我们在长江做水情“精算师”
发布时间:2024-05-17

转载自中国长江三峡有限公司官网(原文

本网讯(向珊)当前我国已正式进入汛期,据预测,今年汛期我国旱涝并发、涝重于旱。三峡工程作为开发和治理长江的关键性骨干工程,通过上游拦洪、削峰、错峰的方式,缓解下游防汛抗洪压力,保障长江防洪安全、供水安全、生态安全、航运安全,为守护长江贡献三峡力量。三峡水库跨度大,涉及湖北省和重庆市的多个区域,是典型的河道型水库,库区沿程水位变化极为复杂。如何精准地开展三峡库区水位预报,实现科学调度决策,一直是三峡集团科研人员面临的难题。

在三峡集团所属长江电力三峡梯调水资源高效利用研究所(以下简称“水研所”),有一支由10名“90后”组成的水文预报科研团队。他们在前辈经验的基础上,开展了一轮又一轮的三峡库区水位预报科技攻关,成为名副其实的“精算师”。

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▲ 水研所成员在会议室进行讨论 本文摄影:周士军

张海荣博士,水研所主管研究员,在他的电脑屏幕上,有着一排排整齐的代码和复杂的水文数据模型,各种图表和数据流不断刷新,这些数据都是预测长江流域梯级水库未来水量变化的关键所在。他需要准确地捕捉到这些信息,确保预报的准确性和实时性。博士毕业以后,他便一头扎入了电站预报调度生产研究。他发现,以往的研究往往将气象预报、水文预报和水动力预报割裂开来,导致了预报结果的误差。为了攻克这一难题,水文预报科研团队综合运用多种技术手段,成功建立了气象-水文-水动力耦合模型,研发了高精度耦合预报系统。

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▲ 水研所科研团队会商讨论

“这一成果对于防洪调度意义重大。”水研所副主管研究员曾志强博士说,“它意味着在洪水来临时,我们能够更为精准地预测库区水位变化,从而更有效地保护人民群众的生命财产安全。”

除了防洪,三峡水电站与长江干流上乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝、葛洲坝5座水电站构成的世界最大清洁能源走廊,兼具着发电、供水、生态、航运等重要功能。

如何通过科学且高效的决策支持系统来科学调度这六座梯级电站,充分发挥世界最大清洁能源走廊综合效益?面对这一庞大课题,这支年轻的团队进行了一系列创新探索。他们针对不同调度时期和事件,建立智能模拟、洪水传播模拟以及库群调度等模型,对原有的预报调度业务流程进行重构,构建了场次洪水调度、消落方案制作、年发电量测算等10余项特定业务场景,打通了整个水资源调度管理链条。

“用传统的方法制定调度方案时,需要借助多个独立系统并对方案进行人工比选。而现在,业务人员只需进行一次操作,就能获得特定场景下的完整调度方案。”团队成员汪涛介绍。经过优化升级后的决策系统不仅满足了多样化的调度需求,也进一步保障了世界最大清洁能源走廊综合效益的发挥。

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▲ 科研团队交流讨论

采访中,记者很好奇这支“学霸”科研团队平日里是如何开展工作的。研究员刘杨合告诉记者,他们团队博士学位占比高达60%,业余时间都爱研究Python语言。“它通常用于人工智能的开发,是我们必须掌握的基本功,要会玩、爱玩,进而提升编程技能,为业务工作开发出有用、易用、好用的工具。”

果不其然,全员玩Python还玩出了意外收获——他们将大数据和人工智能应用于径流预报,研制出基于降雨、径流相似的径流预报新产品。

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▲ 水文预报系统研发讨论

“我们用人工智能技术构建了降水、径流相似判识模型,可以从历史降水、径流数据中,识别出与当下降水过程最为相似的历史降水过程,并结合筛选出多场历史相似降雨过程,综合给出本次降雨的径流过程预报,为调度决策提供更加丰富的参考信息。”水循环方向的研究员张东杰博士告诉记者。

这支团队坚信,做科研切忌浮于表面、纸上谈兵,必须聚焦实用性,必须服务于生产,只有充分了解生产需求,才能精准解决难点问题。

“作为水资源综合利用决策支持系统的研发人员,我们将付出100%的努力,不断提升水雨情预报精度,切实提高水资源利用效率,进一步发挥大国重器综合效益,为守护长江安澜、促进经济社会发展贡献力量。”张海荣说。