AI技术与数字技术已不再是水利行业的点缀,而是贯穿“感知-模拟-决策-执行”全链条的神经中枢。一个“数字化→模型化→智能化决策→精准化执行”的核心闭环正在形成,成为AI深度赋能水利的底层逻辑。
一、 宏观布局:数字孪生水利体系的全景扫描与核心闭环
水利行业的数智化转型,并非零散的技術堆砌,而是一场顶层设计清晰、推进路径明确的系统工程。
1. 定位:智慧水利的实践路径与新质生产力载体
当前全力推进的数字孪生水利体系,被明确定位为人工智能技术在水利行业的具体实践,是发展水利新质生产力的重要路径。其总目标是建设智慧水利。
2. 架构:从顶层设计到全面推进的路线图
顶层设计:从行政规划、实施方案到技术标准,出台系列文件,明确了路线图、时间表和任务书。
技术攻关:通过重大研发计划,围绕算力、算法、数据三大基石开展专项突破。
先行先试:在流域、水网、灌区等不同层面开展试点,验证技术路径。
专项行动:密集开展“天空地水工”监测感知提能、新建工程数字孪生同步交付、智能大坝试点、卓越水利工程师培养等一系列专项行动,立体化推进。
目前,该体系已框架基本建成、技术取得突破、赋能决策成效显著,正迈入全面推进的新阶段。
3. 成就:夯实数据、算法、算力三大基石
数据感知:构建了空天地一体化的感知网络。
算法模型:构建了覆盖全国几十万个产汇流单元的分布式水文模型,以及超过百项的水动力学、泥沙等数学模型.
算力支撑:建成了数百亿次级别的高性能计算机群与海量存储容量,有力支撑了台风、降雨、洪水演进等复杂模型的计算,网络计算能力从百万级跃升至千万级。
4. 实战价值:以一场特大洪水为例
专家以近年某流域发生的特大洪水为例,生动展示了数字孪生平台的实战能力。当时预报将出现超历史记录的洪峰流量,严重威胁下游大城市安全。
正向预演,精准预报:提前两天精准预报出控制站的洪峰流量,预判风险。
逆向推演,优化方案:为确保大堤安全,设定“控制站流量不超过五十年一遇”、“尽量不启用蓄滞洪区”等约束条件,反向推演上游水库群的调度次序和水量。
正向验证,科学决策:将逆向推演形成的最优方案,再次进行正向模拟验证,确保其科学性与安全性。最终,通过这套“正向-逆向-正向”的闭环推演与联合调度,成功将一场百年一遇量级的洪水,削减为五十年一遇以下,洪水被有效控制在安全线内,效果显著。
5. 瓶颈与展望:AI是突破瓶颈的关键
尽管成效斐然,但当前仍存在数据短板、算法瓶颈、算力缺口、应用推广等方面的挑战。专家提出,以AI为代表的数字技术,正是突破这些瓶颈的有效手段。其核心闭环在于:场景数字化是基础,模型智能化是核心,决策精准化是目标。
二、 深化升级的五大“推进器”:跳出单点,走向系统作战
单纯的工具叠加已无法满足需求,专家系统性地提出了迈向深水区的五大策略,核心是从“拥有技术”转向“系统化运用技术”。
1. 顶层统筹,坚持“需求为王”
强化顶层谋划的统筹力度,旗帜鲜明地坚持“需求牵引、应用至上”。
2. “双模共振”:让通识大脑与领域专家协同
践行“双模共振”理念。
大模型:像一位知识广博但不懂水利的通识生,需要海量专业知识的“岗前培训”。
专业模型:则是深耕水文、水动力等领域的专家,机理清晰,但相对固化。
关键在于让二者联动。用大模型强大的交互与泛化能力,去调用、解释和增强专业模型的预报推演结果,实现“一加一大于二”的协同效应。
3. 数实融合,夯实数字底座
加强数据与实体水网、工程的融合,实现“双赢共振”。只有数字世界的孪生体与现实物理世界保持高度同步、双向互动,仿真推演和智能决策才有可靠的根基。
4. 持续迭代,拒绝“交钥匙工程”
水利系统和工程是动态变化的。系统建成不是终点,必须建立长效机制,强化后期监管、评估和持续迭代,让智慧水利系统像生物一样,能在运行中不断进化。
5. 跨界育才,打破专业壁垒
深化水利与人工智能、大数据等学科的交叉融合,以实际项目为练兵场,培养既懂水利业务又通数字技术的复合型人才,为长远发展蓄力。
三、 关于模型进化:从“通用模型”到“水利智能体”的锻造之路
通用模型永远无法直接解决水利专业问题,必须通过一个多阶段的“锻造”过程,才能成为真正的水利智能工具。
第一步:知识增强,“驯服”通用模型
通用大模型未经训练的水利知识是贫瘠且可能错误的。必须采用微调和知识增强的方式,将海量的水利专业文档、调度规程、历史汛情报告“喂”给它,让模型彻底“读懂水利”,完成从通识生向水利预科生的转变。
第二步:研发AI小模型,打造专业工具
针对特定高频场景,如水位预测、管网淤积识别等,研发轻量、高效的AI小模型。快速嵌入业务流程,解决点状问题。
第三步:更新专业模型,防止“模型老化”
数值模拟等水利专业模型是核心,但它们极易“老化”。专家特别强调,须每年根据环境变化、工程改建、河道变迁等变动情况,对模型进行重新率定与更新,确保其推演结果的现势性和可靠性。
第四步:开发智能体,构建执行军团
分类开发能自主执行复杂任务的智能体:
问知智能体:提供精准的交互式问答
决策智能体:在海量方案中优选调度策略,辅助科学决策。
多文档写作智能体:自动生成防汛简报、调度指令等文稿,解放人力。
第五步:场景落地,挖掘高价值应用
让AI在水利事业中遍地开花
优先聚焦并深耕以下高价值场景,让技术切实转化为生产力:
AI+城市洪涝:动态研判风险,支撑精准布防。
AI+活水调度:实现有限水资源下的科学调配与有序流动。
AI+河湖监管:利用无人机、遥感视频实现智能识别与健康诊断。
AI+水安全政务:提升日常管理与应急响应效率。
以上内容根据行业活动嘉宾观点整理, 仅供交流参考
夜雨聆风