米每秒左右。后經(jīng)實(shí)測(cè)，實(shí)際落地面雨量為130毫米，洪峰流量出現(xiàn)在7月31日1時(shí)10分，數(shù)值為693立方米每秒。管理局迅速反應(yīng)、群策群力，結(jié)合黃柏河?xùn)|支流域矩陣管理平臺(tái)開展洪水預(yù)報(bào)、水庫聯(lián)合調(diào)度，有效攔截洪水達(dá)3000萬立方米，保障了流域水庫安全。

水資源科學(xué)調(diào)配增效益。矩陣平臺(tái)綜合考慮各水庫水量、電站發(fā)電能力、電網(wǎng)等運(yùn)行約束，統(tǒng)計(jì)分析流域不同時(shí)間尺度發(fā)電運(yùn)行情況、優(yōu)化供水計(jì)劃編制，實(shí)現(xiàn)流域水庫發(fā)電的科學(xué)調(diào)度。2024年全流域降雨同比減少17%，凈入庫水量同比減少19%，結(jié)合NSGA-II等智能算法生成多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度方案進(jìn)行流域水庫群梯級(jí)調(diào)度，全年實(shí)現(xiàn)灌區(qū)供水2.58 億立方米，同比增加8%，發(fā)電量1.01億千瓦時(shí)，同比增加14%，實(shí)現(xiàn)了流域綜合效益的顯著提升。

安全智能管控除隱患。矩陣平臺(tái)利用視頻監(jiān)控設(shè)備、大壩自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)施，結(jié)合無人機(jī)、視頻AI分析等現(xiàn)代化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水利工程安全數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控。運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、有限元仿真分析模型，評(píng)估大壩安全形態(tài)并分析各監(jiān)測(cè)指標(biāo)發(fā)展趨勢(shì)，設(shè)計(jì)不同的預(yù)演場(chǎng)景，模擬可能發(fā)生的事故和災(zāi)害，以此評(píng)估大壩在不同狀態(tài)下的安全性態(tài)和風(fēng)險(xiǎn)因素。開發(fā)一鍵智巡功能，管理人員在極端天氣等特殊環(huán)境下可通過平臺(tái)開展自動(dòng)巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除安全隱患，保障水利工程的安全運(yùn)行。

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