长203千米，串起中上游山区、下游平原和入海口3类复杂地形单元，在台风等极端天气多发频发形势下，面临流域防洪、水库调度、山洪灾害等多种防洪减灾难题——这是位于浙江省东南部的飞云江流域面临的防汛抗洪减灾重任。
温州市以水利部数字孪生流域建设先行先试项目——数字孪生飞云江项目为抓手，系统建设飞云江流域数字孪生平台，汇集雨水情监测预报“三道防线”各类数据；全面构建预报、预警、预演、预案“四预”功能体系，提升流域防洪减灾能力，为区域经济社会高质量发展筑牢防洪减灾数字防线。
应运而生
全面提升防洪减灾数字化支撑能力
温州是中国沿海台风登陆数量最多的城市之一。飞云江是温州三条独流入海的主要江河之一，东濒东海，地形复杂，是温州防汛防台风的主要战场。“受特殊的地理条件和台风暴雨共同影响，飞云江流域极易发生流域性大洪水。2013年‘菲特’台风来袭，流域内的瑞安市主城区一半受淹，飞云江主要支流金潮港流域的陶山镇超8成村落被淹。”温州市水利局防御中心主任夏志昌介绍。
面对艰巨复杂的防汛防台风任务，温州持续加强飞云江流域防灾减灾能力建设，建成大中型水库8座、遥测雨量站245个、水库水位监测站143个、河道水（潮）位站116个，基本实现流域内水库水位及干支流汇合口等重要断面的在线监测全覆盖。
“虽然开展了一系列的防灾减灾建设，但在数字化支撑方面，仍然存在不同部门间业务数据不通、‘四预’功能体系不健全等问题，数字化支撑能力亟待提升。”夏志昌说。
一方面是温州防灾减灾的迫切需要，另一方面是新阶段水利高质量发展对数字孪生流域建设的新要求。2022年2月，水利部启动开展数字孪生流域先行先试建设，要求各流域机构、省市以及有关水利工程管理单位，开展数字孪生流域建设，打造一批可推广、可复制的成果和经验。乘此东风，温州市水利局积极申报，数字孪生飞云江项目成功入选2022年水利部数字孪生流域建设试点。
“我们同中国水利水电科学研究院合作，引进国内先进技术、模型，建设数字孪生飞云江流域平台。”夏志昌说，这个平台全面汇集气象卫星和测雨雷达、雨量站、水文站等监测数据。针对复杂的防灾减灾需求，创建了基于预报、预演、调度一体化的正逆向互馈优化调度技术，研发了超大计算量下基于GPU异构并行加速（图像处理器和中央处理器共同参与计算提升运算效率）的洪潮耦合预报模型，打造了以历史暴雨洪水防御为核心的知识平台，全面提升算据量级、算力性能和算法精度，构建起系统的防洪“四预”平台，破解了信息共享不充分、预报预警不规范、水库安全研判不科学、多目标统筹联动调度能力不足等问题。
强化“四预”
有力支撑防御台风“杜苏芮”
数字孪生平台能否管用？今年汛期，数字孪生飞云江项目在防御台风“杜苏芮”带来的强降雨过程中发挥关键作用。
“‘杜苏芮’形成的第一时间，我们立即根据台风风速、生成海域以及预测路径，通过数字孪生飞云江平台，对1960年以来对温州产生过影响的上百个台风进行分析，得出2016年的‘莫兰蒂’台风与‘杜苏芮’最为相似。”数字孪生飞云江建设工作专班负责人陈智洋说。7月25日，在温州市委、市政府主要负责人召开的防台风部署工作会上，市水利局通过详细复盘“莫兰蒂”带来的降雨情况、洪水量级、重点影响区域、防御重点等，类比分析“杜苏芮”的路径、降雨以及风险情况，为防汛决策提供重要参考。
在防御过程中，平台充分发挥预报功能。针对沿海风暴潮，分析405公里海塘防潮风险，提前3天发布关键点位最高潮位预报，为海塘口门封堵、旱闸关闭等措施赢得时间；针对流域洪水，实时汇聚245个雨水情站点数据和气象网格预报成果，滚动开展流域防御形势研判；针对水利工程，逐时预报8座大中型水库、5个重点断面洪水演进过程，为流域水工程联合调度提供数据支撑。
针对不同地形区的风险防御，平台发挥系统预警功能。对短历时强降雨、超警戒水位、超汛限水库等风险全要素开展预警。对泰顺等地分别发布山洪灾害预警；对地势低洼的飞云江平阳坑段发布堤防漫堤预警。同时，通过“一张风险提示单、一条预警信息、一个责任电话”递进式叫应基层责任人，确保预警信息直达基层一线。
平台充分发挥预演仿真功能，实现“防洪”与“保供”的最优解。“针对下游平阳坑段堤防可能存在的漫堤风险，我们设定下游马屿断面的安全泄量，系统反演推算上游珊溪、赵山渡、百丈漈3座水库联合调度措施，快速提出多套方案。”陈智洋说。
究竟选哪套方案？关键在珊溪水库。“珊溪水库是飞云江流域关键性防洪枢纽工程，也是温州人民的大水缸。在台风‘杜苏芮’来之前，我们正经历一场旱情，十分缺水。水库是泄是蓄？如果泄洪，泄多少？能否在保障流域防洪安全的情况下多蓄水、保民生？”珊溪水库管理单位副总经理李祥普说。
相关各方借助数字孪生平台调度方案预演功能，通过对一张张概化图、剖面图和风险图进行分析，直观感知不同方案在洪水产流和演进、工程安全、区域淹没等方面的优劣，反复比选。最终确定，珊溪水库不开闸泄洪，百丈漈水库开展错峰调度，高一电等4座水库按规则调度。“这套方案执行后，平阳坑区域没有受淹，珊溪水库也增加了1.9亿立方米的蓄水量，供水天数延长100余天。”李祥普说。
不只针对险情处置，在整个过程中，工作人员在台风影响期间，根据预报预演结果，滚动制定预案，发布洪水预报单9份、潮位预报单5份、风险提示单37份。同时，科学调度8座大中型水库，充分拦洪削峰错峰，拦蓄洪水3.19亿立方米。
“数字孪生飞云江智慧化防洪‘四预’平台，让洪水预报调度‘算得快’‘算得准’‘看得清’，不仅成功应用于防御台风‘杜苏芮’‘卡努’‘海葵’，还为保障杭州亚运会龙舟赛事水质提供了重要支撑。平台的建成和投用，显著提升了飞云江流域水旱灾害防御数字化和智能化水平。”夏志昌说。